JP3382673B2 - 吹付け耐火被覆材 - Google Patents
吹付け耐火被覆材Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主に鉄骨建築用吹付け
耐火被覆材に関する。 【０００２】 【従来の技術とその課題】従来、鉄骨建築物の構造用部
材の鋼材は不燃性であるが、火熱を受けて450℃以上の
高温に曝されると激しくその強度が低下する。そのた
め、一般的にはこのような鉄骨建築物の構造用部材には
耐火被覆材を施すことが必須となっている。 【０００３】そして、このような耐火被覆材を用いて被
覆する施工法としては、ロックウールとセメントを混合
した吹付工法と、無機繊維を混入したケイ酸カルシウム
板の張り付け工法などがある。 【０００４】最近では建築デザインの多様化による複雑
な部材形状の施工の必要性や施工費を低減する等の理由
から吹付工法が多く用いられている。 【０００５】吹付工法には乾式吹付工法と、湿式吹付工
法があり、いずれも石綿やロックウールなどと、セメン
ト、及び水とを混合して吹付けるものである。 【０００６】乾式吹付工法の工事費は安価であるがセメ
ントや繊維の飛散が多く、作業環境が悪いなど問題が多
い工法であった。一方、湿式吹付工法においても、粉塵
は少ないものの、多量の繊維を用いるため飛散が生じる
等の課題があった。 【０００７】また、耐火被覆材に用いられている石綿は
発ガン性物質であるとの理由で使用が禁止され、ロック
ウールなども同様な理由から使用しない方向で検討され
ている。 【０００８】また、吹付工法では、結合材として、通
常、セメントを用いるため、吹付施工後の初期強度発現
性が低く、雨水を受けると表面の損傷や剥離、剥落が生
じやすく、このため十分な養生が必要であった。 【０００９】そして一般に、このような耐火被覆材とし
て、できるだけ薄くて、耐火基準で規定する耐火性能が
でる材料が求められていた。 【００１０】本発明者は、前記課題を解消すべく種々検
討を重ねた結果、特定の材料を使用することにより、よ
り優れた吹付け耐火被覆材が得られるとの知見を得て本
発明を完成するに至った。 【００１１】 【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、カルシ
ウムアルミネート100重量部、セッコウ５〜500重量部、
凝結遅延剤、及び水酸化アルミニウムよりなる吹付け耐
火被覆材である。 【００１２】以下、本発明をさらに詳細に説明する。 【００１３】本発明の吹付け耐火被覆材は、カルシウム
アルミネート100重量部に対して、セッコウ５〜500重量
部、凝結遅延剤、及び水酸化アルミニウムを使用するこ
とによって、硬化体中の水和生成物がエトリンガイトを
主体とするものからなる吹付け耐火被覆材である。 【００１４】エトリンガイトは分子中に32molの多量の
結晶水を持ち、これが初期強度発現性の向上を図り、さ
らには、火災時に水和物中の結晶水が脱水することによ
って硬化体の温度を低下させ、鉄骨温度の上昇を抑制し
て保護するものである。 【００１５】本発明に係るカルシウムアルミネートは、
化学成分としてCaO、Al２O３、SiO２、Na２O、及びSO３
を有効成分として含有するものであり、CaOをC、 Al２O
３をAとすると、C３A、C１２A７、C１１A７・CaF２、及
びCA等と示される鉱物成分を有するものである。 【００１６】本発明のカルシウムアルミネートは、結晶
質、非晶質のいずれも使用可能である。 【００１７】また、これらカルシウムアルミネートと、
例えば、セッコウや硫酸ナトリウムなどの無機硫酸塩と
の混合物、又はそれらの混合物の溶融生成物、アルカリ
金属を含むカルシウムアルミネート焼成物、並びに、Si
O２を多量に含有する冶金スラグ等のアルミノ珪酸カル
シウム等が本発明のカルシウムアルミネートとして使用
可能である。 【００１８】これらカルシウムアルミネートの内、急硬
性、強度発現性、及び耐久性の面から、C１２A７の鉱物
