JP2008156136A - 左官用耐火被覆材 - Google Patents

Abstract

【課題】垂直面に一度に塗り付けることのできる耐火被覆材の厚みが厚く、鏝仕上げにより形成された耐火被覆材の表面が平坦で、且つ充分な耐火性能を備える左官用耐火被覆材を提供する。
【解決手段】ロックウール３０〜４０質量％、セメント２０〜３０質量％、無機質吸熱材１０〜２０質量％、軽量骨材１〜１０質量％、無機質粉末１０〜２５質量％、粘調剤５質量％以下含有することを特徴とする左官用耐火被覆材であり、好ましくは、空気連行剤を０.０１〜０.０３質量％含有し、粘調剤として、高分子系粘調剤０.１〜１.０質量％、および粘土鉱物系粘調剤１〜５質量％を含有する左官用耐火被覆材。
【選択図】なし

Description

本発明は、左官用耐火被覆材に関し、詳しくは、ロックウール、セメントおよび石膏類を含有し、垂直面に一度に５０ｍｍ以上の厚みで、表面が平坦となるように、鏝により塗り付けることのできる左官用耐火被覆材に関する。

現在、鉄骨造の耐火被覆は、耐火性能、施工のし易さ、および経済性等の点から、ロックウール、セメント、および水を主成分とする耐火被覆材が吹き付け形成されていることが多い。これらは、乾式工法、半乾式工法、または湿式工法で施工されている。乾式工法とは、ロックウールとセメントを予め工場で混合した材料を吹付け機で圧送し、ノズル先端において水を噴霧しながら吹き付ける施工法である。また、半乾式工法とは、セメントと水をミキサで混合したセメントスラリーを圧送し、吹付け機から圧送されてきたロックウールに、ノズル先端において噴霧させたセメントスラリー混合させながら吹き付ける施工法である。また、湿式工法とは、予め工場で乾式混合したロックウールとセメントを含む吹付材と、水をミキサで混合したものを吹付け機で圧送し吹き付ける施工法である。

一方、このようにして形成された鉄骨造の耐火被覆が、経年劣化や地震などによる損傷を受けた場合、構造物の耐火性を維持するために損傷部分を耐火被覆材により補修しなければならない。補修する箇所の面積が広い場合では、吹付け工法が施工効率や経済性の面から好ましいが、狭い場合では、耐火被覆材を鏝塗りにより施工する方が施工効率や経済性の面から望ましい。

しかしながら、吹付け工法に用いられる耐火被覆材を鏝塗りにより施工すると、垂直面に一度に塗り付けることのできる耐火被覆材の厚みが薄いため、必要な厚みを備える耐火被覆材層を得るためには、耐火被覆材を何度も鏝塗り重ねなければならないか、鏝仕上げにより平坦な耐火被覆材の表面を得難いといった問題がある。また、鏝塗りにより塗り付けられる耐火被覆材も提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。しかし、垂直面に一度に塗り付けることのできる耐火被覆材の厚み、鏝仕上げにより形成された耐火被覆材の表面の平坦性といった点で不充分であった。
特開２００３−６４８０５号公報 特開平０７−１５７３５５号公報

本発明は、左官用耐火被覆材の従来の上記問題を解決したものであり、垂直面に一度に塗り付けることのできる耐火被覆材の厚みが厚く、鏝仕上げにより形成された耐火被覆材の表面が平坦で、かつ充分な耐火性能を備える左官用耐火被覆材を提供することを目的とする。

本発明は、以下に示す構成を有することによって上記問題を解決した左官用耐火被覆材に関する。
（１）ロックウール３０〜４０質量％、セメント２０〜３０質量％、無機質吸熱材１０〜２０質量％、軽量骨材１〜１０質量％、無機質粉末１０〜２５質量％、粘調剤６質量％以下含有することを特徴とする左官用耐火被覆材。
（２）空気連行剤を０.０１〜０.０３質量％含有する上記(１)の左官用耐火被覆材。
（３）粘調剤として、高分子系粘調剤０.１〜１.０質量％、および粘土鉱物系粘調剤１〜５質量％を含有する上記(１)または上記(２)に記載する左官用耐火被覆材。

本発明によれば、ロックウールを含有する通常の耐火吹付材よりもロックウール含有量を少なくする、一方、無機質粉末の含有量を多くし、粘調剤を加えて、一度に５０mm以上の厚塗りを可能にすると共に鏝離れ性を良くし、耐火被覆材の表面が平坦で、かつ充分な耐火性能を有する左官用耐火被覆材が得られる。

