JP4003814B2

JP4003814B2 - How to select fire resistance specifications for high strength concrete members

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Publication number: JP4003814B2
Application number: JP2003156213A
Authority: JP
Inventors: 英樹上杉; 岳夫平島; 英野中; 悟近藤; 英治杉野; 繁美菊田; 宗宏梅本; 利充小林; 孝二高橋; 超井上; 正士松戸; 浩和西田; 一郎高橋; 昭中込; 茂吉野; 秀幸梶田
Original assignee: Fujita Corp; Nishimatsu Construction Co Ltd; Maeda Corp; Kumagai Gumi Co Ltd; Sato Kogyo Co Ltd; Toda Corp
Current assignee: Fujita Corp; Nishimatsu Construction Co Ltd; Maeda Corp; Kumagai Gumi Co Ltd; Sato Kogyo Co Ltd; Toda Corp
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: JP2004360194A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設計基準強度が６０N/mm^２を超える高強度コンクリート部材を対象とする耐火仕様の選定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビル、公共施設等のコンクリート建物又は構造物において、普通コンクリートを使用した場合に比べて高強度コンクリートを使用した場合は、火災等によって極度の高温下に晒されると、コンクリート表面から破片が飛散する所謂、爆裂現象が発生することが知られている。この爆裂現象は、加熱によりコンクリート中の水分が蒸発した際、コンクリート組織が緻密である高強度コンクリートの場合は水蒸気の抜け道がないため水蒸気圧が極端に上昇することが一つの要因として挙げられているが、その詳細なメカニズムについては未だに解明されていない。
【０００３】
前記爆裂現象が発生すると、断面欠損が生じるとともに、かぶり厚さの減少によって鉄筋の温度上昇を招き、その結果部材の構造耐力が低下することが分かっている。既往の研究（下記非特許文献２）によれば、高温履歴を受けたコンクリートの内部組織はコンクリート中の水和物が高温になるにつれて脱水し、水和物の形状が変化するとともに、水和物組織内にひび割れが生じることが報告されており、このような原因によりコンクリートおよび鉄筋の強度低下を誘引する。
【０００４】
一方、コンクリート部材を対象とする耐火仕様に関しては、建築基準法施行令第１０７条（耐火性能に関する技術的基準）、平成１２年建設省告示第１３３９号（耐火構造の構造方法を定める件）があり、例えば鉄筋コンクリート造の柱に関しては小径が４０cm以上あれば３時間の耐火性能が確保できるなど耐火仕様に関する事項が細かく規定されているが、同建築基準法施行令第１０８条の３第２項及び告示１４３３号に規定される耐火性能検証法においては、設計基準強度が６０N/mm^２を超える高強度コンクリートの場合には、爆裂などにより表層部が欠損すること、及び高温時の強度低下が大きいことなどを理由に、適用範囲を設計基準強度が６０N/mm^２以下と定めている。つまり、建築基準法では設計基準強度が６０N/mm^２を超える高強度コンクリートを用いた鉄筋コンクリートに関してその耐火性能は保証しているものの、爆裂現象に関してはその発生の時期、範囲及び深さに関して不明瞭な点が多く、爆裂現象が耐火性能の低下にどの程度影響しているかまでは解明されていないことを示している。近年は、爆裂現象に関する研究が成されており、例えば下記特許文献１ではコンクリートの爆裂深さの予測方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−９９７６７号公報
【非特許文献２】
Roberto Felicetti and Pietro G.Gambarova:The Effects of High Temperature on the Residual Compressive Strength of High-Strength Siliceous Concretes,ACI Materials Journal,V95,No.4,pp.395-406,1998.7.
【非特許文献３】
森田武、西田朗、山崎庸行：高強度コンクリート（圧縮強度120N/mm²）の加熱後の残存強度特性、平成１２年度日本火災学会研究発表会梗概集、2000.5
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、設計基準強度が１００N/mm^２級の高強度コンクリート部材は主に高層建物等に適用されるにも拘わらず、建築基準法により最大で３時間の耐火性能（構造耐力上支障のある変形、溶融、破壊その他の損傷を生じないもの「非損傷性」）が要求されているのみで、具体的な耐火仕様に関してはその指針が明確に存在するわけではない。
【０００７】
そこで本発明の主たる課題は、高強度コンクリートの耐火仕様基準を確立するとともに、要求耐火性能に合った耐火仕様を容易に選定可能とすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、設計基準強度が６０N/mm^２を超える高強度コンクリート部材を対象とする耐火仕様の選定方法であって、
耐火性能を爆裂防止性能と躯体温度抑制性能とに２分化し、少なくとも爆裂開始までの耐火時間が９０分以上であることと、鉄筋位置（コンクリート表面から５０mmの位置）におけるコンクリート温度を２００℃以下に抑制できる耐火時間が９０分以上であることの条件を保証耐火性能として設定するとともに、この保証耐火性能を満たす複数の耐火仕様を挙げ、前記耐火仕様候補を前記爆裂防止性能について爆裂開始までの担保時間毎に複数にランク分けするとともに、前記躯体温度抑制性能について鉄筋位置（コンクリート表面から５０mmの位置）におけるコンクリート温度を２００℃以下に抑制できる担保時間毎に複数にランク分けしておき、
対象となる高強度コンクリート部材に要求される爆裂防止耐火時間および躯体温度抑制耐火時間を決定し、この要求耐火時間を満たす耐火仕様を前記耐火仕様候補の内から選定することを特徴とする高強度コンクリート部材の耐火仕様選定方法が提供される。
【０００９】
高強度コンクリートの場合には、ひとたび高温履歴を受けたコンクリートは力学的性質の回復がほとんど期待できないか、或いは非常に時間を要することが知られている。既往の文献（上記非特許文献２、３）によれば、加熱冷却後のコンクリートの圧縮強度は、２００℃で１割弱、３００℃で２割程度、５００℃で５割程度、ヤング係数は２００℃で２〜３割、３００℃で５割、５００℃で８割程度低下することが報告されている。従って、火災後に鉄筋コンクリート部材の耐震性能を回復させるためには、少なくとも２００℃を超えた部分のコンクリートの打ち直しが必要になると考えられる。この場合、補修は最大でも被りコンクリートの打ち直しのみで済ませることが望ましいことは明らかである。
【００１０】
そこで請求項１記載の本発明では、耐火性能を爆裂防止性能と躯体温度抑制性能とに２分化するとともに、後者の躯体温度抑制性能に関しては鉄筋位置（コンクリート表面から５０mmの位置）におけるコンクリート温度を２００℃以下に抑制できる耐火時間が９０分以上であることの条件を保証耐火性能として設定するようにした。従って、本発明では一般的な爆裂防止性能の他に、躯体温度抑制性能をも考慮して耐火性能を決定するようにしたため、構造物の重要度ランクに応じて的確な耐火性能を与えることが可能となる。
【００１１】
また、耐火性能の決定も予め担保時間毎にランク分けしたテーブル（表）を予め用意にしておき、要求耐火性能に応じて簡単に耐火仕様を決定できるようになる。
【００１２】
請求項２に係る本発明として、前記耐火仕様候補は、厚み２１mm以上のせっこうボード被覆、厚み１．５mm以上の耐火シート被覆、厚み２０mm以上のセルローズ繊維混入モルタル被覆、厚み２５mm以上のモルタル被覆、厚み２５mm以上のけい酸カルシウム板被覆および厚み２０mm以上のセラミック系耐火被覆材による被覆の６種類の内の一部又は全部を含む請求項１記載の高強度コンクリート部材の耐火仕様選定方法が提供される。
【００１３】
請求項３に係る本発明として、前記爆裂防止性能担保時間が１８０分ランクであり、かつ躯体温度抑制性能担保時間が１８０分ランクである耐火仕様は、厚み２５mm以上のけい酸カルシウム板被覆および厚み２０mm以上のセラミック系耐火被覆材の２種とする請求項１、２いずれかに記載の高強度コンクリート部材の耐火仕様選定方法が提供される。
【００１４】
請求項４に係る本発明として、前記爆裂防止性能担保時間が１８０分ランクであり、かつ躯体温度抑制性能担保時間が９０分ランクである耐火仕様は、厚み２０mm以上のセルローズ繊維混入モルタル被覆および厚み２５mm以上のモルタル被覆の２種とする請求項１〜３いずれかに記載の高強度コンクリート部材の耐火仕様選定方法が提供される。
【００１５】
請求項５に係る本発明として、前記爆裂防止性能担保時間が９０分ランクであり、かつ躯体温度抑制性能担保時間が９０分ランクである耐火仕様は、厚み２１mm以上のせっこうボード被覆および厚み１．５mm以上の耐火シート被覆の２種とする請求項１〜４いずれかに記載の高強度コンクリート部材の耐火仕様選定方法が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００１７】
本発明に係る耐火仕様の選定方法は、具体的には設計基準強度が６０N/mm^２を超える、好ましくは１００N/mm^２級の高強度コンクリートを用いて築造されたコンクリートに対して適用されるものである。なお、設計基準強度が６０N/mm^２以下のコンクリート部材については建築基準法施行令第１０７条（耐火性能に関する技術的基準）、平成１２年建設省告示第１３３９号（耐火構造の構造方法を定める件）に従えば十分であるため本発明では対象としない。
【００１８】
本耐火仕様では、耐火性能を爆裂防止性能と躯体温度抑制性能とに２分化し、これら２性能の点から耐火仕様を決定するようにする。前者の爆裂防止性能はコンクリート部材の非損傷性を担保するための性能条件であり、後者の躯体温度抑制性能は、火災発生後における躯体の構造耐力を担保するとともに、補修・補強の程度を極力軽減するための性能条件である。
【００１９】
本耐火仕様として挙げられる仕様は、前記爆裂防止性能については少なくとも爆裂開始までの耐火時間が９０分以上であること、前記躯体温度抑制性能については鉄筋位置（コンクリート表面から５０mmの位置）におけるコンクリート温度を２００℃以下に抑制できる耐火時間が９０分以上であることを最低限の保証耐火性能として設定する。
【００２０】
このような条件を満たす耐火仕様としては、例えば本発明者等の実験によって明らかにした、▲１▼厚み２１mm以上のせっこうボード被覆、▲２▼厚み１．５mm以上の耐火シート被覆、▲３▼厚み２０mm以上のセルローズ繊維混入モルタル被覆、▲４▼厚み２５mm以上のモルタル被覆、▲５▼厚み２５mm以上のけい酸カルシウム板被覆、▲６▼厚み２０mm以上のセラミック系耐火被覆材による被覆の６種類のものを挙げることができる。
【００２１】
以下、順に説明すると、
▲１▼厚み２１mm以上のせっこうボード被覆は、鋼製下地材（軽量溝型鋼材）をコンクリート部材の表面にコンクリートビス等で固定し、次いでこの鋼製下地材に対して厚さ２１mm以上のせっこうボードをタッピングネジにより１枚張り又は重ねて２枚張りするものである。
【００２２】
▲２▼厚み１．５mm以上の耐火シート被覆は、鋼製下地材（軽量溝型鋼材）をコンクリート部材の表面にコンクリートビス等で固定し、次いで耐火シート１．５mm又は３mmの耐火シート及び補強のための０．２５mmのアルミガラスクロスを１２．５mmのせっこうボードに貼り付けたボードをタッピングネジにより前記鋼製下地材に張り付けるものである。
【００２３】
▲３▼厚み２０mm以上のセルローズ繊維混入モルタル被覆は、セルローズ繊維を混入率２％で添加したモルタルを製造し、コンクリート表面に先ず型枠ラスをノックスアンカーで固定し、その上から２０mm以上で塗工するものである。
【００２４】
▲４▼厚み２５mm以上のモルタル被覆は、モルタルを２５mm以上の厚みでコンクリート表面に塗工するものである。
【００２５】
▲５▼厚み２５mm以上のけい酸カルシウム板被覆は、鋼製下地材（軽量溝型鋼材）をコンクリート部材の表面にコンクリートビス等で固定し、次いでこの鋼製下地材に対して厚さ２５mm以上のけい酸カルシウム板をタッピングネジにより張設し、コンクリート表面を被覆するか、コンクリート表面に直接耐火接着剤により貼設するものである。
【００２６】
▲６▼厚み２０mm以上のセラミック系耐火被覆材による被覆は、高強度コンクリート部材の表面を厚さ２０mm以上でセラミック系耐火被覆材で被覆するものである。
【００２７】
本発明者等が行った後述の実験により各耐火仕様については、下記の知見が得られた。
【００２８】
▲１▼高強度鉄筋コンクリート部材に、厚み２１mmのせっこうボードを施すことにより、加熱開始から９０分まで、コンクリート表面から５０mmの位置（鉄筋表面位置）でのコンクリート温度を２００℃以下に抑制することができ、火災時の爆裂を９０分間防止できる。
【００２９】
▲２▼高強度鉄筋コンクリート部材に、厚み１．５mmの耐火シートを施すことにより、加熱開始から９０分まで、コンクリート表面から５０mmの位置（鉄筋表面位置）でのコンクリート温度を２００℃以下に抑制することができ、火災時の爆裂を９０分間防止できる。
【００３０】
▲３▼高強度鉄筋コンクリート部材に、厚み２０mmのセルローズ繊維混入モルタルを施すことにより、加熱開始から９０分まで、コンクリート表面から５０mmの位置（鉄筋表面位置）でのコンクリート温度を２００℃以下に抑制することができ、火災時の爆裂を１８０分間防止できる。
【００３１】
▲４▼高強度鉄筋コンクリート部材に、厚み２５mmのモルタルを施すことにより、加熱開始から９０分まで、コンクリート表面から５０mmの位置（鉄筋表面位置）でのコンクリート温度を２００℃以下に抑制することができ、火災時の爆裂を１８０分間防止できる。
【００３２】
▲５▼高強度鉄筋コンクリート部材に、厚み２５mmのけい酸カルシウム板を施すことにより、加熱開始から１８０分まで、コンクリート表面から５０mmの位置（鉄筋表面位置）でのコンクリート温度を２００℃以下に抑制することができ、火災時の爆裂を１８０分間防止できる。
【００３３】
▲６▼高強度鉄筋コンクリート部材に、厚み２０mmのセラミック系耐火被覆を施すことにより、加熱開始から１８０分まで、コンクリート表面から５０mmの位置（鉄筋表面位置）でのコンクリート温度を２００℃以下に抑制することができ、火災時の爆裂を１８０分間防止できる。
【００３４】
上記知見に基づいて耐火仕様候補を一覧表にまとめると下表１となる。
【００３５】
【表１】

