JPH11324168A - 耐火被覆構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補強用繊維材を使用した構造体において、火
災等に強い耐火被覆構造体及びその製造方法を提供する
こと。 【解決手段】 耐火被覆構造体１は、例えばＲＣ構造建
築物の柱であり、内部に鉄筋を有する通常のコンクリー
トからなる基本構造体２と、基本構造体２の表面側を覆
う炭素繊維層３と、炭素繊維層３の表面側を覆う耐火被
覆層４とから、主として構成されている。炭素繊維層３
は、炭素繊維シートを、基本構造体１の表面に、例えば
３回程度巻き付けたものである。この炭素繊維層３と
は、エポキシ樹脂を接着剤に用いた複合材料である炭素
繊維補強プラスチック（ＣＦＲＰ）である。また、耐火
被覆層４は、耐火被覆材を塗布して形成したものであ
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、コンクリートを用
いて製造された建築物等を火災等から保護する耐火被覆
構造体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、建築材料として、例えば普通
コンクリートや軽量コンクリートと呼ばれる通常のコン
クリートが多く使用されている。この種のコンクリート
を使用して、例えばＲＣ（鉄筋コンクリート）構造建築
物の柱あるいは梁などを建設する場合には、支柱の骨格
となる鉄筋を組み立ててから、この鉄筋の周囲に型枠を
配置してコンクリートを流し込み、その後コンクリート
を凝固させて支柱を完成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】また、近年では、例え
ば建築物あるいは構造物の耐震性の向上ために、例えば
ＲＣ構造建築物の柱に、引張強度等に優れた炭素繊維シ
ートあるいはアラミド繊維シートを巻き付けあるいは貼
り付ける対策が検討されているが、火災等に対する対策
も必要であると考えられる。

【０００４】つまり、炭素繊維シートあるいはアラミド
繊維シートが巻き付けられた柱は、その強度が向上する
が、炭素繊維シートあるいはアラミド繊維シート自体は
約二百℃で劣化するので、火災等により高温となった場
合には、柱は十分な耐震性を維持できないという問題が
あった。

【０００５】本発明は、例えば炭素繊維シートあるいは
アラミド繊維シートを使用した構造体において、火災等
に強い耐火被覆構造体及びその製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）この目的を達成す
るための請求項１の発明は、主としてコンクリートから
なる基本構造体の表面側に、高強度の補強用繊維材を被
覆してなる繊維層を備えるとともに、該繊維層の表面側
に、耐火被覆材を塗布してなる耐火被覆層を備えたこと
を特徴とする耐火被覆構造体を要旨とする。

【０００７】（２）請求項２の発明は、前記繊維材が、
炭素繊維シート又はアラミド繊維シートであることを特
徴とする前記請求項１に記載の耐火被覆構造体を要旨と
する。 （３）請求項３の発明は、前記耐火被覆材が、耐火モル
タルであることを特徴とする前記請求項１又は２に記載
の耐火被覆構造体を要旨とする。

【０００８】（４）請求項４の発明は、前記耐火被覆材
が、少なくとも水硬性セメントを含む無機質結合材１０
０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前
記請求項３に記載の耐火被覆構造体を要旨とする。

【０００９】（５）請求項５の発明は、前記耐火被覆材
が、少なくとも水硬性セメントを含む無機質結合材１０
０重量部に対し、吸熱物質１５重量部〜５００重量部，
無機質軽量骨材と有機質軽量骨材を２：１〜２０：１の
割合により配合した軽量骨材１２重量部〜２２０重量部
からなり、かつ、前記無機質結合材及び吸熱物質を合計
した１００容積部に対し前記軽量骨材が１００〜３００
容積部であることを特徴とする前記請求項３に記載の耐
火被覆構造体を要旨とする。

【００１０】（６）請求項６の発明は、前記耐火被覆材
が、少なくとも水硬性セメントを含む無機質結合材１０
０重量部に対し、吸熱物質１５重量部〜５００重量部，
無機質軽量骨材と有機質軽量骨材を２：１〜２０：１の
割合により配合した軽量骨材１２重量部〜２２０重量
部，及び無機質充填材３００重量部以下を加えるととも
に、前記無機質結合材，吸熱物質，及び無機質充填材を
合計した１００容積部に対し前記軽量骨材が１００〜３
００容積部であることを特徴とする前記請求項３に記載
の耐火被覆構造体を要旨とする。

