JPH09142952A - 耐火被覆材及び耐火被覆層の形成方法及び耐火被覆構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用する鋼材等の表面の温度上昇の鈍化を実
現することができる優れた耐火性能を有する耐火被覆材
及び耐火被覆層の形成方法及び耐火被覆構造体を提供す
ること。 【解決手段】 実施例７の耐火被覆材は、無機質結合材
としてポルトランドセメント１００重量部、吸熱物質と
して水酸化アルミニウム４９重量部、無機質軽量骨材と
してパーライト３６．５重量部及び膨張バーミキュライ
ト２７．５重量部、有機質軽量骨材として発泡スチレン
１６重量部、その他粉末エマルション３．７重量部、水
溶性樹脂及びガラス繊維の合計量５．０重量部からなる
耐火被覆材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば鉄骨構造に
よる高層ビル，駐車場等を火災等から保護するための耐
火被覆材及び耐火被覆層の形成方法及び耐火被覆構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来において、鉄骨構造の高層ビル，駐
車場等の鉄骨等は、火災時の高温によって軟化変形する
ことがあるので、その軟化変形を防止して建物が崩壊す
るのを防ぐため、鉄骨の温度が高くならないように、耐
火被覆材で被覆することが規定されている。

【０００３】この耐火被覆材として、単に断熱効果を奏
する材料、例えばロックウールを主体とする被覆材を用
いた場合には、定められた温度以下に鋼材を保つために
は、施工厚みを厚くせざるを得ないので、最近では高温
で吸熱分解する材料を併用して、施工厚みを薄くする方
法が検討されている。

【０００４】例えば、特開昭６１−７７６８７号公報に
は、水硬性セメント、軽量骨材及び水化度の大きい物質
を配合した耐火性組成物が開示されており、これは、水
と混合して吹付け耐火被覆材として使用されるものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
組成物では、１時間ないし３時間の耐火性能試験の中で
は、加熱温度曲線において問題はないものの、使用する
鋼材の表面の温度上昇が少ない一層耐火性能に優れた耐
火材が求められている。

【０００６】また、近年では、日本国内だけでなく、欧
米諸国の試験方法に合せた試験方法において合格する組
成物も望まれている。本発明は、使用する鋼材等の表面
の温度上昇の鈍化を実現することができる優れた耐火性
能を有する耐火被覆材及び耐火被覆層の形成方法及び耐
火被覆構造体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１の発明は、少なくとも水硬性セメントを含む
無機質結合材１００重量部に対し、吸熱物質１５重量部
〜５００重量部，無機質軽量骨材１０重量部〜２００重
量部，有機質軽量骨材２重量部〜２０重量部からなるこ
とを特徴とする耐火被覆材を要旨とする。

【０００８】請求項２の発明は、前記無機質結合材が、
水硬性石灰、天然セメント、ポルトランドセメント、ア
ルミナセメント、石灰混合セメント、エトリンジャイ
ト、混合ポルトランドセメント、及び高硫酸塩スラグセ
メント等の水硬性セメントから選択される１種以上を含
むことを特徴とする前記請求項１記載の耐火被覆材を要
旨とする。

【０００９】請求項３の発明は、前記無機質結合材が、
更に、石膏、マグネシアセメント、及びドロマイト等の
気硬性セメントから選択される１種以上を含むことを特
徴とする前記請求項２記載の耐火被覆材を要旨とする。

【００１０】請求項４の発明は、前記吸熱物質が、水酸
化アルミニウム、ギブザイトミネラル、ボーマイト、及
びジアスポール等の酸化アルミニウムの水和物、斜方沸
石、ヒューランダイト、及びモルデナイト等のゼオライ
ト物質、アロファン、ハロイサイト、非発泡ひる石、及
び発泡ひる石等のシリカ−アルミナ物質、ブルサイト及
びアタパルジャイト等のマグネシア物質、サテンホワイ
ト、エトリンジャイト、ドロマイト、及び硼酸等の他の
物質から選択される１種以上であることを特徴とする前
記許請求項１〜３のいずれか記載の耐火被覆材を要旨と
する。

【００１１】請求項５の発明は、前記無機質軽量骨材
が、膨張バーミキュライト、パーライト、膨張頁岩、軽
石、シラスバルーン、シリカゲル発泡物、スラグの造粒
発泡物、ガラス肩の造粒発泡物、粘土粉体を利用した造
粒発泡物から選択される１種以上であることを特徴とす
る前記請求項１〜４のいずれか記載の耐火被覆材を要旨
とする。