【００３６】
本発明では、対象となる高強度コンクリート部材に要求される爆裂防止耐火時間および躯体温度抑制耐火時間を決定し、この要求耐火時間を満たす耐火仕様を上記表１の耐火仕様候補の内から選定するようにする。
【００３７】
【実施例】
本実験例では、爆裂対策加熱実験の試験体の作製するとともに、その加熱実験を実施した。
【００３８】
前記試験体の作製に用いた高強度コンクリートの設計基準強度は１００N/mm^２級であり、その内部には部材温度を測定するために、図１に示す位置に熱電対６，６…を配置したものである。具体的に、熱電対６はφ０．６５mmのＫ型セラミック被覆熱電対を用い２７点配した。なお、主筋及び帯筋測定用のＴ３、Ｔ９、Ｔ１６、Ｔ２２、Ｔ２６、Ｔ２７は、鉄筋にφ２mm、深さｌmm程度の孔を空けその部分に熱電対の先端をかしめた。また、表面温度測定用のＴＩ、Ｔ７、Ｔ１３、Ｔ１９は、型枠解体後、水ガラス系の接着剤を用いて試験体表面に貼りつけた。
【００３９】
前記試験体に対して、下表２に示されるように、No１無被覆、No２せっこうボード、No３けい酸カルシウム、No４耐火シート、No５耐火塗料、No６モルタル塗り、No７セルローズ繊維混入モルタル、No８セラミック系耐火被覆の８種類の爆裂防止対策を施し加熱試験に供した。加熱時間は１８０分（３時間）とし、３０分刻みで温度を測定した。その結果を下表３及び下表４に示す。なお、加熱条件（炉内温度）は図２に示すとおりである。
【００４０】
【表２】