【００１１】（７）請求項７の発明は、前記耐火被覆材
が、石膏を主成分とする材料であることを特徴とする前
記請求項１又は２に記載の耐火被覆構造体を要旨とす
る。 （８）請求項８の発明は、前記請求項２〜７のいずれか
に記載の耐火被覆構造体の製造方法であって、前記基本
構造体の表面側に、前記繊維シートを被覆した後に、該
繊維シートの表面側に、耐火被覆材を塗布し、その後乾
燥させて耐火被覆層を形成することを特徴とする耐火被
覆構造体の製造方法を要旨とする。

【００１２】（９）請求項９の発明は、前記耐火被覆層
が、非発泡性の材料からなる非発泡性耐火被覆層と、該
非発泡性耐火被覆層の表面側に形成された発泡性の材料
からなる発泡性耐火被覆層とを備えたことを特徴とする
前記請求項１〜７のいずれかに記載の耐火被覆構造体を
要旨とする。

【００１３】（１０）請求項１０の発明は、前記請求項
９に記載の耐火被覆構造体の製造方法であって、前記基
本構造体の表面側に、前記繊維シートを被覆した後に、
該繊維シートの表面側に、非発泡性耐火被覆材を塗布
し、その後乾燥させて非発泡性耐火被覆層を形成し、次
に該非発泡性耐火被覆層の表面側に、発泡性耐火被覆材
を塗布し、その後乾燥させて発泡性耐火被覆層を形成す
ることを特徴とする耐火被覆構造体の製造方法を要旨と
する。

【００１４】

【発明の実施の形態】ａ）請求項１の発明では、主とし
てコンクリートからなる基本構造体の表面側に、高強度
の炭素繊維材やアラミド繊維材のような補強用繊維材を
被覆することにより、基本構造体の強度が増加する。例
えばＲＣ構造建築物の柱や梁に、前記繊維材を巻き付け
あるいは貼り付けることにより、その柱や梁の耐震性等
が向上する。この繊維材は、引張強度等が大きく、柱や
梁等の強度を増加させるのに好適であるが、熱に弱いと
いう弱点がある。

【００１５】この対策として、本発明では、高強度の補
強用繊維材からなる繊維層の表面側に、耐火被覆材から
なる耐火被覆層を備えているので、例えば柱や梁の周囲
で火災等が発生した場合でも、その熱が繊維材まで伝わ
り難い。よって、熱により繊維材が劣化しないので、柱
や梁等の周囲で火災等が発生した場合でも、柱や梁等の
強度を確保することができる。

【００１６】ｂ）請求項２の発明では、前記繊維材とし
て、炭素繊維シートあるいはアラミド繊維シートを用い
る。この炭素繊維シートを、例えば柱や梁等の周囲に巻
き付けあるいは貼り付けることにより、支や梁等の強度
を向上することができる。また、炭素繊維シートあるい
はアラミド繊維シートは、シート形状であるので、巻き
付け等の被覆作業が容易であり、しかも、一度に広い範
囲を覆うことができる。

【００１７】ｃ）請求項３の発明では、耐火被覆材が、
耐火モルタルである。従って、通常のモルタルと同様
に、湿式にて塗布作業を行なうことができるので、複雑
形状の基本構造体であっても、容易に且つ迅速に、しか
も被覆残しなく被覆作業を行なうことができる。

【００１８】ｄ）以下、上述した発明のうち、請求項４
の発明の各構成要素について、詳しく説明する。尚、こ
の耐火被覆材は、特願平９−２７７４４５号の請求項１
〜７に相当する耐火被覆材と同様である。 （１）前記耐火被覆材の必須構成成分の配合割合は、次
の通りである。

【００１９】 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。

【００２０】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。

【００２１】即ち、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。

【００２２】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。尚、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再乳化型合成樹脂エ
マルション粉末等を採用でき、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。

【００２３】（２）前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。

【００２４】（３）そして、前記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。 （４）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。

