JP2020066893A - 耐火構造 - Google Patents

Abstract

【課題】耐火対象物の温度上昇を抑制しやすい耐火構造を提供する。【解決手段】耐火構造は、耐火対象物（木製床版１０）を被覆すると共に、水分を備えた材料で形成された内側層２０と、内側層２０の外側に配置され、気泡を備えた材料で形成された外側層４０と、外側層４０を内側層２０の外側に保持する金属製の保持機構（保持材３０）と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、耐火構造に関する。

下記特許文献１には、木材によって形成された荷重支持部を、複数の木材層で被覆して耐火被覆を形成した構造が示されている。

特開２０１８−９１１０８号公報

上記特許文献１のように耐火被覆を木材で形成する場合、被覆層の厚みが大きくなる。また、耐火被覆を例えば石膏ボード等の単一材料で形成する場合も、耐火対象物の温度上昇を効率的に抑制することが難しい。

本発明は上記事実を考慮して、耐火対象物の温度上昇を抑制しやすい耐火構造を提供することを目的とする。

請求項１の耐火構造は、耐火対象物を被覆すると共に、水分を備えた材料で形成された内側層と、前記内側層の外側に配置され、気泡を備えた材料で形成された外側層と、前記外側層を前記内側層の外側に保持する保持機構と、を備えている。

請求項１の耐火構造によると、耐火対象物が内側層及び外側層で被覆されている。内側層は水分を備えているため、温度が上昇した際に気化熱を吸収する。また、外側層は気泡を備えているため、断熱効果を有する。この外側層が保持機構によって内側層の外側に保持されているため、内側層が直火に晒されること及び内側層の温度上昇が抑制される。これにより、内側層の水分が抜けるまでの時間が長くなり、耐火対象物の温度上昇が抑制される。

請求項２の耐火構造は、請求項１の耐火構造において、前記外側層は所定温度以上の熱により発泡する、耐火塗料または耐火シートである。

請求項２の耐火構造によると、耐火塗料または耐火シートが所定温度以上の熱により発泡して断熱効果を発揮する。このため平常温度における耐火塗料又は耐火シートの厚みを、所定温度以上に熱せられる前に予め気泡を備えた材料を用いる場合と比較して小さくでき、施工が容易である。

請求項３の耐火構造は、請求項２の耐火構造において、前記保持機構は鋼板とされ、前記耐火塗料が前記鋼板の外側に塗布されている。

請求項３の耐火構造によると、耐火塗料が鋼板の外側に塗布されている。このため、耐火塗料が鋼板の内側に塗布されている場合と比較して、耐火塗料は火災時に直火に晒されるため速やかに温度上昇して発泡し、断熱性能を得ることができる。

請求項４の耐火構造は、請求項３の耐火構造において、前記鋼板は凹部と凸部とが交互に形成された波形鋼板である。

請求項４の耐火構造によると、鋼板が波形鋼板とされている。このため、凹部に発泡後の耐火塗料が食い込んで落下が抑制される。このため、断熱性能を保持し易い。

請求項５の耐火構造は、請求項２の耐火構造において、前記保持機構は鋼板とされ、前記耐火塗料が前記鋼板の内側に塗布され、前記所定温度未満の状態においては前記内側層と前記鋼板との間に隙間が形成されている。

請求項５の耐火構造によると、耐火塗料が鋼板の内側に塗布されている。このため、発泡後の耐火塗料が鋼板の外側に落下することが抑制されている。また、隙間が形成されているため、耐火塗料が発泡した際に、速やかに膨張することができる。

請求項６の耐火構造は、請求項１の耐火構造において、前記内側層はエアモルタルとされ、前記保持機構は鋼板とされ、前記エアモルタルは前記鋼板の内側に打設されている。

請求項６の耐火構造によると、内側層がエアモルタルで形成されている。エアモルタルは水分を備えているため、温度が上昇した際に気化熱を吸収する。保持機構としての鋼板を型枠として利用できる。すなわち、鋼板によって内側層及び外側層を保持することができる。このため、鋼板が無い場合と比較して施工効率が高い。