【００４１】
【表３】

【００４２】
【表４】

【００４３】
〔爆裂対策加熱実験の結果〕
〈爆裂状況に関して〉
各試験体の実験結果の概要は表３、表４のとおりであるが、耐火炉南側炉壁に設けられた２つの窓から爆裂進行状況を観察した結果を各試験体毎に説明する。
【００４４】
▲１▼無被覆
加熱開始後１０分頃から爆裂が徐々に始まり、１５分後にほぼ全域において激しく爆裂し始め、約４０分後頃まで爆裂が続いた。加熱終了後の状況は、ほぼ全面にわたって爆裂が生じているが、部材中央部の爆裂が多く、隅角部の爆裂は比較的少なかった。爆裂の深さは、中央部に関しては一部最大５０mm以上のところがあったが、大半は３０〜５０mm程度であった。隅角部に関してはほとんどが１０mm以下であった。
【００４５】
▲２▼せっこうボード
加熱開始後２０分頃にせっこうボード自体のひびわれや継ぎ目の開きなどが発生し、５０分後頃に継ぎ目の剥離や変形などが生じた。また、８０分後頃にはひびわれが顕著になり、１００分過ぎにはコーナー部の継ぎ目が大きく変形した。１１５分後頃にせっこうボード２１＋２１mmにおいて、１２５分後頃にせっこうボード２１mmにおいてＬＧＳ（軽量下地鋼材）がはらみボードが剥離し、コンクリートが激しく爆裂し始めた。最終的には、フープ筋が露出するまで爆裂が継続した（主筋の露出は認められなかった）。加熱終了後の爆裂の状況は、せっこうボード２１＋２１mmはかぶりコンクリートの隅角部が一部残っていたが、せっこうボード２１mmはかぶりコンクリートがほとんど残っていなかった。爆裂深さは、せっこうボード２１mmの方が深く、５０mm以上の部分がかなり多くみられる。また、深さの程度については、中央部よりも隅角部の方が深い傾向にある。ここで、セラミックファイバーで被覆した隅角部の爆裂深さがかなり大きくなっている箇所があるが、これは加熱終了直前にセラミックファイバーが脱落して、コンクリートが急激に高温に曝されたためのものと思われる。
【００４６】
▲３▼けい酸カルシウム板
加熱開始から終了まで、けい酸カルシウム板は若干のひびわれが生じたものの、ほとんど損傷を受けることなく残っていた。また、かぶりコンクリートも数本程度のヘアクラックが認められる程度であり、爆裂は一切認められず健全なままであった。
【００４７】
▲４▼耐火シート
加熱開始から１０分が過ぎた頃からせっこうボードにひびわれが生じ、２０分後頃にそのひびわれから炎が噴出した。２５分後頃にせっこうボードの一部が剥落し、ひびわれが全域に進展して、３０分後頃には剥落部からも炎が確認された。炎はさらに拡大して煙も激しくなったが、耐火シート１．５mmの方は５５分後頃に、３mmの方は８０分後頃に下火となり、耐火シートの発泡面が確認された。その後、耐火シート１．５mmの方は１３０分後頃に、３mmの方は１４０分後頃に、ＬＧＳがはらみコンクリートが激しく爆裂した。最終的には、フープ筋が露出するまで爆裂が継続した（主筋の露出は認められなかった）。
【００４８】
加熱終了後の爆裂の状況は、耐火シートの厚さに関係なく、かぶりコンクリートの隅角部がほとんど残っていた。爆裂深さは、耐火シートの厚さに関係なく、５０mm以上の部分が比較的多くみられる。また、深さの程度については、隅角部よりも中央部の方が深い傾向にある。ここで、セラミックファイバーで被覆した隅角部の爆裂深さがかなり大きくなっているが、これは、加熱終了直前にセラミックファイバーが脱落して、コンクリートが急激に高温に曝されたためのものと思われる。
【００４９】
▲５▼耐火塗料
加熱開始後１０分を過ぎた頃から耐火塗料は発泡したが、１８分後頃に塗膜厚３mmの方が脱落し、２０分後頃にかぶりコンクリートが爆裂を開始した。塗膜厚ｌmmの方は、加熱２５分後頃に発泡体が脱落し、すぐにかぶりコンクリートが爆裂を始めた。爆裂はかなり激しく、３０分後頃にはコンクリート面全域において爆裂したが、４０分後過ぎに爆裂はほぼ終了した。
【００５０】
加熱終了後の爆裂の状況は、中央部に関してはフープ筋が露出するほど激しい状況であったが、隅角部に関してはフープ筋の露出はみられない。また、塗膜厚ｌmmの方は隅角部が残っていたが、塗膜厚３mmの方はほとんど残っていなかった。爆裂深さは、塗膜の厚さにはあまり関係なく、隅角部よりも中央部が深く、その中央部の深さは大半が４０mm以上のものであった。
【００５１】
▲６▼モルタル塗り
加熱開始後２０分頃、モルタルにひびわれが発生し、それが進展して５０分後にモルタルの一部が剥落した。その後も、ひびわれが多数発生し、モルタルのはらみや一部剥落が認められたが、加熱終了後までコンクリートの爆裂は確認されなかった。
【００５２】
加熱終了後、モルタルを取り除いた状況は、爆裂によるものなのか、それとも熱劣化によるものなのか原因は不明であるが、中央部のかぶりのコンクリートが剥落していた。一方、隅角部のかぶりコンクリートは一部を除き残っていた。コンクリート剥落箇所の深さは、大半が１０mm以下であり、深いところでも３０〜４０mm程度であった。
【００５３】
▲７▼セルローズ繊維混入モルタル
加熱開始後５０分頃、セルローズ繊維混入モルタル１５mmの方（南西面）にひびわれが発生し、それが進展して、５５分後頃に表面のポップアウトやモルタルの一部が剥落し、コンクリートの爆裂が確認された。６０分後頃にはモルタルのふくれが認められ、南面のモルタルが全面剥落し、コンクリートが爆裂した。その後、１２０分後頃まで爆裂は続いた。セルローズ繊維混入モルタル２０mmの方（北東面）は、６０分後頃にモルタルのふくれが認められたが、加熱終了までコンクリートの爆裂は確認されなかった。
【００５４】
加熱終了後の南西面のセルローズ繊維混入モルタルを取り除いた状況は、中央部の爆裂が激しくフープ筋が一部露出していた。ただし、隅角部はほとんどコンクリートが残っていた。北東面のセルローズ繊維混入モルタルを取り除いた状況は、爆裂によるものなのか、それとも熱劣化によるものなのか原因は不明であるが、中央部のかぶりコンクリートが剥落していた。一方、隅角部のかぶりコンクリートは残っていた。南西面のコンクリートの爆裂深さは、中央部の一部に５０mm以上のかなり深い爆裂箇所もあるが、大半は２０mm以下の深さであった。北東面のコンクリート剥落箇所の深さは、大半が１０mm以下であり、中央部の一部に４０〜５０mmの深い剥落箇所があった。ここで、セラミックファイバーで被覆した隅角部の爆裂深さがかなり大きくなっているが、これは、加熱終了直前にセラミックファイバーが脱落して、コンクリートが急激に高温に曝されたためのものと思われる。
【００５５】
▲８▼セラミック系耐火被覆
加熱開始後１５分頃、セラミック系硬質耐火被覆１０mmの方（南西面）にひびわれが発生し、それが徐々に進展して、６５分後頃にセラミック系硬質耐火被覆が脱落し、コンクリートの爆裂が始まった。セラミック系硬質耐火被覆の脱落はさらに進行し、７０分後頃には西面の被覆が全面剥落してコンクリートの爆裂が激化した。ほぼ同時刻、南面においても同様の現象が確認された。その後、９５分後頃にコンクリートの爆裂は終了した。なお、セラミック系硬質耐火被覆２０mmの方（北東面）は、加熱開始から終了まで、被覆材はほとんど損傷を受けることなく残っており、かぶりコンクリートも若干のヘアクラックが認められる程度で、爆裂は一切認められず健全なままであった。
【００５６】
加熱終了後の南西面（厚さ１０mm側）のセラミック系硬質耐火被覆を取り除いた状況は、全体的に爆裂が激しくフープ筋が露出していた。隅角部に関しては一部コンクリートが残っていた。南西面（厚さ１０mm側）のコンクリートの爆裂深さは、中央部および隅角部ともに、５０mm以上のかなり深い爆裂箇所が認められる。また、大半が４０mm以上の深さであった。
【００５７】
〈部材温度に関して〉
次に、各試験体の部材温度の変化について各試験体毎に説明する。
▲１▼無被覆
コンクリートの爆裂とともに表層部（表面から２０mm）の温度は急激に上昇しており、すぐに５００℃を超える高温となった。中央部と隅角部との比較では、爆裂の激しかった中央部の方が部材温度は高い傾向にあるが、部材の中心になる程その傾向は顕著ではない。また、鉄筋位置の温度については、３時間後に５４９．６℃に達した。
【００５８】
▲２▼せっこうボード
コンクリートの爆裂が生じるまでは表面温度においても５００℃以下であったが、爆裂発生とともに表面および表層部の温度は急激に上昇しており、すぐに５００℃を超える高温となった。中央部と隅角部との比較では、爆裂の激しかった隅角部の方が部材温度は高い傾向にあるが、部材の中心になる程その傾向は顕著ではない。また、鉄筋位置の温度については、石膏ボード２１mmの方は３時間後に７６７．５℃に達し、２１mm＋２１mmの方は３６４．３℃に達した。
【００５９】
▲３▼けい酸カルシウム板
本対策は、爆裂が生じなかったため、内部温度は安定的に低く、３時間後におけるコンクリート表面の温度は直貼りにおいても最大で４００℃未満であった。また、鉄筋位置温度は３時間経過しても１０８．０℃と１２２．２℃であり、両者ともに２００℃以下であった。
【００６０】
▲４▼耐火シート
中央部に関しては、コンクリートの爆裂発生とともに表面および表層部の温度が急激に上昇しており、すぐに５００℃を超える高温となった。一方、隅角部に関しては、コンクリートの爆裂とともに内部温度が急激に上昇するという傾向は顕著ではない。また、鉄筋位置の温度については、１．５mmの方は３時間後に３８０．３℃に達し、３mmの方は２７４．６℃に達した。
【００６１】
▲５▼耐火塗料
コンクリートの爆裂とともに表面および表層部の温度は急激に上昇しており、すぐに５００℃を超える高温となった。中央部と隅角部との比較では、爆裂の激しかった中央部の方が部材温度は高い傾向にあるが、部材の中心になる程その傾向はあまりみられない。なお、耐火塗料に関しては、被覆厚さによる差はほとんどみられない。また、鉄筋位置の温度については、耐火塗料３mmの方は７１５．０℃に達し、１mmの方は７０３．３℃に達した。
【００６２】
▲６▼モルタル塗り
本対策は、爆裂が生じなかったものの、内部温度は比較的高く、コンクリート表面の温度は２時間前後で５００℃を超えており、３時間後では最大で９００℃を超えている。ただし、鉄筋位置の温度は３時間後で２５mmの方が２６８．６℃に達し、２０mmの方が２８０．５℃に達した。
【００６３】
▲７▼セルローズ繊維混入モルタル
セルローズ繊維混入モルタル２０mmは、爆裂が生じなかったものの、コンクリート表面の温度は１時間前後で５００℃を超えており、３時間後には９００℃に達している。ただし、鉄筋位置の温度は３時間後で２７３．７℃に達した。一方、セルローズ繊維混入モルタル１５mmの方は爆裂しているが、爆裂発生とともに内部温度が急激に上昇するという傾向はみられない。しかし、コンクリート表面の温度は３０分後頃に５００℃に達している。鉄筋位置の温度は３時間後で３３５．９℃であった。
【００６４】
▲８▼セラミック系耐火被覆
セラミック系耐火被覆２０mmは、爆裂が生じなかったものの、コンクリート表面の温度は約４０分後頃に５００℃となっており、３時間後には９００℃を超えている。ただし、鉄筋位置の温度は３時間後で１８０．１℃であった。
【００６５】
一方、セラミック系耐火被覆１０mmの方は爆裂しており、爆裂発生とともにコンクリートの表面および表層部の温度は急激に上昇する傾向を示したが、爆裂前（４０分後頃）に５００℃に達している。また、鉄筋位置の温度については、３時間後で６７７．４℃に達している。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳説のとおり本発明によれば、高強度コンクリートの耐火仕様基準を確立できるとともに、要求耐火性能に合った耐火仕様を容易に選定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱電対の設置要領を示す試験体横断面図である。
【図２】炉内温度変化図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention has a design standard strength of 60 N / mm. ² The present invention relates to a method for selecting a fire-resistant specification for a high-strength concrete member exceeding the limit.
[0002]
[Prior art]
In concrete buildings or structures such as buildings and public facilities, when high-strength concrete is used compared to when ordinary concrete is used, debris will scatter from the concrete surface when exposed to extreme high temperatures due to fire, etc. It is known that a so-called explosion phenomenon occurs. One reason for this explosion phenomenon is that, when moisture in the concrete evaporates due to heating, in the case of high-strength concrete with a dense concrete structure, the water vapor pressure rises extremely because there is no passage for water vapor. However, the detailed mechanism has not been clarified yet.
[0003]
It has been found that when the explosion phenomenon occurs, a cross-sectional defect occurs, and a reduction in the cover thickness causes an increase in the temperature of the reinforcing bar, resulting in a decrease in the structural strength of the member. According to past research (Non-Patent Document 2 below), the internal structure of concrete that has undergone a high temperature history dehydrates as the hydrate in the concrete becomes hot, and the shape of the hydrate changes and hydrates. It has been reported that cracks occur in the physical structure, and this causes a decrease in the strength of concrete and rebar.
[0004]