【００２５】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。

【００２６】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。 （５）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。

【００２７】（６）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。

【００２８】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。

【００２９】ｅ）次に、上述した発明のうち、請求項
５，６の発明の各構成要素について、詳しく説明する。
尚、この耐火被覆材は、特願平９−２７７４５号の請求
項８，９に相当する耐火被覆材と同様である。また、こ
の請求項５，６の発明においては、その耐火被覆材を用
いた場合の作用に関しては、前記請求項４と同様であ
る。

【００３０】（１）前記耐火被覆材の必須構成成分の配
合割合は、次の通りである。 請求項５の発明 無機質結合材 １００重量部 吸熱物質 １５〜５００重量部 軽量骨材 １２〜２２０重量部 無機質軽量骨材と有機質軽量骨材の割合 ２：１〜２０：１ また、必須構成成分の容積部は、次の通りである。

【００３１】 無機質結合材と吸熱物質 １００容積部 軽量骨材 １００〜３００容積部 請求項６の発明 無機質結合材 １００重量部 吸熱物質 １５〜５００重量部 軽量骨材 １２〜２２０重量部 無機質充填材 ３００重量部以下 無機質軽量骨材と有機質軽量骨材の割合 ２：１〜２０：１ また、必須構成成分の容積部は、次の通りである。

【００３２】 無機質結合材と吸熱物質と無機質充填材 １００容積部 軽量骨材 １００〜３００容積部 ここで、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。５０
０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。

【００３３】同様にして軽量骨材の量は、１２〜２２０
重量部の範囲の中から選択されるが、１２重量部未満の
時は、作業性及び耐火性能が劣り、２２０重量部を越え
る時は、モルタルの混練水量が多くなり、モルタル強度
が低下し、ひび割れ発生の原因となる。

【００３４】また、請求項６では、無機質充填材の量
は、３００重量部以下から選択されるが、３００重量部
を越えるときは、相対的に結合材および吸熱材の配合量
が少なくなり、実用上必要となる強度が得られないとと
もに、耐火性に劣る。無機質軽量骨材と有機質軽量骨材
の割合は、２：１〜２０：１の範囲から選択されるが、
２：１未満の時は、１００℃近傍の低温域での断熱効果
に優れるものの、多量の有機質軽量骨材が燃焼するため
発熱量が増大し、鋼材温度が上昇する結果となり、２
０：１を越えるときには、比較的低温部での断熱効果が
期待できる。

【００３５】無機質結合材と吸熱物質と（請求項６で
は）無機充填材とが１００容積部に対し、軽量骨材が１
００〜３００容積部の範囲において選択されるが、１０
０容積部より少ない場合は、断熱性，吹付け作業性，ひ
び割れ抵抗性に劣り、３００容積部を越えると、モルタ
ルの強度、耐火性能・平滑性に劣る。

【００３６】なお、上述した成分以外では、必要に応じ
て硬化体である耐火被覆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、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再乳化型
合成樹脂エマルション粉末等も、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。

【００３７】（２）前記無機質結合材としては、水及び
／又は湿気により硬化する結合剤では、水硬性石灰，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，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。あるいは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
トを添加して利用することができる。

【００３８】（３）前記吸熱物質としては、前記ｃ）の
（４）項に記載したものと同様なものを使用できる。 （４）前記軽量骨材とは、無機質軽量骨材と有機質軽量
骨材をいう。 無機質軽量骨材としては、前記ｃ）の（５）項に記載
したものと同様なものを使用できる。

【００３９】有機質軽量骨材としては、前記ｃ）の
（６）項に記載したものと同様なものを使用でき、特
に、これらのうち、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，ポリウレタン，ポリ塩
化ビニルが望ましく、その形状は、粒状物、発泡体など
が利用できる。尚、軽量であればよく、発泡物でなくと
も、例えば繊維状や不織布状の物質も採用できる。

【００４０】また、これらの有機質軽量骨材は、粒径範
囲として０．１〜３．０ｍｍ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０．１ｍｍ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、３．０ｍｍ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。