【００１２】請求項６の発明は、前記有機質軽量骨材
が、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレン−酢酸
ビニル共重合物、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、天然ゴム、及び合成
ゴム等の発泡物から選択される１種以上であることを特
徴とする前記許請求項１〜５のいずれか記載の耐火被覆
材を要旨とする。

【００１３】請求項７の発明は、前記有機質軽量骨材の
粒径範囲が、０．３〜２．５ｍｍであることを特徴とす
る前記許請求項１〜６のいずれか記載の耐火被覆材を要
旨とする。請求項８の発明は、前記請求項１〜７のいず
れか記載の組成の耐火被覆材に水を添加して硬化可能な
モルタルを調整し、吹付け又はコテ塗りにより、構造部
材上に耐火被覆層を形成することを特徴とする耐火被覆
層の形成方法を要旨とする。

【００１４】請求項９の発明は、前記請求項１〜７のい
ずれか記載の組成の耐火被覆材を硬化体とした耐火被覆
層を、スチール構造部材表面に有することを特徴とする
耐火被覆構造体を要旨とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、上述したこの発明の各構成
要素について、詳しく説明する。 （１）上記無機質結合材として、水及び／又は湿気によ
り硬化する結合材では、水硬性石灰、天然セメント、ポ
ルトランドセメント、アルミナセメント、石灰混合セメ
ント、エトリンジャイト、混合ポルトランドセメント，
高硫酸塩スラグセメント等から選択される水硬性セメン
トを必須成分とする。

【００１６】そして、この水硬性セメントに加えて、石
膏、ドロマイト、マグネシアセメント等から選択される
気硬性セメントを適宜添加して利用することができる。 （２）吸熱物質とは、加熱された時、熱分解が生じ水を
発生する物質として定義される。

【００１７】例えば、１００℃から６００℃へと加熱し
た時に、減量する物質の例としては、水酸化アルミニ
ウム、ギブザイトミネラル、ボーマイト、ジアスポール
などの酸化アルミニウムの水和物や、斜方沸石、ヒュ
ーランダイト、モルデナイトなどのゼオライト物質や、
アロファン、ハロイサイト、非発泡又は発泡ひる石な
どのシリカ−アルミナ物質や、ブルサイト、アタパル
ジャイトなどのマグネシア物質や、サテンホワイト、
エトリンジャイト、ドロマイト、硼酸などの他の物質が
含まれる。

【００１８】このうち、水酸化アルミニウムが、吸熱物
質として特に適した物質であるのは、分子構造上の全分
子量中のＯＨ基の割合が、他の物質に比較して大きいこ
とや、生産量が多く入手しやすく、又安全であると考え
るからである。 （３）無機質軽量骨材としては、天然鉱物の発泡又は膨
張した物質である膨張バーミキュライト、パーライト、
膨張頁岩、軽石、シラスバルーン等の他、シリカゲルを
発泡させた物、各種のスラグを造粒して発泡させた物、
ガラス屑を造粒して発泡させた物、粘土粉体を造粒して
発泡させた物等のような人工軽量骨材を含む。これらの
膨張又は発泡した物質のうち、結晶的にみてさほど「ガ
ラス化」が進んでいないもので且つかさ比重の小さいも
のが好ましく、例えば膨張バーミキュライト、パーライ
ト、軽石、シラスバルーンが望ましい。

【００１９】（４）有機質軽量骨材としては、合成樹脂
又はゴムの発泡物等が利用され、その例としては、ポリ
スチレン、ポリエチレン、ポリエチレン−酢酸ビニル共
重合物、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデン、天然ゴム、合成ゴム等の発泡
物などがある。尚、軽量であれば必ずしも発泡である必
要はなく、繊維状や不織布状の物質も採用できる。

【００２０】また、これらの有機質軽量骨材は、粒径範
囲として０．３〜２．５ｍｍにあるものを用いる時、よ
り効果的となる。これは、この範囲にある有機質軽量骨
材を用いた時に、作業性や平滑性が良くなる為である。
この有機質軽量骨材が０．３ｍｍより小さい粒径のもの
である時、所定のフロー値を得るための水量が多くなり
作業性が低下する。逆に、２．５ｍｍより大きなものを
用いた時には表面の平滑性が低下する。