On the other hand, regarding fire resistance specifications for concrete members, the Building Standards Act Enforcement Order Article 107 (Technical Standards for Fire Resistance), 2000 Ministry of Construction Notification No. 1339 (determining the structure method of fire resistant structure) Yes, for example, for reinforced concrete columns, if the small diameter is 40cm or more, fire resistance performance of 3 hours can be ensured, but details on fire resistance specifications are stipulated, but Article 108-3, Paragraph 2 of the Building Standard Law Enforcement Ordinance In the fire resistance performance verification method specified in Notification No. 1433, the design standard strength is 60 N / mm. ² In the case of high-strength concrete that exceeds 50%, the design standard strength is 60 N / mm because the surface layer part is lost due to explosion etc. and the strength decrease at high temperature is large. ² It is defined as follows. In other words, according to the Building Standard Law, the design standard strength is 60 N / mm. ² Although the fireproof performance of reinforced concrete using high-strength concrete that exceeds 50% is guaranteed, there are many unclear points regarding the timing, range and depth of the explosion phenomenon. It shows that it is not elucidated to the extent that it has an influence. In recent years, research on explosion phenomena has been conducted. For example, Patent Document 1 below proposes a method for predicting the explosion depth of concrete.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-99767 A
[Non-Patent Document 2]
Roberto Felicetti and Pietro G. Gambarova: The Effects of High Temperature on the Residual Compressive Strength of High-Strength Siliceous Concretes, ACI Materials Journal, V95, No. 4, pp. 395-406, 1998.7.
[Non-Patent Document 3]
Takeshi Morita, Akira Nishida, Yasuyuki Yamazaki: High-strength concrete (compressive strength 120N / mm ² ) Residual strength characteristics after heating, 2000 Annual Meeting of the Fire Society of Japan, 2000.5
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the design standard strength is 100 N / mm ² Class high-strength concrete members are mainly applied to high-rise buildings, etc., but fire resistance performance of up to 3 hours according to the Building Standard Law (deformation, melting, destruction and other damages that hinder structural strength) However, there is no clear guideline for specific fire resistance specifications.
[0007]
Therefore, the main problem of the present invention is to establish a fireproof specification standard for high-strength concrete and to easily select a fireproof specification that meets the required fireproof performance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention according to claim 1 has a design standard strength of 60 N / mm. ² It is a selection method of fire resistance specifications for high strength concrete members exceeding
Fire resistance performance is divided into explosion prevention performance and body temperature suppression performance. At least the fire resistance time to start explosion is 90 minutes or more, and the concrete temperature at the reinforcing bar position (position 50mm from the concrete surface) is 200 ° C or less. The fireproof time that can be suppressed to 90 minutes or more is set as the guaranteed fireproof performance, and a plurality of fireproof specifications that satisfy this guaranteed fireproof performance are listed. In addition to being ranked in multiples for each collateral time, the concrete temperature at the reinforcing bar position (position 50 mm from the concrete surface) is ranked in multiples for each collateral time that can be suppressed to 200 ° C. or less, with regard to the above-mentioned body temperature suppression performance,
High-strength characterized by determining explosion-proof fire resistance time and frame temperature suppression fire-proof time required for the target high-strength concrete member, and selecting a fire-proof specification satisfying the required fire-proof time from the above-mentioned candidates for fire resistance specifications A method for selecting fire resistance specifications for a concrete member is provided.
[0009]
In the case of high-strength concrete, it is known that the concrete once subjected to a high temperature history can hardly be expected to recover the mechanical properties or takes a very long time. According to past literatures (Non-Patent Documents 2 and 3 above), the compressive strength of the concrete after heating and cooling is less than 10% at 200 ° C, about 20% at 300 ° C, about 50% at 500 ° C, and Young's modulus is It has been reported that it drops by 20-30% at 200 ° C, 50% at 300 ° C, and about 80% at 500 ° C. Therefore, in order to recover the seismic performance of the reinforced concrete member after a fire, it is considered that at least a portion of the concrete exceeding 200 ° C. needs to be reworked. In this case, it is clear that it is desirable that the repair only be done by re-shaping the covered concrete at the maximum.
[0010]
Therefore, in the present invention described in claim 1, the fire resistance performance is divided into the explosion prevention performance and the body temperature suppression performance, and the concrete temperature at the rebar position (position 50 mm from the concrete surface) is determined for the latter body temperature suppression performance. The condition that the fireproof time that can be suppressed to 200 ° C. or lower is 90 minutes or longer is set as the guaranteed fireproof performance. Accordingly, in the present invention, in addition to the general explosion prevention performance, the fire resistance performance is determined in consideration of the housing temperature suppression performance, and therefore, accurate fire resistance performance can be given according to the importance rank of the structure. It becomes possible.
[0011]
In addition, the determination of the fireproof performance can be easily determined according to the required fireproof performance by preparing in advance a table (table) that is ranked in advance for each collateral time.
[0012]
As the present invention according to claim 2, the candidate for fire resistance specification includes a plasterboard coating having a thickness of 21 mm or more, a fireproof sheet coating having a thickness of 1.5 mm or more, a mortar coating containing cellulose fibers having a thickness of 20 mm or more, and a mortar coating having a thickness of 25 mm or more. 2. A method for selecting a refractory specification for a high-strength concrete member according to claim 1, comprising a part or all of six types of coating of a calcium silicate plate with a thickness of 25 mm or more and a ceramic refractory coating with a thickness of 20 mm or more. Is done.
[0013]
As the present invention according to claim 3, the fireproof specification in which the explosion prevention performance guarantee time is 180 minutes rank and the enclosure temperature suppression performance guarantee time is 180 minutes rank, the calcium silicate plate coating having a thickness of 25 mm or more and the thickness A method for selecting a fire resistance specification for a high-strength concrete member according to any one of claims 1 and 2, wherein the ceramic fireproof covering material is 20 mm or more.
[0014]
As the present invention according to claim 4, the fireproof specification in which the explosion prevention performance guarantee time is about 180 minutes and the enclosure temperature suppression performance guarantee time is 90 minutes, the cellulose fiber mixed mortar coating having a thickness of 20 mm or more and the thickness The fire resistance specification selection method for a high-strength concrete member according to any one of claims 1 to 3, wherein the mortar coating is 25 mm or more.
