JP3198417U - 鉄骨耐火被覆構造 - Google Patents

Abstract

【課題】凹凸部を有する鉄骨部材において、耐火性、美観性に優れる鉄骨耐火被覆構造を提供する。【解決手段】凹凸部２を有する鉄骨部材１上に、発泡性耐火シート３を積層し、凹凸部と発泡性耐火シートの間隙に発泡性耐火パテ材４が満たされている構造とする。【選択図】図１

Description

本考案は、新規な鉄骨耐火被覆構造に関するものである。

建築物、土木構築物等の構造物が火災等によって高温に晒された場合には、これら構造物を構成する鉄骨部材の物理的強度が急激に低下するという問題がある。これに対し、鉄骨部材に耐火被覆材を被覆し、火災時の鉄骨部材の温度上昇を遅延させて、鉄骨部材の物理的強度の低下を抑制する耐火被覆構造が知られている。

また、鉄骨部材として、接合部等の凹凸部を有する鉄骨部材を採用した構造物がある。このような構造物の耐火被覆構造として、特許文献１には、複数のボルトで接合された鉄骨部材に対して、突出した部分を局部的に熱遮蔽体で被覆する方法が記載されている。特許文献１の手法によれば、熱遮蔽された部位を熱輻射から遮蔽することができる。

特許第３９５４８８２号公報

しかし、特許文献１のように突出した部分を局部的に被覆する場合、突出した部分の形状はそのまま残るため、美観性に劣る場合がある。また、局部的に被覆するのみでは、耐火性が不十分となるおそれがある。

本考案は、凹凸部を有する鉄骨部材において、耐火性、美観性に優れる鉄骨耐火被覆構造を提供することを目的とする。

本考案者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行なった結果、凹凸部を有する鉄骨部材の特定の耐火被覆構造に想到し、本考案を完成させた。

すなわち、本考案の鉄骨耐火被覆構造は、下記の特徴を有するものである。

１．鉄骨部材上に、発泡性耐火シートが積層された鉄骨耐火被覆構造であり、
上記鉄骨部材は凹凸部を有し、
上記凹凸部と上記発泡性耐火シートの間隙は、発泡性耐火パテ材で満たされていることを特徴とする鉄骨耐火被覆構造。
２．上記発泡性耐火シートが接着材を介して設けられていることを特徴とする１．に記載の鉄骨耐火被覆構造。

上記１．に係る考案では、鉄骨部材の凹凸部全体を発泡性耐火シートで被覆するため、美観性に優れる。また、鉄骨部材の凹凸部と発泡性耐火シートの間隙に、発泡性耐火パテ材が満たされていることによって、発泡性耐火シートを均一に被覆することができる。さらに、火災等の高温時には、発泡性耐火シートと発泡性耐火パテ材の効果により、均一な炭化断熱層を形成することができるため優れた耐火性能を発揮することができる。

上記２．に係る考案では、鉄骨部材上に接着材を介して発泡性耐火シートが積層されている。これによって、鉄骨部材及び発泡性耐火パテとの密着性が高まり、一層優れた耐火性能を発揮することができる。

本考案鉄骨耐火被覆構造の一例を示す図である。 図１−Ａ部分の拡大図である。 本考案鉄骨耐火被覆構造の別の一例を示す図である。

以下、本考案を実施するための形態について説明する。

本考案は、凹凸部を有する鉄骨部材の耐火被覆構造体に関するものである。具体的に、凹凸部を有する鉄骨部材上に、発泡性耐火シートが積層された鉄骨耐火被覆構造であり、特に、凹凸部を有する鉄骨部材において、凹凸部と上記発泡性耐火シートの間隙に発泡性耐火パテ材が満たされていることを特徴とするものである。

本考案の鉄骨部材としては、角型鋼管、丸型鋼管、角鋼、丸鋼、Ｈ型鋼、Ｉ型鋼等が挙げられる。なお、鉄骨部材は、防錆処理したものを使用することもできる。
また、上記鉄骨部材の凹凸部は、鉄骨部材表面に形成された凹部及び／又は凸部である。凹凸部としては、例えば、鉄骨構造物において柱と柱、梁と梁、等の鉄骨部材を、溶接接合及び／またはボルト等を用いて接合した部分、その他の非平滑な箇所等が挙げられる。
溶接接合部は、鉄骨部材同士を溶接により接合した部分であり、余盛、すみ肉等の凹凸を有するものである。ボルト接合部は、各種の接合部材やボルト等の突起物が存在し凹凸部を有する部分のことである。その他の非平滑な箇所としては、表面処理等によって生じる比較的小さな凹凸部等が挙げられる。

