JP5034691B2 - 防爆耐火性被覆構造、及び防爆耐火性被覆層の施工方法 - Google Patents
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Description
ポリプロピレン繊維7の添加率は、ポリマーセメントモルタルに対して0.3〜4.0容積%の範囲内にする。ポリプロピレン繊維7の繊度を1700dtex以下にすることで、連通した亀裂を作るために必要な繊維の本数を確保でき、長さを20mm以下にする(詳細は後述する)ことで、良好な施工性を得ることができる。
繊度が1700dtexのポリプロピレン繊維7は、繊維の本数が大幅に減少するので、13dtexや17dtexの示す曲線よりも、モルタルフローが大きく上回っている。
本実施形態においては、ポリプロピレン繊維7の長さは、モルタルフローが170mm以上になる20mm以下とした。
繊度が2.2dtexのポリプロピレン繊維7は、モルタルフローが170mmよりも小さくなるので、これを用いた吹付け作業は困難である。
本実施形態においては、ポリプロピレン繊維7の繊度は、モルタルフローが170mm以上になる10dtex以上とした。
試験体No.1、No.2、及びNo.3は、コンクリート構造体4と、該コンクリート構造体4の表面に積層するように設けられる防爆耐火性被覆層3と、コンクリート構造体4内に配筋される鉄筋等の鋼材5と、試験体2内に複数設置される温度センサー6(図13、図14に示す)とから構成される。また、比較試験体No.4は、防爆耐火性被覆層3を備えていないコンクリート構造体4のみからなる。
そして、上記の防爆耐火性被覆材を上述した吹付け方法でコンクリート構造体4に吹き付けて試験体No.1〜No.3をそれぞれ作製した。
また、図14に示すように、試験体No.2及びNo.3内には、加熱面3aより、例えば、0、50、100、150、200、300、400、500mmの深さ位置に温度センサー6を設置した。
図15及び図16に示すように、試験体No.1〜No.3を耐火炉の上部にそれぞれ設置し、試験体No.1〜No.3の加熱面3aを加熱した。
加熱方法は、トンネル火災を想定して、図17に示すように、加熱開始後5分間で1200℃まで昇温するRABT曲線にしたがって加熱した。
図18及び図21に示すように、試験体No.1は、加熱面3a全体に激しい爆裂が生じ、防爆耐火性被覆層3内に設けた鉄筋が露出した。爆裂による損傷の深さは、最大で59mm、平均で32mmであった。
また、図24に示すように、試験体No.1の深さ0mm(=加熱面3a)及び深さ25mmの位置の温度が加熱を開始してから数分で急激に上昇しているので、加熱開始後、数分で表層部に爆裂が生じている。また、深さ50mmの位置の温度は、加熱を開始してから15分経過後に急上昇しているので、爆裂が断続的に深さ方向に進行している。
加熱開始後、数分で最初の爆裂が発生し、その後も断続的に発生したので、15分が経過した段階で加熱を中止した。
図19及び図22に示すように、試験体No.2は、加熱面3a全体に激しい爆裂が生じたが、試験体No.1よりも損傷は少なかった。爆裂による損傷の深さは、最大で57mm、平均で26mmであった。
図20及び図23に示すように、試験体No.3は、爆裂が生じなかった。
また、図26に示すように、試験体No.3の各深さ位置の温度は穏やかな上昇曲線を示し、急激な温度変化や特異点が認められないので、爆裂は発生していないことが確認された。
そこで、爆裂を生じなかった試験体No.3における深さ方向の最高温度の分布を確認する。
図27に示すように、コンクリート構造体4の耐熱温度である300℃に達する深さは45.4mmなので、50mmの厚さの防爆耐火性被覆層3を備えている試験体No.3のコンクリート構造体4の積層面3bの履歴温度はコンクリートの耐熱温度以下である。したがって、コンクリート構造体4の強度は低下していないと考えられる。
そこで、試験体No.3について、耐火試験後の耐荷性能を確認するために、静的2点曲げ載荷試験を行い、試験体No.3の耐力及び変形性について検証した。
図29に示すように、試験体No.3、比較試験体No.4は、それぞれ変位量が125mm付近、95mm付近まで耐力を維持している。また、試験体No.3と比較試験体No.4との最大耐力は、ほぼ同程度の値を示した。つまり、試験体No.3は、比較試験体No.4と同程度の強度を有している。
したがって、試験体No.3の防爆耐火性被覆層3は、爆裂を抑制するとともに、コンクリート構造体4への熱の伝達を防止し、かつ、構造体材料としての機能を備えている。
3 防爆耐火性被覆層 3a 加熱面
3b 積層面 3c 斜層
4 コンクリート構造体 5 鋼材
6 温度センサー 7 有機繊維(=ポリプロピレン繊維)
10 吹付けシステム 11 ミキサー
12 モルタルポンプ 13 吹付けノズル
14 圧送管 15 急結剤タンク
16 急結剤ポンプ 17 コンプレッサー
Claims (3)
- コンクリート構造体の爆裂を防止する防爆耐火性被覆構造であって、
セメントと砂と水とポリマーとを含むポリマーセメントモルタルと、所定の高温で気化する有機繊維とを所定の割合で配合して構築される防爆耐火性被覆層が前記コンクリート構造体の表面に設けられてなり、
前記有機繊維は、その長手方向が前記コンクリート構造体の表面に対して15°以上の角度を有するように配置されていることを特徴とする防爆耐火性被覆構造。 - 前記防爆耐火性被覆層は、前記コンクリート構造体の表面に対して75°以下の斜め方向より吹き付ける吹付け工法により形成されることを特徴とする請求項1に記載の防爆耐火性被覆構造。
- コンクリート構造体を耐火被覆するための防爆耐火性被覆層の施工方法において、
セメントと砂と水とポリマーとを含むポリマーセメントモルタルと、所定の高温で気化する有機繊維とを所定の割合で配合してなる防爆耐火性被覆材を前記コンクリート構造体の表面に対して75°以下の斜め方向より吹き付けることを特徴とする防爆耐火性被覆層の施工方法。
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