[0015]
As the present invention according to claim 5, the fireproof specification in which the explosion prevention performance guarantee time is 90 minutes rank and the enclosure temperature suppression performance guarantee time is 90 minutes rank is the gypsum board covering having a thickness of 21 mm or more and the thickness 1 A fire resistance specification selecting method for a high-strength concrete member according to any one of claims 1 to 4 is provided.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
Specifically, the fire resistance specification selection method according to the present invention has a design standard strength of 60 N / mm. ² Over 100, preferably 100 N / mm ² It is applied to concrete built using high-grade concrete. Design standard strength is 60N / mm ² For the following concrete members, it is sufficient to comply with Article 107 of the Building Standards Law Enforcement Ordinance (Technical Standard for Fireproof Performance) and 2000 Ministry of Construction Notification No. 1339 (determining the construction method of fireproof structure). Not covered by the invention.
[0018]
In this fireproof specification, the fireproof performance is divided into two parts, the explosion prevention performance and the body temperature suppression performance, and the fireproof specification is determined from the viewpoint of these two performances. The former explosion prevention performance is a performance condition to ensure the non-damage of the concrete members, and the latter frame temperature suppression performance guarantees the structural strength of the frame after a fire, and the degree of repair and reinforcement as much as possible. This is a performance condition to reduce.
[0019]
The specifications mentioned as this fireproof specification are that the fireproof time until the start of explosion is at least 90 minutes for the explosion prevention performance, and the concrete temperature at the reinforcing bar position (position 50 mm from the concrete surface) for the frame temperature suppression performance. Is set as the minimum guaranteed fireproof performance that the fireproof time that can be suppressed to 200 ° C. or less is 90 minutes or more.
[0020]
As fireproof specifications satisfying such conditions, for example, (1) gypsum board coating with a thickness of 21 mm or more, (2) fireproof sheet coating with a thickness of 1.5 mm or more, and 6) Cellulose fiber mixed mortar coating with a thickness of 20 mm or more, 4) a mortar coating with a thickness of 25 mm or more, 5) a calcium silicate plate coating with a thickness of 25 mm or more, 6) a coating with a ceramic fireproof coating material with a thickness of 20 mm or more You can list the types.
[0021]
Hereafter, in order,
(1) Gypsum board coating with a thickness of 21 mm or more is made by fixing a steel base material (lightweight groove type steel material) to the surface of a concrete member with concrete screws, and then having a thickness of 21 mm or more with respect to this steel base material. A gypsum board is stretched by a tapping screw or by overlapping two sheets.
[0022]
(2) For fireproof sheet coating with a thickness of 1.5 mm or more, a steel base material (lightweight channel steel) is fixed to the surface of the concrete member with concrete screws, etc., and then a fireproof sheet of 1.5 mm or 3 mm fireproof sheet and reinforcement A board obtained by pasting a 0.25 mm aluminum glass cloth on a 12.5 mm gypsum board to the steel base material with a tapping screw.
[0023]
(3) Cellulose fiber-containing mortar coating with a thickness of 20 mm or more is manufactured by adding mortar with cellulose fiber added at a mixing rate of 2%. First, the mold lath is fixed to the concrete surface with a knox anchor, and coated with 20 mm or more from above. It is something to work on.
[0024]
(4) A mortar coating with a thickness of 25 mm or more is a coating of mortar on the concrete surface with a thickness of 25 mm or more.
[0025]
(5) Calcium silicate plate coating with a thickness of 25 mm or more is made by fixing a steel base material (lightweight channel steel) to the surface of the concrete member with concrete screws, etc., and then having a thickness of 25 mm or more with respect to this steel base material A calcium silicate plate is stretched with a tapping screw to cover the concrete surface, or directly stuck to the concrete surface with a refractory adhesive.
[0026]
(6) Coating with a ceramic fireproof coating material having a thickness of 20 mm or more is to coat the surface of a high-strength concrete member with a ceramic fireproof coating material having a thickness of 20 mm or more.
[0027]
The following knowledge was acquired about each fireproof specification by the below-mentioned experiment which the present inventors conducted.
[0028]
(1) By applying a gypsum board with a thickness of 21 mm to high-strength reinforced concrete members, the concrete temperature at a position 50 mm from the concrete surface (rebar surface position) is suppressed to 200 ° C or less from the start of heating to 90 minutes. And prevents explosions during a fire for 90 minutes.
[0029]
(2) By applying a fireproof sheet with a thickness of 1.5mm to high-strength reinforced concrete members, the concrete temperature at a position 50mm from the concrete surface (rebar surface position) is suppressed to 200 ° C or less from the start of heating to 90 minutes. And prevents explosions during a fire for 90 minutes.
[0030]
(3) By applying mortar mixed with cellulose fiber with a thickness of 20 mm to high-strength reinforced concrete members, the concrete temperature at a position 50 mm from the concrete surface (rebar surface position) is suppressed to 200 ° C. or less from the start of heating to 90 minutes. And can prevent explosion in the event of a fire for 180 minutes.
[0031]
(4) By applying mortar with a thickness of 25 mm to high-strength reinforced concrete members, the concrete temperature at a position 50 mm from the concrete surface (rebar surface position) can be suppressed to 200 ° C or less from the start of heating to 90 minutes. It can prevent explosion for 180 minutes at the time of fire.
[0032]
(5) By applying a calcium silicate plate with a thickness of 25 mm to a high-strength reinforced concrete member, the concrete temperature at a position 50 mm from the concrete surface (rebar surface position) is suppressed to 200 ° C. or less from the start of heating to 180 minutes. And can prevent explosion in the event of a fire for 180 minutes.
[0033]
(6) By applying a ceramic fireproof coating with a thickness of 20mm to high-strength reinforced concrete members, the concrete temperature at a position 50mm from the concrete surface (rebar surface position) is suppressed to 200 ° C or less from the start of heating to 180 minutes. And can prevent explosion in the event of a fire for 180 minutes.
[0034]
Table 1 below summarizes the candidates for fireproof specifications based on the above knowledge.
[0035]
[Table 1]