本発明の耐火被覆材は、鏝塗りによって垂直面に一度に塗り付けることのできる耐火被覆材の厚みが５０mm以上であるので施工効率が良い。このため、施工費用を低減することができ、低コストで多くの耐火被覆を施工することができる。また、鏝仕上げにより形成された耐火被覆材の表面が平坦であるので、意匠性が高い耐火被覆構造が得られる。

本発明の耐火被覆材は、粘調剤として高分子系粘調剤と粘土鉱物系粘調剤を併用することが好ましく、両者を併用することによって、厚塗り性および仕上げ性に優れた耐火被覆材を得ることができる。高分子系粘調剤の量は０.１〜１.０質量％、粘土鉱物系粘調剤の量は１〜５質量％が適当である。

本発明の耐火被覆材は空気連行剤を含有するのが好ましく、空気連行剤を含有することによって厚塗り性が向上する。空気連行剤の量は０.０１〜０.０３質量％が適当である。

以下、本発明を実施例形態に従って具体的には説明する。以下の説明において％は特に示さない限り質量％である。
本発明の耐火被覆材は、ロックウール３０〜４０％、セメント２０〜３０％、無機質吸熱材１０〜２０％、軽量骨材１〜１０％、無機質粉末１０〜２５％、粘調剤６質量％以下含有することを特徴とする左官用耐火被覆材である。

本発明の耐火被覆材に使用するロックウールとしては、特に製鉄所の高炉から副生する高炉スラグ、玄武岩、安山岩、輝緑岩などの天然石をキュポラ、電気炉等で融解した後に、遠心力、空気、水蒸気などの流体圧で吹製して繊維化したロックウール（岩綿、スラグウール、ミネラルウールとも称される）が好適に使用できる。

本発明の耐火被覆材におけるロックウールの含有率は３０〜４０％が良い。３０％未満では、耐火被覆材の単位容積質量が大きく、硬化後の耐火被覆材の熱伝導率が高くなるため、充分な断熱性能が得られず、被覆する鋼材温度が高くなる。また、４０％より多いと鏝仕上げのときに耐火被覆材の表面を平坦にし難く、該表面が粗くなる。

本発明の耐火被覆材に用いるセメントは、普通、早強、超早強、中庸熱、低熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメント、超速硬セメント、あるいは都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料として利用したエコセメント等が挙げられ、これらの一種または二種以上を使用することができる。高い初期強度が得られることから、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント又はエコセメントから選ばれる一種または二種以上を使用することが好ましい。

本発明の耐火被覆材におけるセメントの含有率は２０〜３０％が良い。２０％未満では硬化後の左官用耐火被覆材が充分な強度が得られず、３０％より多いと硬化後の耐火被覆材の熱伝導率が高くなり、断熱性能が不充分になるので好ましくない。

本発明の耐火被覆材は無機質吸熱材を含有する。無機質吸熱材は火災時の高温で熱分解して熱を吸収する材料である。無機質吸熱材としては、半水石膏、水酸化アルミニウム、消石灰、二水石膏、水酸化マグネシウム等が用いられる。これらは一種もしくは二種以上混合して用いることができる。

本発明の耐火被覆材における無機質吸熱材の含有量は１０〜２０％が良い。１０％未満では吸熱性が低下して所要の耐火性能が得られない。２０％より多いと加熱を受けたときの強度低下が著しくなり、加熱中に受ける損傷が大きくなる。

本発明の耐火被覆材は軽量骨材を含有する。使用する軽量骨材は嵩比重１.５以下の骨材である。好ましくは嵩比重１.３以下の粒である。垂直面に一度に塗り付けることのできる耐火被覆材をできるだけ厚くでき、かつ鏝仕上げによって形成された耐火被覆材の表面が平坦にし易いことから、好ましい粒径は、公称呼び寸法０.３mmの篩に留まり、かつ公称呼び寸法５mmの篩を通過する粒径である。軽量骨材としては、例えば、発泡バーミュキライト、パーライト、発泡スチロール粒や発泡ポリエチレン粒等の有機質軽量骨材、炭酸カルシウムやフライアッシュ等の無機質粉末を有機質に混ぜて形成した無機質粉末含有の有機質軽量骨材（例えば、発泡炭酸カルシウム）等を用いることができる。これらから選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。耐火性が高い無機質のものが好ましい。

本発明の耐火被覆材における軽量骨材の含有量は３〜９％が良い。３％未満では嵩比重が増大し、１度に塗り付けられる厚みが薄くなるため好ましくない。９％より多いと鏝仕上げのときに耐火被覆材の表面を平坦にし難いため好ましくない。