【００２１】（５）これらの必須構成成分の配合割合
は、次の通りである。 無機質結合材 １００重量部 吸熱物質 １５〜５００重量部 無機質軽量骨材 １０〜２００重量部 有機質軽量骨材 ２〜 ２０重量部 前記無機質結合材１００重量部に対する吸熱物質の配合
量は、１５〜５００重量部の範囲において選択される
が、１５重量部より少ない場合には、吸熱による鋼材温
度上昇の鈍化の程度が小さく耐火性に劣る。５００重量
部を越える時は、相対的に結合材の配合量が少なくな
り、実用上必要となる強度が得られない。

【００２２】同様にして無機質軽量骨材の量は、１０〜
２００重量部の範囲の中から選択されるが、１０重量部
未満の時は、作業性及び耐火性能が劣り、２００重量部
を越える時は、モルタルの強度が得られない。有機質軽
量骨材の量は、２〜２０重量部の範囲より選択される。
有機質軽量骨材の量がこの範囲の場合には、下記の様に
作用して耐火性能を向上することができると推定され
る。

【００２３】即ち、例えば後述する図１に示す様に、有
機質軽量骨材が適量含まれている場合に、耐火被覆材を
加熱したときには、その加熱によって受ける熱量は、有
機質軽量骨材の溶融等の変化のために使用されるので、
その変化に使用された熱量分だけ、耐火被覆材の温度上
昇が抑えられると推定される。

【００２４】そして、この有機質軽量骨材の量が２重量
部未満の時は、上述した作用を十分に発揮できないの
で、耐火性能に劣り、２０重量部を越える時は、それほ
ど強度のない素材の割合が増加するのであるから、モル
タルの強度が得られない。これら４つの必須構成成分以
外では、必要に応じて増量材として、耐火粘土、耐火性
酸化物、珪砂、石灰等の粉体を採用でき、被覆硬化層の
亀裂防止や組成物の粘性調整材として、ガラス繊維、岩
綿繊維、パルプ繊維等の繊維状物や界面活性剤などを採
用でき、組成物のタレ防止材や配合物の分離防止材や粘
度調整材として、セルロース系水可溶性樹脂や液状の合
成樹脂エマルションあるいは水に混ぜた時エマルション
となる合成樹脂粉末等を採用でき、それらは、耐火性能
を阻害せず、機械的強度や付着性に問題のない範囲にお
いて適量配合できる。

【００２５】（６）前記発明の耐火被覆材を使用するに
際しては、適当量の水と混合し、塗装手段に合せたモル
タルを調整し、例えば吹付け（噴霧）あるいはコテ塗り
等の手段により被覆すべき対象下地に被覆すればよい。 （７）また、前記発明の耐火被覆材からなるモルタル
を、スチール構造部材表面に吹き付け等によって塗布し
た後に硬化させることにより、スチール構造部材表面に
耐火被覆層を備えた、優れた耐火性能を有する耐火被覆
構造体を得ることができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。ここ
では、実施例による性能を確認するために下記の試験を
行い、それぞれの性能を求めた。

【００２７】（１）まず、その一に耐火試験として、Ｊ
ＩＳＡ１３０４の「建築構造部分の耐火試験方法」にあ
る、（床用，柱用）２時間耐火と類似の耐火試験を行っ
た。耐火試験では、ＪＩＳの加熱曲線にならい加熱し、
２時間で火を止め、試験体の変形，剥離，脱落の有無を
確認した。また、昇温時の鋼材温度（図１〜図３参照）
または加熱終了時の鋼材温度（表５，表６参照）も併せ
て記録した。

【００２８】（２）作業性試験では、壁用軽量セメント
を吹付け施工する時に使用される、スネーク式圧送機と
吹付けガンを使用し、吹付け作業を５時間行い、機械に
詰まり、過負荷がなく、問題なく使用できることを確認
した。 （３）平滑性の試験では、鋼材の上に４０ｍｍの厚さが
得られる広さ３０ｃｍ角の型枠を設置し、その中へフロ
ー値１６０±２０ｍｍに調整したモルタルを充填し、そ
の後金ごてにより表面を押さえ、うまく押さえられるか
どうか、硬化後の表面の状態を観察した。