図１は、本考案鉄骨耐火被覆構造の一例を示す図である。図１では、凹凸部２を有する鉄骨部材１に対して、発泡性耐火シート３が設けられ、凹凸部２と発泡性耐火シート３の間隙に、発泡性耐火パテ材４が満たされている。また、図２は、図１のＡ部分を拡大したものである。

本考案の発泡性耐火シート３は、火災等により周囲温度が所定の発泡温度に達すると発泡し、炭化断熱層を形成するものである。発泡性耐火シート３としては、構成成分として樹脂成分、難燃剤、発泡剤、炭化剤及び充填剤を含有するものが好適である。このうち、樹脂成分としては、例えば、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂、難燃剤としてはポリリン酸アンモニウム等、発泡剤としてはメラミン、ジシアンジアミド、アゾジカーボンアミド等、炭化剤としてはペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等、充填剤としては二酸化チタン、炭酸カルシウム、無機繊維等が挙げられる。

各成分の配合比率は、通常、固形分換算で、樹脂成分１００重量部に対して、難燃剤２００〜６００重量部、発泡剤４０〜１５０重量部、炭化剤４０〜１５０重量部、及び充填剤５０〜１６０重量部であることが好ましい。
発泡性耐火シート３の厚みは、適用部位等により適宜設定すれば良いが、通常は０．５〜５ｍｍ程度、好ましく１〜４ｍｍ程度である。

また、本考案の発泡性耐火シート３は、上記構成成分を含むシートのみから構成されていてもよいが、裏面（鉄骨部材１側）に繊維質シートが積層されていることが好ましい。これにより、発泡性耐火シート３の繊維質シート側の発泡を抑制することができ、一方向のみに発泡して炭化断熱層を形成することができる。また、形成された炭化断熱層の脱落防止効果に優れている。

このような繊維質シートとしては、例えば、有機繊維、無機繊維等を含むシートが挙げられる。
有機繊維としては、例えば、パルプ繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、塩化ビニル繊維、セルロース繊維等、またはそれらの織布、不織布等が挙げられる。有機繊維は、１５０℃程度の温度領域で溶融して液体状態になるようなものであってもよいが、かかる温度領域で溶融しないものの方が好ましい。

無機繊維としては、例えば、ロックウール、ガラス繊維、シリカ繊維、シリカ−アルミナ繊維、カーボン繊維、炭化珪素繊維等、またはそれらの織布、不織布等、さらに鉄、銅等の金属細線が挙げられる。このような無機繊維は、熱を加えても溶融せず、さらに補強材としても作用し、発泡した炭化断熱層を保持できるので、鉄骨部材１からの脱落防止効果に優れている。特に無機繊維が網目構造を有していれば、発泡性耐火シート３及びこれに熱を加えることにより形成される炭化断熱層をより効率よく補強することができ、鉄骨部材１からの脱落を防止することができるので好ましい。

繊維質シートは、無機繊維と有機繊維からなる複合シートであって、該無機繊維が網目状に配列されたシートであり、その少なくとも一方（一面）に有機繊維の織布又は不織布が積層され、無機繊維の網目の一部又は全部が有機繊維で塞がれているようなものが好ましい。無機繊維と有機繊維を組み合わせることにより、熱による溶融成分が吸着され、継ぎ目部分の剥れ等を防止することができる。また、網目を有機繊維で塞いでいれば、発泡性耐火シート３製造時に無機繊維の網目構造が崩れにくく、簡便に製造することができる。

本考案の発泡性耐火パテ４は、凹凸部２を有する鉄骨部材１に発泡性耐火シート３を積層した場合に形成される間隙に満たされるものである。発泡性耐火パテ４は、接合部の凹凸を緩和する（緩やかにする）ことができる。これによって、発泡性耐火シート３積層時のよれや皺の発生を抑制することができ、美観性に優れた仕上りとなる。
また、鉄骨部材１上に発泡性耐火シート３と発泡性耐火パテ４の効果により、火災等により高温に晒された場合には、一層優れた耐火性能を発揮することができる。

本考案の発泡性耐火パテ４は、火災等により周囲温度が所定の発泡温度に達すると発泡し、炭化断熱層を形成するものである。発泡性耐火パテ４としては、上述の発泡性耐火シート３と同様の構成成分を含有するものが好適である。