本発明の耐火被覆材は無機質粉末を含有する。無機質粉末は仕上げ性および粘性に影響を与える。無機質粉末は、セメントおよび無機質吸熱材を除いた、公称呼び寸法０.３mmの篩を通過する粉末である。例えばフライアッシュ、炭酸カルシウム粉末、高炉スラグ粉末、珪石粉末、珪藻土粉末、粘土鉱物粉末、シリフューム等が用いられる。これらから選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。

本発明の耐火被覆材における無機質粉末の含有量は１０〜２５％が適当であり、１３〜２３％が好ましい。１０％未満ではスラリーの量が不足し、１度に塗り付けられる厚みが薄くなるため好ましくない。２５％より多いと施工時の耐火被覆材の粘度が高くなりすぎて、鏝塗り時に耐火被覆材が鏝に付着し易くなり、表面を平滑にし難くなるため好ましくない。

本発明の耐火被覆材は粘調剤を含有する。粘調剤の含有量は６％以下である。粘調剤の含有量が６％を超えると、施工時の耐火被覆材の粘度が高くなりすぎて、鏝塗り時に耐火被覆材が鏝に付着し易くなり、表面を平滑にし難くなるため好ましくない。１度に塗り付けられる厚みが厚くし易く且つ表面を平滑にし易いことから、粘調剤の含有量は０.１〜６％が好ましく、０.５〜５.１％がより好ましい。

一般に粘調剤には高分子系と粘土鉱物系とがある。高分子系粘調剤としては水溶性高分子物質が使用可能である。具体的には、メチルセルロース（ＭＣ）、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル酸、及びポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）などが挙げられる。また、粘土鉱物系粘調剤としては、例えば、セピオライト、ベントナイト、アタパルジャイトなどを用いることができる。

粘調剤として高分子系粘調剤と粘土鉱物系粘調剤を併用することが好ましい。両者を併用することによって、厚塗り性および仕上げ性に優れた耐火被覆材を得ることができる。耐火被覆材における高分子系粘調剤の含有量は０.１〜１.０％、粘土鉱物系粘調剤の含有量は１〜５％が適当である。粘調剤の含有量が上記範囲よりも少ないと、耐火被覆材の粘性が不足し、１度に塗り付けられる厚みが薄くなるため好ましくない。粘調剤の含有量が上記範囲よりも多いと、耐火被覆材の粘性が高くなりすぎて、鏝塗り時に耐火被覆材が鏝に付着し易くなり（鏝離れ性が劣化）、表面を平滑にし難くなるため好ましくない。

本発明の耐火被覆材は空気連行剤を含有するのが好ましい。空気連行剤は界面活性作用を有し、攪拌等の物理的作用によって、水を加えて練り混ぜた耐火被覆材中に安定な気泡を多量に混入するための混和剤である。空気連行剤としては、例えば、ポリオキシエチレン系界面活性剤等のノニオン系合成界面活性剤、ラウリル硫酸系，アルキルスルホン酸系界面活性剤等のアニオン系合成界面活性剤、ロジンセッケン等の樹脂セッケン系起泡剤、加水分解タンパク系起泡剤等が挙げられる。また、市販のセメント用起泡剤、およびＡＥ剤も、空気連行剤として用いることができる。

耐火被覆材の空気連行剤含有量は０.０１〜０.０３％が好ましい。０.０１％未満では耐火被覆材の嵩比重が増大し、１度に塗り付けられる厚みが薄くなるので好ましくない。０.０３％より多いと、耐火被覆材中に含まれる空気量が増大し、耐火被覆材の強度が低下するため好ましくない。

本発明の左官用耐火被覆材は、ミキサで各材料を乾式で予め混合しておくと良い。水を加える前に各材料を予め混合しておくことによって、耐火性能や鏝仕上げ性能等のばらつきが少なくなるので好ましい。各材料を混合したものに水を加えて混練し、柔らかい粘土状にして使用する。混練時にはモルタルミキサ、左官ミキサ、ハンドミキサ、コンクリートミキサ等のミキサを用いて混練することが均質となるので好ましい。混練した左官用耐火被覆材は、鏝を用いて下地の鋼材や耐火被覆材の欠損箇所等に塗り付ける。この塗り付ける方法は、一般の左官モルタル、特に補修用の左官モルタルの塗り付ける方法を適用できる。耐火被覆材の欠損箇所等に塗り付ける場合は、塗り付ける欠損部分に、予め水または樹脂エマルションを塗布しておくことが、欠損部分の耐火被覆材と本発明の左官用耐火被覆材との接着力が増すので好ましい。