[0036]
In the present invention, the explosion-proof fire resistance time and the body temperature suppression fire-proof time required for the target high-strength concrete member are determined, and the fire-proof specification satisfying the required fire-proof time is selected from the fire-proof specification candidates in Table 1 above. Like that.
[0037]
【Example】
In the present experimental example, a specimen for a heating test for explosion prevention was prepared and the heating experiment was performed.
[0038]
The design standard strength of the high-strength concrete used for the preparation of the specimen is 100 N / mm. ² The

thermocouples

6, 6... Are arranged in the positions shown in FIG. Specifically, 27 thermocouples 6 were arranged using K type ceramic-coated thermocouples with a diameter of 0.65 mm. For T3, T9, T16, T22, T26, and T27 for measuring main and strap bars, a hole with a diameter of about 2 mm and a depth of 1 mm was made in the reinforcing bar, and the tip of the thermocouple was caulked to that portion. Further, TI, T7, T13, and T19 for measuring the surface temperature were attached to the surface of the specimen using a water glass adhesive after the mold was disassembled.
[0039]
As shown in Table 2 below, No1 uncoated, No2 gypsum board, No3 calcium silicate, No4 fireproof sheet, No5 fireproof paint, No6 mortar coating, No7 cellulose fiber mixed mortar, No8 ceramic as shown in Table 2 below. Eight types of explosion prevention measures were taken for the system fireproof coating and subjected to a heating test. The heating time was 180 minutes (3 hours), and the temperature was measured every 30 minutes. The results are shown in Tables 3 and 4 below. The heating conditions (furnace temperature) are as shown in FIG.
[0040]
[Table 2]