組成を有する溶融物を急冷した非晶質カルシウムアルミ
ネートの使用が好ましい。 【００１９】カルシウムアルミネートの粉末度はブレー
ン値で3,000cm２/g以上が好ましく、急硬性、強度発現
性、及び耐久性の面から4,000cm２/g以上がより好まし
い。 【００２０】本発明に係るセッコウとしては、二水セッ
コウ、半水セッコウ、又は無水セッコウのいずれも使用
可能であるが、急硬性と強度発現性の面でII型無水セッ
コウの使用が好ましい。 【００２１】セッコウの粉末度はブレーン値で3,000cm
２/g以上が好ましく、急硬性、強度発現性、及び耐久性
等の面から4,000cm２/g以上がより好ましい。 【００２２】セッコウの使用量は、カルシウムアルミネ
ート100重量部に対して、５〜500重量部が好ましく、50
〜200重量部がより好ましい。５重量部以下であると十
分な作業時間が確保しにくく、初期の強度発現性は良好
なものの、その後の強度発現性が低くくなる傾向があ
り、500重量部を越えると、作業時間は十分に確保でき
るものの、初期や長期の強度発現性が低く、硬化体に膨
張によると考えられるクラックが発生し、耐久性の面に
おいても課題が生ずる傾向がある。 【００２３】本発明に係る凝結遅延剤としては、酒石
酸、クエン酸、及びグルコン酸等又はこれらの塩である
有機酸類と、炭酸カリウム等の無機炭酸塩を併用したも
のの使用が可能である。 【００２４】また、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリ
ン縮合物やメラミンスルホン酸塩等の各種凝結調整剤を
凝結遅延剤として使用することも可能である。 【００２５】凝結遅延剤の使用量は、カルシウムアルミ
ネート100重量部に対して、0.1〜1.0重量部が好まし
く、0.2〜0.7重量部がより好ましい。0.1重量部未満で
は30分以上の作業時間が確保しにくく、1.0重量部を越
えると硬化までにかなり時間を要し、強度発現性が低下
する傾向がある。 【００２６】また、本発明で、消石灰を併用すること
は、初期強度発現性の向上などの面から好ましい。 【００２７】消石灰の使用量は、カルシウムアルミネー
ト100重量部に対して、２〜10重量部が好ましい。２重
量部未満では硬化しにくい傾向があり、10重量部を越え
て使用しても増量効果が少ない。 【００２８】また、シリカヒューム、ジルコンフラワ
ー、及び超微粉アルミナ等の各種微粉耐火材や、ボーキ
サイト、シャモット、及び焼結アルミナ等の各種耐火骨
材も使用可能である。 【００２９】さらに、必要に応じて剥離や剥落防止と強
度保持のために、セルロース系やビニロン系などの有機
糊剤、並びに、ビニールやセルロースなどの有機繊維、
アルミナ繊維やガラス繊維などの無機繊維等を併用する
ことも可能であり、軽量化と断熱のためにパーライト等
の軽量骨材や、フイラーとして炭酸カルシウム粉末等を
併用することも可能である。 【００３０】本発明において、使用する水の量や吹付方
法は、特に制限するものではなく、湿式吹付工法の場
合、配合された吹付け耐火被覆材に対して、吹付け時に
ダレ無い程度の水で混練りする。 【００３１】混練りは、ミキサーに材料を投入しこれに
水を加えてペースト状に混練りし、これを圧縮空気を用
いた吹付機で鉄骨面に吹付施工する。 【００３２】また、本吹付け耐火被覆材を乾燥状態で空
気圧送し、先端で水を添加して吹付けする乾式工法も可
能である。 【００３３】 【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに説明す
る。 【００３４】実施例１ 電気炉を用い、純度98％の生石灰と純度97％のアルミナ
を溶融し、その溶融物を５kgf/cm２の圧縮空気で吹き飛
ばして急冷し、粉砕し、ブレーン値7,000cm２/gのC１２
A７に相当する非晶質カルシウムアルミネートを製造し
た。骨材10重量部、カルシウムアルミネートとして製造
した非晶質カルシウムアルミネート、及び凝結遅延剤を