本発明に係る耐火構造によると、耐火対象物の温度上昇を抑制しやすい。

（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る耐火構造を示した立断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の外側層が発泡して膨張した状態を示す立断面図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態に係る耐火構造において凹凸を備えた保持材を用いた変形例を示した立断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の外側層が発泡して膨張した状態を示す立断面図である。 本発明の第１実施形態に係る耐火構造において、外側層として常温で発泡している材料を用いた変形例を示す立断面図である。 本発明の第２実施形態に係る耐火構造を示した立断面図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係る耐火構造において外側層としてエアモルタルに代えて耐火塗料を用いた変形例を示した立断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の外側層が発泡して膨張した状態を示す立断面図である。 本発明の第２実施形態に係る耐火構造において内側層としてロックウールマットを用いた変形例を示す立断面図である。 本発明の第３実施形態に係る耐火構造を示した立断面図である。 本発明の実施形態に係る耐火構造において、耐火対象物を免震装置とした変形例を示す立断面図である。 本発明の第１実施形態に係る耐火構造において、内側層をエアモルタルで形成した変形例を示す立断面図である。

［第１実施形態］
（耐火構造）
第１実施形態に係る耐火構造は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、耐火対象物としての木製床版１０の被覆構造であり、木製床版１０を被覆する内側層２０と、内側層２０の外側に配置された保持材３０と、保持材３０によって内側層２０の外側に保持された外側層４０と、を備えている。

内側層２０は、気乾状態において水分を備えた材料で形成された層である。本実施形態において、内側層２０は石膏ボードを用いて形成され、木製床版１０に直接ビス固定されている。又は木製床版１０に垂木などを介してビス固定されている。

保持材３０は、外側層４０を内側層２０の外側に保持するための補助部材であり、本発明における保持機構の一例である。保持材３０は、平板状の鋼板を用いて形成され、内側層２０に接し、また、ビス固定されている。保持材３０を内側層２０に固定するビスは、内側層２０を貫通し、木製床版１０に支持されている。

なお、保持材３０は内側層２０に接着してもよい。この場合、加熱時に保持材３０の自重によって剥離しない温度特性を備えた接着剤を用いることが好適である。または、接着及びビス固定を併用してもよい。また、保持材３０としては鋼板のほか、亜鉛メッキ鋼板、アルミ板、銅板等各種金属を用いる事ができる。

外側層４０は、少なくとも所定温度以上で気泡を備える材料で形成された層であり、保持材３０を介して内側層２０の外側に保持される。外側層４０は、耐火塗料を用いて形成され、保持材３０の外側に塗布されている。

耐火塗料は特に限定されるものではないが、一例として発泡性アクリル系樹脂塗料や、ポリりん酸アンモニウム混合発泡性アクリル系樹脂塗料などを用いる事ができる。また、耐火塗料は、刷毛塗りの他、吹付けによって施工することができる。あるいは外側層４０は、予め保持材３０に塗布して現場に搬入してもよい。

なお、「所定温度以上」とは、内側層２０に担持された水分が炎や熱によって気化するセ氏１００℃以上の温度を指す。本実施形態において外側層４０は、図１（Ｂ）に示すように、熱せられてセ氏２００〜２５０度以上になると発泡して体積が増加し、気泡を備えた状態となる。なお、外側層４０としては、セ氏２００度未満の低温で発泡する素材を用いることもできる。

また、「内側層２０の外側」とは、内側層２０から見て耐火対象物である木製床版１０の反対側のことを指す。例えば図１（Ａ）に示すように木製床版１０が内側層２０の上方にある場合は、内側層２０の下方が内側層２０の外側である。これに対して、木製床版１０が内側層２０の下方にある場合は、内側層２０の上方が内側層２０の外側である。

（作用・効果）
第１実施形態に係る耐火構造によると、耐火対象物としての木製床版１０が内側層２０及び外側層４０で被覆されている。内側層２０を形成する石膏ボードは水分を備えているため、温度が上昇した際に気化熱を吸収する。また、外側層４０は熱せられた状態で気泡を備えているため、断熱効果を有する。この外側層４０が保持材３０によって内側層２０の外側に保持されているため、内側層２０が直火に晒されること及び温度上昇が抑制される。これにより、内側層２０の水分が抜けるまでの時間が長くなり、木製床版１０の温度が上昇し難い。