[0041]
[Table 3]

[0042]
[Table 4]

[0043]
[Results of Explosion Prevention Heating Experiment]
<Explosion situation>
The outline of the experimental results of each specimen is as shown in Tables 3 and 4. The results of observing the progress of explosion from two windows provided on the south refractory furnace wall will be described for each specimen.
[0044]
(1) Uncoated
Explosion began gradually from about 10 minutes after the start of heating, and after about 15 minutes, it began to violently in almost the entire region, and continued until about 40 minutes later. In the situation after the heating was completed, explosions occurred almost over the entire surface, but there were many explosions at the center of the member and relatively few explosions at the corners. The depth of the explosion was about 50 mm or more at the center part, but most was about 30-50 mm. Most of the corners were 10 mm or less.
[0045]
▲ 2 Gypsum board
The plasterboard itself cracked or the seam opened around 20 minutes after the start of heating, and the seam peeled off or deformed around 50 minutes later. In addition, cracks became prominent around 80 minutes, and the joints at the corners were greatly deformed after 100 minutes. About 115 minutes later on the gypsum board 21 + 21 mm, about 125 minutes later on the gypsum board 21 mm, the LGS (lightweight base steel) was peeled off and the board peeled off, and the concrete began to explode. Eventually, the explosion continued until the hoop muscles were exposed (the main muscles were not exposed). As for the state of the explosion after the heating, the plaster board 21 + 21 mm had a part of the corner portion of the cover concrete, but the cover board 21 mm had almost no cover concrete. The explosive depth of the gypsum board 21mm is deeper, and a part of 50mm or more can be seen. In addition, the degree of depth tends to be deeper at the corner than at the center. Here, there is a part where the explosive depth of the corner part covered with ceramic fiber is quite large, but this is because the ceramic fiber dropped off just before the end of heating, and the concrete was exposed to high temperature suddenly. I think that the.
[0046]
(3) Calcium silicate board
From the beginning to the end of heating, the calcium silicate plate was slightly cracked but remained almost intact. In addition, the cover concrete had only a few hair cracks, and no explosion was observed, and it remained sound.
[0047]
(4) Fireproof sheet
The plasterboard cracked from about 10 minutes after the start of heating, and a flame spouted from the cracked about 20 minutes later. About 25 minutes later, a part of the gypsum board was peeled off, and cracks spread throughout the area, and after 30 minutes, a flame was also confirmed from the peeled portion. The flame expanded further and the smoke became more intense, but the fire-resistant sheet 1.5 mm fired after 55 minutes, and the 3 mm fire fired 80 minutes later, confirming the foamed surface of the fire-resistant sheet. After that, the refractory sheet 1.5 mm was about 130 minutes later, and the 3 mm one was about 140 minutes later. Eventually, the explosion continued until the hoop muscles were exposed (the main muscles were not exposed).
[0048]
As for the explosion after heating, the corners of the cover concrete remained almost regardless of the thickness of the refractory sheet. A relatively large portion of the explosion depth is 50 mm or more regardless of the thickness of the refractory sheet. Further, the depth tends to be deeper in the center than in the corners. Here, the explosive depth at the corners covered with ceramic fibers is considerably large, which is thought to be due to the ceramic fibers falling off immediately before the end of heating, and the concrete was exposed to high temperatures. It is.
[0049]
(5) Fireproof paint
The fire-resistant paint foamed from about 10 minutes after the start of heating, but the coating thickness of 3 mm dropped off around 18 minutes, and the cover concrete started exploding around 20 minutes later. For those with a coating thickness of 1 mm, the foam dropped off around 25 minutes after heating, and the cover concrete started to explode immediately. The explosion was quite severe, and after 30 minutes, the entire concrete surface exploded, but after 40 minutes, the explosion was almost complete.
[0050]
The state of the explosion after the heating was so intense that the hoop muscles were exposed at the center, but no hoop muscles were exposed at the corners. In addition, although the corner portion remained in the case of the coating film thickness of 1 mm, the coating film thickness of 3 mm hardly remained. The explosion depth was not so much related to the thickness of the coating film, and the central portion was deeper than the corner portion, and the depth of the central portion was mostly 40 mm or more.
[0051]
(6) Mortar coating
Around 20 minutes after the start of heating, cracking occurred in the mortar, and part of the mortar was peeled off after 50 minutes. After that, many cracks occurred and mortar cracking and partial peeling were observed, but no concrete explosion was confirmed until after the heating.
[0052]
It is unclear whether the mortar was removed after the heating was due to explosion or thermal deterioration, but the cover concrete in the center part was peeled off. On the other hand, the cover concrete at the corners remained except for a part. Most of the depth of the concrete peeling part was 10 mm or less, and it was about 30 to 40 mm even in a deep place.
[0053]
▲ 7 ▼ Cellulose fiber mixed mortar
Around 50 minutes after the start of heating, cracking occurred in the 15 mm cellulose fiber mortar (southwest), which developed, and about 55 minutes later, the surface pop-out and part of the mortar peeled off. Explosion was confirmed. About 60 minutes later, mortar blistering was observed, the mortar on the south side peeled off, and the concrete exploded. Thereafter, the explosion continued until about 120 minutes later. In the cellulose fiber-containing mortar 20 mm (northeast surface), mortar blistering was observed around 60 minutes, but no concrete explosion was confirmed until heating was completed.
[0054]
After the heating was completed, the mortar mixed with cellulose fibers on the southwest surface was removed. However, the concrete remained almost in the corners. It is unclear whether the mortar containing cellulose fiber on the northeast surface was removed due to explosion or thermal deterioration, but the cover concrete in the center was peeled off. On the other hand, the cover concrete at the corners remained. The depth of explosion of concrete on the southwest surface was a deep part of 50mm or more in a part of the central part, but most was 20mm or less. Most of the depth of the concrete stripped part on the northeast surface was 10 mm or less, and there was a deep stripped part of 40-50 mm in a part of the central part. Here, the explosive depth at the corners covered with ceramic fibers is considerably large, which is thought to be due to the ceramic fibers falling off immediately before the end of heating, and the concrete was exposed to high temperatures. It is.
[0055]
▲ 8 ▼ Ceramic fireproof coating
About 15 minutes after the start of heating, the ceramic hard refractory coating 10 mm (southwest) cracked and gradually developed, and after 65 minutes, the ceramic hard refractory coating dropped off and the concrete exploded. Began. The removal of the ceramic hard fireproof coating further progressed, and after 70 minutes, the entire western coating was peeled off and the concrete explosion intensified. At the same time, the same phenomenon was confirmed on the south side. Then, the concrete explosion ended about 95 minutes later. The ceramic hard fire-resistant coating 20mm (northeast surface) remains almost intact from the beginning to the end of heating, and the cover concrete has some hair cracks. It was not recognized at all and remained healthy.
[0056]
In the situation where the ceramic hard fireproof coating on the southwest surface (thickness 10 mm side) after the heating was removed, the explosion was severe as a whole and the hoop was exposed. Some concrete remained at the corners. As for the explosion depth of the concrete on the southwest surface (thickness 10 mm side), a considerably deep explosion location of 50 mm or more is recognized in both the central portion and the corner portion. Most of the depth was 40 mm or more.
[0057]
<Regarding member temperature>
Next, the change in the member temperature of each test body will be described for each test body.
(1) Uncoated
The temperature of the surface layer (20 mm from the surface) increased rapidly with the explosion of concrete, and immediately reached a high temperature exceeding 500 ° C. In the comparison between the central portion and the corner portion, the member temperature tends to be higher in the central portion where the explosion was severe, but the tendency is not so remarkable as it becomes the center of the member. Moreover, about the temperature of a reinforcing bar position, it reached 549.6 degreeC after 3 hours.
[0058]
▲ 2 Gypsum board
Until the explosion of the concrete, the surface temperature was 500 ° C. or less. However, the temperature of the surface and the surface layer rapidly increased with the occurrence of the explosion, and the temperature immediately exceeded 500 ° C. In the comparison between the central portion and the corner portion, the member temperature tends to be higher in the corner portion where the explosion was intense, but the tendency is not so remarkable as it becomes the center of the member. Regarding the temperature of the reinforcing bar position, the gypsum board 21 mm reached 767.5 ° C. after 3 hours, and the 21 mm + 21 mm one reached 364.3 ° C.
[0059]
(3) Calcium silicate board
In this measure, since no explosion occurred, the internal temperature was stably low, and the temperature of the concrete surface after 3 hours was less than 400 ° C. at the maximum even in direct bonding. The rebar position temperature was 108.0 ° C. and 122.2 ° C. even after 3 hours, and both were 200 ° C. or less.
[0060]
(4) Fireproof sheet
As for the central portion, the temperature of the surface and the surface layer rapidly increased with the occurrence of concrete explosion, and immediately became a high temperature exceeding 500 ° C. On the other hand, regarding the corner portion, the tendency of the internal temperature to rapidly increase with the explosion of the concrete is not remarkable. As for the temperature of the reinforcing bar position, the one with 1.5 mm reached 380.3 ° C. after 3 hours, and the one with 3 mm reached 274.6 ° C.
[0061]
(5) Fireproof paint
With the explosion of concrete, the temperature of the surface and the surface layer rapidly increased, and immediately reached a high temperature exceeding 500 ° C. In the comparison between the central portion and the corner portion, the member temperature tends to be higher in the central portion where the explosion was severe, but the tendency is not so much seen toward the center of the member. In addition, regarding fireproof paint, the difference by coating thickness is hardly seen. As for the temperature at the position of the reinforcing bar, the fireproof paint 3 mm reached 715.0 ° C., and the 1 mm one reached 703.3 ° C.
[0062]
(6) Mortar coating
Although this measure did not cause an explosion, the internal temperature was relatively high, and the temperature of the concrete surface exceeded 500 ° C. around 2 hours and exceeded 900 ° C. at the maximum after 3 hours. However, the temperature at the reinforcing bar position reached 268.6 ° C. at 25 mm after 3 hours, and reached 280.5 ° C. at 20 mm.
[0063]
▲ 7 ▼ Cellulose fiber mixed mortar
Although no explosion occurred in the cellulose fiber-containing mortar 20 mm, the temperature of the concrete surface exceeded 500 ° C. around 1 hour, and reached 900 ° C. after 3 hours. However, the temperature of the reinforcing bar position reached 273.7 ° C. after 3 hours. On the other hand, the cellulose fiber-containing mortar 15 mm is exploding, but there is no tendency for the internal temperature to rapidly increase as the explosion occurs. However, the temperature of the concrete surface reaches 500 ° C. around 30 minutes later. The temperature at the reinforcing bar position was 335.9 ° C. after 3 hours.
[0064]
▲ 8 ▼ Ceramic fireproof coating
In the ceramic fireproof coating 20 mm, although no explosion occurred, the temperature of the concrete surface was about 500 ° C. after about 40 minutes and exceeded 900 ° C. after 3 hours. However, the temperature of the reinforcing bar position was 180.1 ° C. after 3 hours.
[0065]
On the other hand, the ceramic fireproof coating 10mm was explosive, and the temperature of the concrete surface and surface layer tended to rise rapidly as the explosion occurred, but it reached 500 ° C before the explosion (around 40 minutes). ing. Further, the temperature at the reinforcing bar position reached 677.4 ° C. after 3 hours.
[0066]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to establish a fireproof specification standard for high-strength concrete and to easily select a fireproof specification that meets the required fireproof performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a test specimen showing the installation procedure of a thermocouple.
FIG. 2 is a diagram showing changes in furnace temperature.