【００４１】これらの有機質軽量骨材を用いることによ
り、鋼材温度が１００℃近傍の低温域での断熱効果に優
れ、またそれ以後の昇温の程度が緩やかになる。 （５）無機質充填材とは、耐火粘土，耐火性酸化物，珪
砂，石灰等の粉体から選択される物質であり、適宜配合
することにより吹付作業性やひび割れ性の改良や表面の
平滑性が得られる。

【００４２】（６）硬化体の気乾比重は、０．６〜１．
５の範囲において選択できるが、０．６より小さい場合
は、モルタルの強度，耐火性能，平滑性に劣り、１．５
を越える場合は、断熱性，吹付け作業性，ひび割れ抵抗
性に劣る。 ｆ）請求項７では、耐火被覆材として、石膏を主成分と
する材料を用いる。

【００４３】 例えば、下記材料を使用できる。 石膏 １００重量部 有機質軽量骨材 ２〜６重量部 有機質繊維 ４〜８重量部 充填材 ３〜７重量部 硬化促進剤 １〜５重量部 ｇ）請求項８の発明は、耐火被覆構造体の製造方法を例
示したものであり、ここでは、基本構造体の表面側に、
炭素繊維シートあるいはアラミド繊維シートを被覆した
後に、炭素繊維シートあるいはアラミド繊維シートの表
面側に、耐火被覆材を湿式にて塗布し、その後乾燥させ
て耐火被覆層を形成する。

【００４４】例えば前記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。この方
法により、例えばＲＣ構造建築物の柱や梁の強度を、前
記繊維シートを用いて増加させるとともに、繊維シート
の耐熱性を増加させることができるので、どの様な状況
下においても、柱や梁等の強度を十分に確保することが
可能になる。

【００４５】又、湿式での塗布により、柱や梁等の形状
が複雑であっても、容易に耐火被覆層を形成でき、耐火
パネル等を用いる場合に比較して、その作業性に優れて
いる。 ｈ）請求項９の発明では、耐火被覆層は、非発泡性の材
料（例えば耐火モルタル）からなる非発泡性耐火被覆層
と発泡性の材料（例えば発泡性耐火塗料）からなる発泡
性耐火被覆層とを備えている。

【００４６】そのため、耐火被覆層の厚さを薄くするこ
とができる。 ｉ）請求項１０の発明は、耐火被覆構造体の製造方法を
例示したものであり、基本構造体の表面側に、炭素繊維
シートあるいはアラミド繊維シートを被覆した後に、そ
の繊維シートの表面側に、非発泡性耐火被覆材を塗布
し、その後乾燥させて非発泡性耐火被覆層を形成し、次
に非発泡性耐火被覆層の表面側に、発泡性耐火被覆材を
塗布し、その後乾燥させて発泡性耐火被覆層を形成する
ことにより、耐火被覆構造体を形成することができる。

【００４７】例えば前記発泡性耐火被覆材及び非発泡性
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。この方法により、例えば繊維
シートを巻き付けあるいは貼り付けた柱や梁の表面に、
容易に、非発泡性耐火被覆層及び発泡性耐火被覆層を積
層した耐火被覆構造体を形成することができる。

【００４８】

【実施例】以下、本発明の耐火被覆構造体及びその製造
方法を実施例により説明する。 （第１実施例）尚、本第１実施例は、請求項４の耐火被
覆材を用いた例である。

【００４９】ａ）まず、耐火被覆構造体の構成について
説明する。図１に示す様に、本実施例の耐火被覆構造体
１は、例えばＲＣ構造建築物の柱であり、内部に鉄筋を
有する通常のコンクリートからなる基本構造体２と、基
本構造体２の表面側を覆う厚さ３ｍｍの炭素繊維層３
と、炭素繊維層３の表面側を覆う厚さ３０ｍｍの耐火被
覆層４とから、主として構成されている。

【００５０】前記炭素繊維層３は、単位面積当りＣＦ
（炭素繊維）重量が３００ｇ／ｍ²の炭素繊維シート
を、基本構造体２の表面に、例えば３回程度巻き付けた
ものである。この炭素繊維層３とは、エポキシ樹脂を接
着剤に用いた複合材料である炭素繊維補強プラスチック
（ＣＦＲＰ；carbon fiber reinforced plastics）
であり、その引張強度が非常に高いものである。