また、外側層４０を形成する耐火塗料は、所定温度（２００〜２５０度）以上の熱により発泡して断熱効果を発揮する。このため、所定温度以上に熱せられる前に（所定温度未満の状態で）予め気泡を備えた材料を用いる場合と比較して、平常温度における耐火塗料の厚みを小さくできる。このため施工が容易である。

また、外側層４０は、鋼板で形成された保持材３０の外側に塗布されている。このため、外側層４０は火災時に直火に晒される。これにより、外側層４０が保持材３０の内側に塗布されている場合と比較して、外側層４０の温度が速やかに上昇して発泡するため断熱性能を得やすい。

（変形例）
第１実施形態においては、保持材３０は平板状の鋼板を用いて形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図２（Ａ）に示す保持材３２のように、凹凸を備えた鋼板を用いてもよい。保持材３２は、内側層２０に固定された凹部３２Ａと、内側層２０から離間する方向へ突出した凸部３２Ｂと、が交互に配置されて形成されている。

保持材をこのように形成することで、図２（Ｂ）に示すように、外側層４０は、互いに隣接する凸部３２Ｂに塗布された部分が凹部３２Ａを充填するように発泡する。これにより外側層４０が凹部３２Ａに食い込んで、保持材３２から剥離し難くなる。なお、保持材３２は後述する第２実施形態においても適用することができる。

また、凹凸を備えた保持材３２は、平板状の保持材３０と比較して剛性が高い。このため、木製床版１０の剛性を向上し、撓みを抑制できる。なお、保持材３２の剛性向上効果を発揮するために、内側層２０を形成する石膏ボードとしては硬質のものを用いる事が好ましい。

また、本実施形態においては、外側層４０として耐火塗料を用いたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば発泡性材料をシート状に加工した耐火シートも用いてもよい。耐火シートを用いる場合は、現場における施工が容易である。また、例えば工場で保持材３０、３２に接着することで、現場作業を軽減することができる。

また、本発明における外側層は、加熱されて発泡する耐火塗料及び耐火シート等のほか、常温（熱せられていない状態）で発泡しているもの（一例として、水ガラス含浸コルクや、吹付けロックウール等）を用いてもよい。この場合、例えば図３に示す外側層４２のように、平常温度における厚みＨ２は耐火塗料及び耐火シートを用いる場合（厚みＨ１、図１（Ａ）及び図２（Ａ）参照）と比較して厚くなるが、寸法が一定であるため安定した断熱効果を得ることができる。

また、本発明における内側層としては、石膏ボードの他、エアモルタル、ケイ酸カルシウム板、プレキャストコンクリート板、ＡＬＣ板、水ガラス含浸コルク、巻付け型ロックウールマット（例えばマキベエ（登録商標）等）、水ガラスを含浸させたロックウールマット、吹付けロックウール等を用いる事ができる。すなわち内側層は、気乾状態で水分を備えた材料であればよい。

このうち、内側層としてエアモルタルを用いる場合、例えば図９に示すように、保持材３２を型枠として内側層２４を打設することができる。エアモルタルは、スラリー（泥状物）状のモルタルに気泡を混入し作られた材料であり、通常のモルタルと比較して気泡が多く軽量である。また、水分を含む。

保持材３２の外側には、外側層４０が塗布されている。保持材は必ずしも凹凸を備えている必要はなく、例えば保持材３２に代えて平板状の保持材３０（図１参照）を用いることができる。但し、内側層２４を形成するエアモルタルの重量によって保持材が撓む事を抑制するために、凹凸を備えている保持材３２を用いることが好適である。また、保持材３２を用いることで、外側層４０の発泡時における保持性能も向上する。凹凸の大きさ及びピッチについては適宜選択できる。

また、このようにエアモルタルを用いる構成においては、エアモルタルの打設後、木製床版１０を施工することができる。あるいは、木製床版１０にスペーサを用いて保持材３２を固定し、保持材３２と木製床版１０との間にフレキシブルホースなどを挿入してエアモルタルを打設してもよい。