以下に、本発明の実施例を比較例と共に示す。使用材料は以下のとおりである。
セメントとして、普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）を用いた。
ロックウールは、太平洋ミネラルファイバー粒状綿（太平洋マテリアル社製）を用いた。
無機質吸熱材として、半水石膏（吉野石膏社製）を用いた。
軽量骨材として、発泡バーミキュライト（公称呼び寸法０.３mmの篩に留まり、かつ公称呼び寸法５mmの篩を通過する粒度、三方商工社製）を用いた。
無機質粉末として、フライアッシュ（公称呼び寸法０.３mmの篩を全て通過する粒度）と炭酸カルシウム（（最大粒径０.３ｍｍ以下、日東粉化工業社製）を用いた。
高分子系粘調剤として、セルロース系増粘剤（商品名マーポローズMX-50000、松本油脂製薬社製）、粘土鉱物系粘調剤として商品名セピオライト（グレード：IGS、巴工業社製）を用いた。
空気連行剤として、ラウリン酸系のアニオン系合成界面活性剤（商品名エマールＯ：花王社製）を用いた。

〔実施例１〜６、比較例１〜３〕
表１に示す配合量に従って耐火被覆材を製造した。水以外の材料をあらかじめ均一に混合しておき、その混合物に水を加えて、ハンドミキサで均一に混練した。製造した耐火被覆材について、単位容積質量、鏝塗りによる最大塗り厚さ、鏝仕上げ性を調べた。実施例の結果を表１に示し、比較例の結果を表２に示した。
(イ)練混ぜ水量は、各配合の左官用耐火被覆材の練り混ぜ直後のモルタルフローが１５０±１０ｍｍの範囲内になるように調整した。モルタルフローの測定は規格（JIS R 5201）に記載のフロー試験に準拠した。
(ロ)該耐火被覆材の単位容積質量は、混練直後の該耐火被覆材を内容量５００mlの升に充填し、上縁からはみ出た耐火被覆材を取り除き、そのときの升に充填された耐火被覆材の質量を升の内容量で除した値から算出した。
(ハ)耐火被覆材を垂直に設置したラスボード（寸法縦５０cm、横３０cm）に鏝塗りし、１回の鏝塗りで該耐火被覆材が滑り落ちる限界まで塗り付けて、ノギスにより最大鏝塗り厚さを測定した。
(ニ)鏝塗りした耐火被覆材表面を鏝仕上げし、仕上げ作業の容易さ、および表面性状を判定した。

本発明の実施例（Ａ１〜Ａ６）は何れも、一度に塗れる最大塗り厚さが５５mm〜６０mmであり、優れた厚塗り性を有している。また、鏝仕上げ性も良好である。一方、比較例１〜比較例３は一度に塗れる最大塗り厚さが１０mm〜４０mmであり、厚塗りができない。また、ロックウールが多すぎる比較例２は仕上げ性が不良である。

本発明の耐火被覆材について耐火性能を調べた。耐火性能は、Ｈ形鋼（400×200×10×13mm、L:1100mm）の鋼材に耐火被覆材を厚み２５ｍｍとなるように鏝塗りしたものを耐火試験用試験体とし、耐火試験時の耐火被覆材の含水率が５％以下になるように乾燥養生した。その試験体を耐火試験炉にて規格（ＩＳＯ８３４）に規定された加熱曲線で７２分間加熱し、鋼材表面の最高温度を測定した。その結果、本発明の実施例（Ａ１〜Ａ６）は何れも鋼材表面の最高温度を５００℃以下に抑制し、一般的な建築構造物での鉄骨梁の坐屈温度である５５０℃以下となったため、本発明の左官用耐火被覆材は充分な耐火性を備えていることが確認された。

本発明の左官用耐火被覆材は、鏝を用いて耐火被覆材の欠損箇所や鉄骨等の鋼材に厚塗りすることができる。

Claims (3)

1. ロックウール３０〜４０質量％、セメント２０〜３０質量％、無機質吸熱材１０〜２０質量％、軽量骨材１〜１０質量％、無機質粉末１０〜２５質量％、粘調剤６質量％以下含有することを特徴とする左官用耐火被覆材。
   
2. 空気連行剤を０.０１〜０.０３質量％含有する請求項１の左官用耐火被覆材。
   
3. 粘調剤として、高分子系粘調剤０.１〜１.０質量％、および粘土鉱物系粘調剤１〜５質量％を含有する請求項１または請求項２に記載する左官用耐火被覆材。