【００２９】（４）ひび割れ性の試験では、平滑性を調
べた試験体を２０℃，６５％ＲＨ条件下の恒温室に入
れ、１週間養生した時、試験体表面におけるひび割れ発
生の有無を確認した。 （５）強度試験では、ＪＩＳＡ１１７２に準じた方法に
より試験体を作成し、圧縮試験を実施し、１０ｋｇｆ／
ｃｍ²以上を示すか確認した。

【００３０】下記表１及び表２に、実施例（実施例１〜
１０）となる耐火被覆材の配合を示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】下記表３及び表４に、比較例（比較例１〜
８）となる耐火被覆材の配合を示す。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【表４】

【００３６】尚、前記表１〜４において、単位は重量部
である。また、前記表１〜４において、無機質結合材を
Ａ成分、吸熱成分をＢ成分、無機質軽量骨材をＣ成分、
有機質軽量骨材をＤ成分とすると、前記実施例１〜１０
及び比較例１〜８の成分の特徴は下記の通りである。 ・実施例１；Ｃ，Ｄ成分やや多め ・実施例２；Ｃ，Ｄ成分中位 ・実施例３；Ｂ，Ｄ成分やや多め、Ｃ成分少なめ ・実施例４；Ｂ成分やや多め ・実施例５ ・実施例６；Ａ成分少なめ ・実施例７；Ｂ成分やや少なめ ・実施例８；Ｄ成分少なめ ・実施例９；Ｄ成分やや多め ・実施例１０；Ｃ成分やや少なめ、粉末エマルションな
し ・比較例１；Ｄ成分なし ・比較例２；Ｂ，Ｃ成分なし ・比較例３；Ｂ，Ｃ成分なし ・比較例４；Ｄ成分なし ・比較例５；Ｂ成分やや多め、Ｄ成分なし ・比較例６；Ｄ成分少な過ぎ ・比較例７；Ｃ成分やや少なめ、Ｄ成分多過ぎ ・比較例８；Ｂ成分やや多め、Ｄ成分なし 以下、表５及び表６に、実施例と比較例の諸性能結果を
示すが、その判定の評価基準は、次の様にした。

【００３７】作業性試験の評価 ○ 詰まり、過負荷なく施工できる × 詰まり又は過負荷があり施工に問題がある 平滑性試験の評価 ○ 平滑に押さえられない × 平滑に押さえられる ひび割れ性の評価 ○ ひび割れなし △ ヘアクラックが発生する × ひび割れが発生する 強度の評価 ○ 圧縮強度が１０ｋｇｆ／ｃｍ²以上 × 圧縮強度が１０ｋｇｆ／ｃｍ²未満

【００３８】

【表５】

【００３９】

【表６】

【００４０】この表５及び表６から明らかな様に、本実
施例の組成のものは、作業性、平滑性、ひび割れ性、圧
縮強度の全ての点で優れており、好適であった。それに
対して比較例の組成のものは、作業性、平滑性、ひび割
れ性、圧縮強度のいずれかにおいて劣っており、好まし
くない。

【００４１】また、昇温時の温度変化を図１〜３に示し
た。図１に示す様に、実施例７の組成のものは、温度上
昇が緩やかであり、１２０分後にも３５０℃に達せず好
適であった。尚、この図１にて、１００℃近傍で長時間
温度上昇が停止しているのは、添加した有機軽量骨材が
溶融等の変質する際に、外部から多くの熱量を吸収する
ためと思われる。それによって、以後の温度上昇も押さ
えられると判断される。

【００４２】図２に示す様に、比較例４の有機軽量骨材
を含まないものは、温度上昇が急であり、１２０分後に
３５０℃を上回り好ましくない。図３に示す様に、比較
例７の有機軽量骨材を過度に含むものは、加熱初期は温
度上昇が緩やかであるが、その後急激な温度上昇に変化
し、１２０分後に３５０℃を上回るので好ましくない。
尚、この図３にて、１００℃近傍である程度温度上昇が
停止しているのは、添加した有機軽量骨材が溶融等の変
質する際に、外部から多くの熱量を吸収するためと思わ
れ、その後温度上昇が急変するのは、多量の有機軽量骨
材の燃焼によって、発熱量が増大するからと思われる。

【００４３】尚、本発明は前記実施例になんら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述した様に、請求項１〜７の発明
は、使用する鋼材の表面の温度上昇が鈍化するという顕
著な効果を奏する。例えば、鋼材温度の比較的低温部で
の断熱性に優れる。また、欧米諸国の試験方法に合せた
試験方法において合格することができる