なお、上記の変形例で示した内側層及び外側層を形成する材料は、後述する第２実施形態、第３実施形態においても適宜適用することができる。

［第２実施形態］
（耐火構造）
第２実施形態に係る耐火構造は、図４に示すように、木製床版１０の被覆構造であり、木製床版１０を被覆する内側層２０と、内側層２０の外側に配置された保持材５０と、保持材５０によって内側層２０の外側に保持された外側層６０と、を備えている。

第１実施形態に係る耐火構造では外側層４０が保持材３０の外側に配置されているのに対し、第２実施形態に係る耐火構造では、外側層６０が保持材５０の内側に配置されている。

保持材５０は、保持材３０と同様に鋼板を用いて形成され、内側層２０に対してスペーサ５２を介して接合されている。スペーサ５２を内側層２０に固定するビス又はボルトは、内側層２０を貫通し、木製床版１０に支持されている。スペーサ５２としては、チャンネル材、軽量鉄骨の天井下地材、鋼製折板により形成されたリブ材等の長尺部材を用いることができる。

外側層６０は、エアモルタルを用いて形成され、保持材５０の内側、すなわち内側層２０と保持材５０との間に打設されている。なお、図４に示す外側層６０は内側層２０と接しているが、本発明の実施形態はこれに限らず、図４に二点鎖線で示す外側層６２のように、内側層２０と離間して配置してもよい。

（作用・効果）
第２実施形態に係る耐火構造によると、外側層６０がエアモルタルで形成されている。エアモルタルは、通常のモルタル及びコンクリートと比較して気泡を多く含む。このため断熱効果を得やすい。また、鋼板で形成された保持材５０を型枠として利用できるため、保持材５０が無い場合と比較して施工効率が高い。さらに、外側層６０を形成するエアモルタルが硬化した後は、保持材５０によって落下が抑制される。

また、本実施形態においては、保持材５０がスペーサ５２を介して内側層２０に固定されている。このため保持材５０の曲げ剛性が向上し、外側層６０の自重による撓みの発生を抑制できる。

（変形例）
第２実施形態においては外側層６０としてエアモルタルを用いているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図５（Ａ）に示す外側層６２のように、第１実施形態における外側層４０（図１参照）と同様の発泡性の耐火塗料を用いてもよい。この場合、例えば外側層６２としての耐火塗料を予め塗布した保持材５０を、スペーサ５２に固定する。

外側層６２においてスペーサ５２と保持材５０に挟まれた部分Ｃは熱せられても膨張し難いが、図５（Ｂ）に示すように外側層６２がスペーサ５２の周囲に回りこんで、横方向へ連続した気泡層を形成することができる。外側層６２は、保持材５０の上方で発泡するため、落下が抑制されている。また、発泡前の状態において外側層６２と内側層２０との間には隙間が形成されているため、火災時に外側層６２は速やかに上方へ膨張することができる。

また、本実施形態においては、内側層２０として第１実施形態と同様の材料を用いる事ができるが、巻付け型ロックウールマット、水ガラスを含浸させた巻付け型ロックウールマット、吹付けロックウール等、変形可能な材料を用いる事が好適である。

例えば図６には、巻付け型ロックウールマットを用いて形成された内側層２２が示されている。内側層２２は、木製床版１０に固定されスペーサ５２を支持する支持ボルト５２Ａ間に敷き詰められている。また、耐火塗料によって外側層６２が形成されている。

このように、内側層２２を変形可能な材料で形成することにより、火災時に発泡及び膨張した外側層６２が内側層２２と接触した際に、内側層２２が適宜変形することができる。これにより外側層６２の断熱性能を発揮し易い。また、内側層２２においては、圧縮変形されることによる水分量の変化は少ないため、気化熱吸収効果は低減され難い。

［第３実施形態］
（耐火構造）
第３実施形態に係る耐火構造は、図７に示すように、保持材７０が外側層８０の内部に配置されている。保持材７０は、内側層２０に固定された鋼製のラス網であり、外側層８０は耐火塗料である。