各成分の配合比率は、好ましくは、固形分換算で、樹脂成分１００重量部に対して、難燃剤２００〜６００重量部、発泡剤４０〜１５０重量部、炭化剤４０〜１５０重量部、及び充填剤５０〜１６０重量部である。本考案の発泡性耐火パテ４は、上記構成成分を含む組成物であり、その固形分、及び粘度は適宜設定すれば良いが、好ましくは粘度が５０Ｐａ・ｓ以上程度である。このような範囲とすることによって、凹凸部と発泡性耐火シート３の間隙を十分に満たし、接合部の凹凸を緩和することができる。また、優れた研磨性を有しており、凹凸を任意に調整することも可能である。

本考案の鉄骨耐火被覆構造体の別の一例を図３に示す。
図３では、凹凸部２を有する鉄骨部材１に対して、発泡性耐火シート３が接着材５を介して設けられ、凹凸部２と発泡性耐火シート３の間隙に、発泡性耐火パテ材４が充填されている。

本考案における接着材５としては、例えば、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、パラフィン等を主原料とした水分散型、水溶性型、溶剤型の接着剤等、公知のものを使用することができる。接着剤５には、必要に応じて、上述した発泡性耐火シート３に配合されるような難燃剤、発泡剤、炭化剤、充填剤、等を添加することもできる。また、本考案において、接着剤には粘着剤も包含される。

鉄骨部材１上に、上記の接着材５を介して発泡性耐火シート３が設けられる場合、鉄骨部材１上に発泡性耐火シート３を間隙なく積層することができる。その結果、発泡性耐火シート３の膨れ、浮き、剥れ等の欠陥の発生を抑制することもできる。

本考案の鉄骨耐火被覆構造体は、例えば、以下の方法によって形成することができる。
（１）鉄骨部材の凹凸部に、発泡性耐火パテ材を塗付し、凹凸形状を緩和する工程
（２）次いで、発泡性耐火シートを上記（１）の鉄骨部材上に積層する工程
なお、上記（１）の後、必要に応じ、発泡性耐火パテ材を研磨してもよい。

また、発泡性耐火シート３を接着材５を介して設ける場合は、上記（２）において、予め発泡性耐火シート３の裏面側に接着材５を塗付したものを使用する方法、または、上記（１）と上記（２）の工程の間に、接着材５を塗付する方法等によって行えばよい。

以下に実施例を示し、本考案の特徴をより明確にする。

（発泡性耐火パテ）
アクリル樹脂１００重量部、メラミン９０重量部、ジペンタエリスリトール９０重量部、ポリリン酸アンモニウム４００重量部、酸化チタン１３０重量部を混合し、キシレンを加えて各成分が均一になるように十分攪拌し、発泡性耐火パテを得た。

（発泡性耐火シート）
アクリル樹脂１００重量部、メラミン９０重量部、ジペンタエリスリトール９０重量部、ポリリン酸アンモニウム３２０重量部、酸化チタン１００重量部を主成分する混合物を温度１２０℃に設定した加圧ニーダーで混練して発泡性耐火シート用混練物を調製後、ガラス不織布上に混練物を積層し圧延ローラーによってシート状に加工し、膜厚１．５ｍｍの発泡性耐火シート（４５０ｍｍ×１２００ｍｍ）を作製した。

（鉄骨耐火被覆構造体）
溶接接合部を有する鉄骨部材として、角型鋼管（３００ｍｍ×３００ｍｍ×９ｍｍ、高さ５００ｍｍ）を溶接によって接合し、予め防錆プライマーを塗付したものを基材として用いた。なお、溶接部の高さは２ｍｍである。

上記溶接部を有する基材に対して、発泡性耐火パテをコテで塗布し、溶接部の不陸を調整し凹凸を緩和するように被覆し、温度２０℃・相対湿度６５％下で乾燥させた。
次いで、基材及び発泡性耐火パテ上にアクリル系接着材を厚み５０μｍで塗付し、発泡性耐火シートを積層、温度２０℃・相対湿度６５％下で１週間乾燥させたものを試験体とした。試験体は、凹凸部と発泡性耐火シートの間隙に、発泡性耐火パテ材が満たされており、接合部の凹凸が緩和された美観性に優れるものであった。

作製した試験体につき、ＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に準じて１時間加熱試験を行った。その結果、ほぼ均一な炭化断熱層が形成され、良好な耐火性能を示した。

１．鉄骨部材
２．凹凸部
３．発泡性耐火シート
４．発泡性耐火パテ
５．接着材

Claims (2)

1. 鉄骨部材上に、発泡性耐火シートが積層された鉄骨耐火被覆構造であり、
   上記鉄骨部材は凹凸部を有し、
   上記凹凸部と上記発泡性耐火シートの間隙は、発泡性耐火パテ材で満たされていることを特徴とする鉄骨耐火被覆構造。
2. 上記発泡性耐火シートが接着材を介して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨耐火被覆構造。

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