【００５１】また、耐火被覆層４は、後述する耐火被覆
材を塗布して形成したものである。 ｂ）次に、耐火被覆構造体１の製造方法について説明す
る。 基本構造体２に使用するコンクリートとして、下記の
材料を調合した。 水 １８０［ｋｇ／ｍ³］ 普通ポルトランドセメント（セメント） ３００［ｋｇ／ｍ³］ 細骨材 ８００［ｋｇ／ｍ³］ 粗骨材 １０００［ｋｇ／ｍ³］ そして、前記コンクリートを用いて、常法により基本構
造体（例えば柱）２を形成した。尚、既に、基本構造体
２が既に存在している場合には、当然ながら、この工程
は省略される。

【００５２】次に基本構造体２の表面に、吸込止めの
あるいはエポキシ樹脂との接着性を向上させるために、
プライマーを塗布した。このプライマーとしては、無希
釈タイプの低粘度エポキシ樹脂あるいは希釈して使用さ
れるエポキシ樹脂を採用できる。

【００５３】尚、下地表面が平滑でない場合は、炭素繊
維層３の接着に不具合が発生する恐れがあるので、その
ときには、下地表面に、エポキシ樹脂ををヘラ付けす
る。 次に、プライマーの乾燥後、プライマーの表面に、炭
素繊維シートの接着剤として、例えばエポキシ樹脂の接
着剤を塗布した。

【００５４】次に、接着剤を塗布した基本構造体２の
表面に、炭素繊維シートを巻き付けた。 次に、巻き付けた炭素繊維シートの表面に、再度同様
な接着剤を塗布し、再度同様に炭素繊維シートを巻き付
け、同様な動作を所望の強度が得られるまで、所定回繰
り返し、炭素繊維層３を形成した。

【００５５】最後の炭素繊維シートを巻き付けた後
に、炭素繊維シートの表面に接着剤がしみ出している状
態において、ポリマー成分を含むセメントパテを、コ
テ、刷毛により塗り付ける。また、接着剤が硬化乾燥し
た場合には、接着性を確保するために、プライマー（例
えばエポキシ樹脂）を塗布し、前記同種のセメントパテ
を塗り付けることも行う。

【００５６】次に、炭素繊維シートの表面を覆う砂の
表面に、通常の湿式により、耐火被覆材を塗布した。例
えば、耐火被覆材のモルタル（耐火モルタル）を、圧縮
空気を利用した吹き付け機等を用い、吹き付け等によっ
て塗布し、その後乾燥させて硬化させることにより、炭
素繊維層３の表面を覆う耐火被覆層４を形成した。

【００５７】この耐火被覆層４を形成する耐火被覆材と
しては、後述する表１に示すものを用いた。

【００５８】

【表１】

【００５９】尚、前記表１において、単位は重量部であ
る。また、前記表１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１−１〜１−１０
の成分の特徴は下記の通りである。 ・実施例１−１；Ｃ，Ｄ成分やや多め ・実施例１−２；Ｃ，Ｄ成分中位 ・実施例１−３；Ｂ，Ｄ成分やや多め、Ｃ成分少なめ ・実施例１−４；Ｂ成分やや多め ・実施例１−５ ・実施例１−６；Ａ成分少なめ ・実施例１−７；Ｂ成分やや少なめ ・実施例１−８；Ｄ成分少なめ ・実施例１−９；Ｄ成分やや多め ・実施例１−１０；Ｃ成分やや少なめ、粉末エマルショ
ンなし この様に、本実施例の耐火被覆構造体１では、基本構造
体２の表面側に、該表面側を覆う炭素繊維層３を備える
とともに、炭素繊維層３の表面側に、該表面側を覆う耐
火被覆層４を備えているので、耐火被覆構造体１の周囲
で火災等が発生して高温となっても、炭素繊維層３が劣
化することがない。つまり、炭素繊維層３が燃焼により
消失したり、溶融したり、破損して、その強度が劣化す
ることがない そのため、どの様な環境下においても、基本構造体２の
強度を十分に高く維持できるので、高い耐震性等を長期
間に亘って維持することができる。