（作用・効果）
第３実施形態に係る耐火構造によると、外側層８０は火災時に直火に晒される。これにより、外側層８０が例えば鋼板製の保持材の内側に塗布されている場合と比較して、外側層８０の温度が速やかに上昇して発泡するため断熱性能を得やすい。

また、外側層８０はラス網で形成された保持材７０によって保持されている。このため、鋼板製の保持材の外側に耐火塗料を塗布する場合と比較して保持力が高く、外側層８０の厚みを大きくできる。これにより断熱性能が高くなる。

以上説明した各実施形態においては、耐火対象物を木製床版１０として説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば耐火対象物は、木製床版１０の他、木製壁材等とすることができる。また、耐火対象物を形成する材料としては、ＣＦＲＰ、ＧＦＲＰ等の有機系材料のほか、Ｈ型鋼等の金属材料等とすることができる。すなわち、火災時において所定時間耐力を確保する必要がある構造物全般を耐火対象物とすることができる。

例えば、図８には、耐火対象物としての免震装置９０が示されている。免震装置９０の周囲には、本発明の第１実施形態に係る耐火構造が構築されている。具体的には、免震装置９０と離隔した位置に、例えば軽量鉄骨などを用いて下地材９２を組付け、この下地材９２に、内側層２０を固定する。内側層２０の外側には、保持材３０及び外側層４０を順に固定する。このように、本発明の耐火構造は、耐火対象物と離間した位置に設けてもよい。離間した位置に設けても、耐火性能を得ることができる。

なお、上記の実施形態においては、保持材として、金属製の平板、波形鋼板及び鋼製のラス網等、面状材料を用いたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば内側層２０の外側に、複数のアングル材をビス等によって固定してもよい。このようなアングル材としては、鋼材等の金属材料やセラミック等を用いる事ができる。アングル材を用いることで、内側層２０の外側に凹凸を形成し、外側層４０を保持し易くできる。

また、内側層２０の外側に凹凸を形成する方法としては、必ずしも保持材を用いる必要は無く、例えば内側層２０の外側に凹凸を形成してもよい。凹凸を設ける場合、内側層２０は、ケイカル板等のプレス形成し易い材料で形成することが好適である。

このような凹凸によっても、外側層４０を保持し易くすることができる。すなわち、本発明における保持機構とは、内側層２０と別体の保持材の他、内側層２０自体に形成された凹凸を含むものとする。このように、本発明は様々な態様で実施することができる。また、これらの態様は適宜組み合わせて用いる事ができる。

１０ 木製床版（耐火対象物）
２０ 内側層
２２ 内側層
２４ 内側層
３０ 保持材（保持機構、鋼板）
３２ 保持材（保持機構、鋼板）
３２Ａ 凹部
３２Ｂ 凸部
４０ 外側層（耐火塗料）
４２ 外側層
５０ 保持材（保持機構、鋼板）
６０ 外側層（エアモルタル）
６２ 外側層（耐火塗料）
７０ 保持材
８０ 外側層（耐火塗料）
９０ 免震装置（耐火対象物）

Claims (6)

1. 耐火対象物を被覆すると共に、水分を備えた材料で形成された内側層と、
   前記内側層の外側に配置され、気泡を備えた材料で形成された外側層と、
   前記外側層を前記内側層の外側に保持する保持機構と、
   を備えた耐火構造。
2. 前記外側層は所定温度以上の熱により発泡する、耐火塗料または耐火シートである、請求項１に記載の耐火構造。
3. 前記保持機構は鋼板とされ、
   前記耐火塗料が前記鋼板の外側に塗布されている、請求項２に記載の耐火構造。
4. 前記鋼板は凹部と凸部とが交互に形成された波形鋼板である、請求項３に記載の耐火構造。
5. 前記保持機構は鋼板とされ、
   前記耐火塗料が前記鋼板の内側に塗布され、
   前記所定温度未満の状態においては前記内側層と前記鋼板との間に隙間が形成されている、
   請求項２に記載の耐火構造。
6. 前記内側層はエアモルタルとされ、
   前記保持機構は鋼板とされ、
   前記エアモルタルは前記鋼板の内側に打設されている、請求項１に記載の耐火構造。