表１に示すように配合し、JIS R 5201に準じて、20℃
で、モルタルミキサーで水／セメント比40％の水を加え
２分間混練りし、その混練物の硬化時間と圧縮強度を測
定した。また、その混練物を30×30cmの鋼板に、20cmの
厚さにコテで塗り付け、１日気乾養生し、その硬化体を
200℃１時間保持した後のはがれやクラック発生状況を
観察した。結果を表１に併記する。 【００３５】 ＜使用材料＞ セッコウ ：II型無水セッコウ、新秋田化成社製、ブレーン値7,000cm２/g 骨材 ：パーライト、三井金属鉱業社製 凝結遅延剤：和光純薬製、試薬一級、炭酸カリウム／クエン酸重量比３／１の混 合物 【００３６】 【表１】 【００３７】実施例２ カルシウムアルミネート100重量部に対して、セッコウ1
00重量部、凝結遅延剤0.5重量部、及び水酸化アルミニ
ウム300重量部を混合し、この混合物100重量部に対し
て、40重量部の水を加えて混練りした。この混練物を、
日本プライブリコ社製のリードガンを用いて、あらかじ
め表面にＣＡ熱電対をセットした、高さ50cm、幅50cm、
厚さ４cmの鋼板の全面に、吹付け圧力３kgf/cm２で、厚
さ20mmとなるように吹付け、さらにその表面のコテ仕上
げを行った。この被覆した鋼板を一週間、室内養生し、
JIS A 1304「建築構造部分の耐火試験方法」に準じ、熱源
を都市ガスとした加熱装置で加熱試験を行った。なお、
硬化体の圧縮強度は320kgf/cm２であった。比較例とし
て、耐火材として建設省の認定を受けた、厚さ20mmの無
機質繊維が混入したケイ酸カルシウム板Ｉ号を同様の鋼
板に張り付けて１時間加熱試験を行った。この結果、本
発明の吹付け耐火被覆材を用いた場合、被覆した鋼材温
度は、最高で450℃、平均鋼材許容温度で350℃以下とい
う、１時間加熱での耐火基準より低温の310℃であった
が、比較例のケイ酸カルシウム板を張り付けた鋼材温度
は、耐火基準の最高温度450℃以下ではあったが、平均
鋼材許容温度の350℃より高温である390℃を示した。 【００３８】＜使用材料＞ 水酸化アルミニウム：住友化学工業社製 【００３９】 【発明の効果】本発明は、吹付け耐火被覆材を使用する
ことにより、 １．硬化後の強度発現性が高いため長時間の養生を必要
としない。このため、雨水の影響を受けても剥離や剥落
を生じない。 ２．石綿やロックウールなどを使用しないため、従来、
問題とされている発ガン性物質の使用の心配が無い。 ３．凝結遅延剤を併用することにより硬化時間を任意に
調整することが可能である。 ４．水和生成物がエトリンガイトを主体とするため、耐
火性能及び耐久性を大幅に向上できる。などの効果を奏
するものである。
耐火被覆材に関する。 【０００２】 【従来の技術とその課題】従来、鉄骨建築物の構造用部
材の鋼材は不燃性であるが、火熱を受けて450℃以上の
高温に曝されると激しくその強度が低下する。そのた
め、一般的にはこのような鉄骨建築物の構造用部材には
耐火被覆材を施すことが必須となっている。 【０００３】そして、このような耐火被覆材を用いて被
覆する施工法としては、ロックウールとセメントを混合
した吹付工法と、無機繊維を混入したケイ酸カルシウム
板の張り付け工法などがある。 【０００４】最近では建築デザインの多様化による複雑
な部材形状の施工の必要性や施工費を低減する等の理由
から吹付工法が多く用いられている。 【０００５】吹付工法には乾式吹付工法と、湿式吹付工
法があり、いずれも石綿やロックウールなどと、セメン
ト、及び水とを混合して吹付けるものである。 【０００６】乾式吹付工法の工事費は安価であるがセメ
ントや繊維の飛散が多く、作業環境が悪いなど問題が多
い工法であった。一方、湿式吹付工法においても、粉塵
は少ないものの、多量の繊維を用いるため飛散が生じる
等の課題があった。 【０００７】また、耐火被覆材に用いられている石綿は
発ガン性物質であるとの理由で使用が禁止され、ロック
ウールなども同様な理由から使用しない方向で検討され