Claims

A method for selecting a refractory specification design strength is directed to a high-strength concrete member of more than 60N / mm ^2,
Fire resistance performance is divided into explosion prevention performance and body temperature suppression performance. At least the fire resistance time to start explosion is 90 minutes or more, and the concrete temperature at the reinforcing bar position (position 50mm from the concrete surface) is 200 ° C or less. The fireproof time that can be suppressed to 90 minutes or more is set as the guaranteed fireproof performance, and a plurality of fireproof specifications that satisfy this guaranteed fireproof performance are listed. In addition to being ranked in multiples for each collateral time, the concrete temperature at the reinforcing bar position (position 50 mm from the concrete surface) is ranked in multiples for each collateral time that can be suppressed to 200 ° C. or less, with regard to the above-mentioned body temperature suppression performance,
High-strength characterized by determining explosion-proof fire resistance time and frame temperature suppression fire-proof time required for the target high-strength concrete member, and selecting a fire-proof specification satisfying the required fire-proof time from the above-mentioned candidate fire-proof specifications How to select fire resistance specifications for concrete members.

Candidates for fire resistance specification are plasterboard coating with a thickness of 21 mm or more, fireproof sheet coating with a thickness of 1.5 mm or more, mortar coating with cellulose fiber mixed with a thickness of 20 mm or more, mortar coating with a thickness of 25 mm or more, calcium silicate plate with a thickness of 25 mm or more The method for selecting a fire resistance specification for a high-strength concrete member according to claim 1, comprising a part or all of the coating and the coating with a ceramic fireproof coating material having a thickness of 20 mm or more.

The fireproof specification in which the explosion-proof performance guarantee time is about 180 minutes and the housing temperature suppression performance guarantee time is about 180 minutes is for the calcium silicate plate coating with a thickness of 25 mm or more and the ceramic fireproof coating material with a thickness of 20 mm or more. The fire resistance specification selection method for high-strength concrete members according to any one of claims 1 and 2.

There are two types of fireproof specifications in which the explosion-proof performance guarantee time is 180 minutes and the housing temperature suppression performance guarantee time is 90 minutes, which is a mortar coating with a cellulose fiber content of 20 mm or more and a mortar coating with a thickness of 25 mm or more. The fire-resistant specification selection method of the high-strength concrete member according to any one of claims 1 to 3.

The fireproof specifications with the explosion prevention performance guarantee time of 90 minutes rank and the enclosure temperature suppression performance guarantee time of 90 minutes rank are 2 types of gypsum board covering with a thickness of 21 mm or more and fireproof sheet covering with a thickness of 1.5 mm or more. The fireproof specification selection method for a high-strength concrete member according to any one of claims 1 to 4, which is a seed.