【００６０】また、炭素繊維層３は、火災等が発生して
も劣化しないので、炭素繊維シートの巻き直し等が不要
であり、コスト低減に寄与する。尚、本実施例の耐火被
覆層４は、全体が非発泡性であるので、耐火性能を常に
高く維持することができるという利点がある。 （第２実施例）次に、第２実施例について説明する。

【００６１】本実施例の耐火被覆構造体及びその製造方
法は、基本的には、前記第１実施例と同様であるが、こ
こでは、請求項５，６の発明に対応する耐火被覆材を使
用した点が異なる。即ち、本実施例では、下記表２に示
す配合（実施例２−１〜２−１０）の耐火被覆材を使用
する。尚、表中上段の数値は重量部による配合割合を示
し、下段の数値は、容積部による配合割合を示す（但し
容積比と気乾比重は除く）。

【００６２】この容積部を算出するに当り、各成分のか
さ比重を、ポルトランドセメント；１．２、ドロマイト
プラスター；０．７、水酸化アルミニウム；１．２、フ
ライアッシュ；０．９、炭酸カルシウム；１．４９、パ
ーライト；０．２、膨張バーミキュライト；０．１５、
発泡スチレン；：０．０６７として計算を行った。

【００６３】

【表２】

【００６４】尚、前記表２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、本実施例２−１〜２−
１０の成分の特徴は下記の通りである。 ・実施例２−１；Ｃ，Ｄ成分やや多め ・実施例２−２；Ｃ，Ｄ成分中位 ・実施例２−３；Ｂ，Ｄ成分やや多め、Ｃ成分少なめ ・実施例２−４；Ｂ成分やや多め ・実施例２−５ ・実施例２−６；Ａ成分少なめ ・実施例２−７；Ｂ成分やや少なめ ・実施例２−８；Ｄ成分少なめ ・実施例２−９；Ｄ成分やや多め ・実施例２−１０；Ｃ成分やや少なめ、粉末エマルショ
ンなし 本実施例においても、前記第１実施例と同様な効果を奏
する。 （第３実施例）次に、実施例３について説明する。

【００６５】本実施例は、前記第１，２実施例とは、耐
火被覆層の構成が異なる。つまり、図２に示す様に、本
実施例の耐火被覆構造体１１においては、基本構造体１
２上の炭素繊維層１３を被覆する耐火被覆層１４は、非
発泡性の材料からなる（厚さ２０ｍｍ）の非発泡性耐火
被覆層１４ａと、その非発泡性耐火被覆層１４ａの表面
側に積層された（厚さ１ｍｍ）の発泡性の材料からなる
発泡性耐火被覆層１４ｂとから構成されている。

【００６６】尚、非発泡性耐火被覆層１４ａの厚さを１
０ｍｍ、発泡性耐火被覆層１４ｂ野厚さを１．５ｍｍと
してもよい。この耐火被覆層１４の構成は、（基本構造
体の種類は違うものの）基本的には、特願平６−４７３
３２号に記載した非発泡性耐火被覆材層（本実施例の非
発泡性耐火被覆層１４ａ及び発泡性耐火塗料層（本実施
例の発泡性耐火被覆層１４ｂに相当）と同様である。

【００６７】従って、非発泡性耐火被覆層１４ａとして
は、前記特願平６−４７３３２号の明細書の［００２
２］に記載された各種の材料〜を採用できる。ま
た、発泡性耐火被覆層１４ｂは、火災等の様に高い熱を
受けた場合に、発泡して熱絶縁効果を有する断熱層を形
成するものであり、この材料としては、同明細書の［０
０２３］〜［００２６］の記載の材料を使用することが
できる。

【００６８】本実施例は、前記第１，２実施例と同様
に、熱による炭素繊維シートの劣化を防止できるととも
に、発泡性耐火被覆層１４ｂを採用することにより、耐
火被覆層１４の厚みを低減できるという利点がある。 ＜実験例＞次に、本発明の効果を確認するために行った
実験例について説明する。