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例７の実験結果を示すグラフである。

【図２】 比較例４の実験結果を示すグラフである。

【図３】 比較例７の実験結果を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000251277 スズカファイン株式会社 三重県四日市市塩浜町１番地 (71)出願人 592067395 日本化成株式会社 東京都新宿区西新宿７丁目21番１号 (71)出願人 390025612 富士川建材工業株式会社 神奈川県横浜市金沢区鳥浜町13番地 (72)発明者 高尾 善博 千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 株式会 社小野田開発研究所内 (72)発明者 井上 照郷 東京都大田区北桃谷一丁目９番13号 恒和 化学工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 渡邊 一雄 岐阜県各務原市松本町二丁目457番地 菊 水化学工業株式会社技術開発部内 (72)発明者 矢田 武美 三重県四日市市塩浜町一番地 スズカファ イン株式会社技術本部内 (72)発明者 森脇 貴志 埼玉県比企郡滑川町大字都25番11号 日本 化成株式会社中央研究所内 (72)発明者 原田 進 神奈川県横浜市金沢区鳥浜町13番地 富士 川建材工業株式会社技術部内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも水硬性セメントを含む無機質
   結合材１００重量部に対し、吸熱物質１５重量部〜５０
   ０重量部，無機質軽量骨材１０重量部〜２００重量部，
   有機質軽量骨材２重量部〜２０重量部からなることを特
   徴とする耐火被覆材。
2. 【請求項２】 前記無機質結合材が、水硬性石灰、天然
   セメント、ポルトランドセメント、アルミナセメント、
   石灰混合セメント、エトリンジャイト、混合ポルトラン
   ドセメント、及び高硫酸塩スラグセメント等の水硬性セ
   メントから選択される１種以上を含むことを特徴とする
   前記請求項１記載の耐火被覆材。
3. 【請求項３】 前記無機質結合材が、更に、石膏、マグ
   ネシアセメント、及びドロマイト等の気硬性セメントか
   ら選択される１種以上を含むことを特徴とする前記請求
   項２記載の耐火被覆材。
4. 【請求項４】 前記吸熱物質が、水酸化アルミニウム、
   ギブザイトミネラル、ボーマイト、及びジアスポール等
   の酸化アルミニウムの水和物、斜方沸石、ヒューランダ
   イト、及びモルデナイト等のゼオライト物質、アロファ
   ン、ハロイサイト、非発泡ひる石、及び発泡ひる石等の
   シリカ−アルミナ物質、ブルサイト及びアタパルジャイ
   ト等のマグネシア物質、サテンホワイト、エトリンジャ
   イト、ドロマイト、及び硼酸等の他の物質から選択され
   る１種以上であることを特徴とする前記許請求項１〜３
   のいずれか記載の耐火被覆材。
5. 【請求項５】 前記無機質軽量骨材が、膨張バーミキュ
   ライト、パーライト、膨張頁岩、軽石、シラスバルー
   ン、シリカゲル発泡物、スラグの造粒発泡物、ガラス肩
   の造粒発泡物、粘土粉体を利用した造粒発泡物から選択
   される１種以上であることを特徴とする前記請求項１〜
   ４のいずれか記載の耐火被覆材。
6. 【請求項６】 前記有機質軽量骨材が、ポリスチレン、
   ポリエチレン、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合物、ポ
   リプロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩
   化ビニリデン、天然ゴム、及び合成ゴム等の発泡物から
   選択される１種以上であることを特徴とする前記許請求
   項１〜５のいずれか記載の耐火被覆材。
7. 【請求項７】 前記有機質軽量骨材の粒径範囲が、０．
   ３〜２．５ｍｍであることを特徴とする前記許請求項１
   〜６のいずれか記載の耐火被覆材。
8. 【請求項８】 前記請求項１〜７のいずれか記載の組成
   の耐火被覆材に水を添加して硬化可能なモルタルを調整
   し、吹付け又はコテ塗りにより、構造部材上に耐火被覆
   層を形成することを特徴とする耐火被覆層の形成方法。
9. 【請求項９】 前記請求項１〜７のいずれか記載の組成
   の耐火被覆材を硬化体とした耐火被覆層を、スチール構
   造部材表面に有することを特徴とする耐火被覆構造体。