【００６９】ここでは、耐火被覆層による断熱効果を確
認するための実験を行った。 試料 図３（ａ）に示す様に、第１実施例に対応する試料No.
１を作製した。即ち基本構造体として、ＪＩＳ ＡＳ３
０４１（想定する歩道用コンクリート平板；３００ｍｍ
×３００ｍｍ×６０ｍｍ）を用意し、その表面に、ＣＦ
ＲＰからなる厚さ３ｍｍの炭素繊維層を形成した。更
に、炭素繊維層の表面に、樹脂モルタルからなる接着用
ペーストを用いて厚さ０．５ｍｍの接着層を形成し、こ
の接着層を介して、前記実施例１−１の材料からなる厚
さ３０ｍｍの耐火モルタルの耐火被覆層（非発泡性）を
積層形成した。

【００７０】また、図３（ｂ）に示す様に、第３実施例
に対応する試料No.２を作製した。即ち基本構造体とし
て、試料No.１と同様に、歩道用コンクリート平板の表
面に炭素繊維層を形成した。次に、炭素繊維層の表面
に、試料No.１と同様の接着層を介して、前記実施例１
−１の材料からなる厚さ２０ｍｍの耐火モルタルの非発
泡性耐火被覆層を形成した。更に、非発泡性耐火被覆層
の表面に、主成分メラミン樹脂、ペンタエリトリトー
ル、ポリリン酸アンモニウムからなる厚さ１ｍｍの非発
泡性耐火被覆層を形成した。

【００７１】そして、各試料の製作過程において、炭素
繊維層の表面に、その温度を測定するために熱電対を配
置し、熱電対から延びるリード線を、歩道用コンクリー
ト平板側から取り出す構成とした。 実験方法 前記試料No.１，２を、加熱炉の開口部内に配置した。
尚、開口部においては、加熱炉内に耐火被覆層が面する
ように配置するとともに、歩道用コンクリート平板の裏
側は、炉外に露出する構成とした。

【００７２】そして、前記熱電対により炭素繊維層の表
面温度を測定した。また、同時に、炉内平均温度を測定
した。その結果を、図４（試料No.１）及び図５（試料N
o.２）に記す。尚、両図において、標準加熱温度とは、
ＪＩＳ Ａ１３０４に想定する加熱温度であり、炉内温
度の測定方法も当該ＪＩＳに規定されるものである。

【００７３】この図４，５から明かな様に、本発明の範
囲の試料No.１，２においては、炉内温度が非常に高温
となった場合でも、炭素繊維層の表面温度が、それほど
上昇しない。よって、炭素繊維シートの熱による劣化を
防止できるので好適である。特に、試料No.２の場合
は、一層断熱性能が優れている。

【００７４】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。 （１）例えば前記第１実施例において、接着剤が硬化乾
燥した場合には、接着性を確保するために、プライマー
（例えばエポキシ樹脂）を塗布し、前記同種のセメント
パテを塗り付けることも行う。

【００７５】（２）また、耐火被覆材として、石膏を主
成分とした材料を塗布して、耐火被覆層を形成しても、
炭素繊維シートの熱による劣化を防止する効果がある。 （３）更に、前記第１実施例では、通常の構造用のコン
クリートからなる基本構造体について述べたが、高強度
コンクリートからなる基本構造体に本発明を適用した場
合にも、同様な効果が得られる。

【００７６】（４）前記各実施例では、炭素繊維シート
を用いたが、アラミド繊維シートを使用してもよい。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述した様に、本発明は、例えば炭
素繊維材あるいはアラミド繊維材からなる繊維層で覆わ
れたコンクリートの表面を、更に耐火被覆材からなる耐
火被覆層で覆ったものである。

【００７８】そのため、火災等により高い温度が加わっ
た場合でも、繊維材（例えば炭素繊維シートあるいはア
ラミド繊維シート）の温度はそれほど上昇しないので、
繊維材の劣化を防止することができる。その結果、火災
等が発生しても、本発明の耐火被覆構造体の強度が劣化
しないので、耐震性などの点で極めて優れたものであ
る。

【００７９】また、耐火被覆層で覆うことにより、繊維
材が損傷する可能性が低いので、そのメンテナンスの頻
度が低減し、コスト低減に寄与する。更に、耐火被覆層
を塗布により形成するので、複雑形状の基本構造体にも
対応でき、耐火被覆層の形成が極めて容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例の耐火被覆構造体を示す説明図で
ある。

【図２】 第２実施例の耐火被覆構造体を示す説明図で
ある。

【図３】 実験の試料の構造を示す説明図である。

【図４】 試料No.１の実験結果を示すグラフである。

【図５】 試料No.２の実験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１，１１…耐火被覆構造体 ２，１２…基本構造体 ３，１４…炭素繊維層 ４，１４…耐火被覆層 １４ａ…非発泡性耐火被覆層 １４ｂ…発泡性耐火被覆層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 391005215 株式会社小野田 東京都江東区東陽４丁目１番13号 (71)出願人 592067395 日本化成株式会社 東京都新宿区西新宿六丁目５番１号 (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 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 遊佐 秀逸 茨城県つくば市立原１番地 建設省建築研 究所内 (72)発明者 渡邊 ー雄 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本部内 (72)発明者 大久保 藤和 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 前畑 国光 東京都大田区北糀谷一丁目９番13号 恒和 化学工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 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 臼井 信行 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 (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主としてコンクリートからなる基本構造
   体の表面側に、高強度の補強用繊維材を被覆してなる繊
   維層を備えるとともに、該繊維層の表面側に、耐火被覆
   材を塗布してなる耐火被覆層を備えたことを特徴とする
   耐火被覆構造体。
2. 【請求項２】 前記繊維材が、炭素繊維シート又はアラ
   ミド繊維シートであることを特徴とする前記請求項１に
   記載の耐火被覆構造体。
3. 【請求項３】 前記耐火被覆材が、耐火モルタルである
   ことを特徴とする前記請求項１又は２に記載の耐火被覆
   構造体。
4. 【請求項４】 前記耐火被覆材が、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前記請求項３に記載の耐火
   被覆構造体。
5. 【請求項５】 前記耐火被覆材が、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，無機質軽量骨材と有機質
   軽量骨材を２：１〜２０：１の割合により配合した軽量
   骨材１２重量部〜２２０重量部からなり、かつ、前記無
   機質結合材及び吸熱物質を合計した１００容積部に対し
   前記軽量骨材が１００〜３００容積部であることを特徴
   とする前記請求項３に記載の耐火被覆構造体。
6. 【請求項６】 前記耐火被覆材が、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，無機質軽量骨材と有機質
   軽量骨材を２：１〜２０：１の割合により配合した軽量
   骨材１２重量部〜２２０重量部，及び無機質充填材３０
   ０重量部以下を加えるとともに、前記無機質結合材，吸
   熱物質，及び無機質充填材を合計した１００容積部に対
   し前記軽量骨材が１００〜３００容積部であることを特
   徴とする前記請求項３に記載の耐火被覆構造体。
7. 【請求項７】 前記耐火被覆材が、石膏を主成分とする
   材料であることを特徴とする前記請求項１又は２に記載
   の耐火被覆構造体。
8. 【請求項８】 前記請求項２〜７のいずれかに記載の耐
   火被覆構造体の製造方法であって、 前記基本構造体の表面側に、前記繊維シートを被覆した
   後に、該繊維シートの表面側に、耐火被覆材を塗布し、
   その後乾燥させて耐火被覆層を形成することを特徴とす
   る耐火被覆構造体の製造方法。
9. 【請求項９】 前記耐火被覆層が、非発泡性の材料から
   なる非発泡性耐火被覆層と、該非発泡性耐火被覆層の表
   面側に形成された発泡性の材料からなる発泡性耐火被覆
   層とを備えたことを特徴とする前記請求項１〜７のいず
   れかに記載の耐火被覆構造体。
10. 【請求項１０】 前記請求項９に記載の耐火被覆構造体
    の製造方法であって、 前記基本構造体の表面側に、前記繊維シートを被覆した
    後に、該繊維シートの表面側に、非発泡性耐火被覆材を
    塗布し、その後乾燥させて非発泡性耐火被覆層を形成
    し、次に該非発泡性耐火被覆層の表面側に、発泡性耐火
    被覆材を塗布し、その後乾燥させて発泡性耐火被覆層を
    形成することを特徴とする耐火被覆構造体の製造方法。