ている。 【０００８】また、吹付工法では、結合材として、通
常、セメントを用いるため、吹付施工後の初期強度発現
性が低く、雨水を受けると表面の損傷や剥離、剥落が生
じやすく、このため十分な養生が必要であった。 【０００９】そして一般に、このような耐火被覆材とし
て、できるだけ薄くて、耐火基準で規定する耐火性能が
でる材料が求められていた。 【００１０】本発明者は、前記課題を解消すべく種々検
討を重ねた結果、特定の材料を使用することにより、よ
り優れた吹付け耐火被覆材が得られるとの知見を得て本
発明を完成するに至った。 【００１１】 【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、カルシ
ウムアルミネート100重量部、セッコウ５〜500重量部、
凝結遅延剤、及び水酸化アルミニウムよりなる吹付け耐
火被覆材である。 【００１２】以下、本発明をさらに詳細に説明する。 【００１３】本発明の吹付け耐火被覆材は、カルシウム
アルミネート100重量部に対して、セッコウ５〜500重量
部、凝結遅延剤、及び水酸化アルミニウムを使用するこ
とによって、硬化体中の水和生成物がエトリンガイトを
主体とするものからなる吹付け耐火被覆材である。 【００１４】エトリンガイトは分子中に32molの多量の
結晶水を持ち、これが初期強度発現性の向上を図り、さ
らには、火災時に水和物中の結晶水が脱水することによ
って硬化体の温度を低下させ、鉄骨温度の上昇を抑制し
て保護するものである。 【００１５】本発明に係るカルシウムアルミネートは、
化学成分としてCaO、Al２O３、SiO２、Na２O、及びSO３
を有効成分として含有するものであり、CaOをC、 Al２O
３をAとすると、C３A、C１２A７、C１１A７・CaF２、及
びCA等と示される鉱物成分を有するものである。 【００１６】本発明のカルシウムアルミネートは、結晶
質、非晶質のいずれも使用可能である。 【００１７】また、これらカルシウムアルミネートと、
例えば、セッコウや硫酸ナトリウムなどの無機硫酸塩と
の混合物、又はそれらの混合物の溶融生成物、アルカリ
金属を含むカルシウムアルミネート焼成物、並びに、Si
O２を多量に含有する冶金スラグ等のアルミノ珪酸カル
シウム等が本発明のカルシウムアルミネートとして使用
可能である。 【００１８】これらカルシウムアルミネートの内、急硬
性、強度発現性、及び耐久性の面から、C１２A７の鉱物
組成を有する溶融物を急冷した非晶質カルシウムアルミ
ネートの使用が好ましい。 【００１９】カルシウムアルミネートの粉末度はブレー
ン値で3,000cm２/g以上が好ましく、急硬性、強度発現
性、及び耐久性の面から4,000cm２/g以上がより好まし
い。 【００２０】本発明に係るセッコウとしては、二水セッ
コウ、半水セッコウ、又は無水セッコウのいずれも使用
可能であるが、急硬性と強度発現性の面でII型無水セッ
コウの使用が好ましい。 【００２１】セッコウの粉末度はブレーン値で3,000cm
２/g以上が好ましく、急硬性、強度発現性、及び耐久性
等の面から4,000cm２/g以上がより好ましい。 【００２２】セッコウの使用量は、カルシウムアルミネ
ート100重量部に対して、５〜500重量部が好ましく、50
〜200重量部がより好ましい。５重量部以下であると十
分な作業時間が確保しにくく、初期の強度発現性は良好
なものの、その後の強度発現性が低くくなる傾向があ
り、500重量部を越えると、作業時間は十分に確保でき
るものの、初期や長期の強度発現性が低く、硬化体に膨
張によると考えられるクラックが発生し、耐久性の面に
おいても課題が生ずる傾向がある。 【００２３】本発明に係る凝結遅延剤としては、酒石
酸、クエン酸、及びグルコン酸等又はこれらの塩である
有機酸類と、炭酸カリウム等の無機炭酸塩を併用したも
のの使用が可能である。 【００２４】また、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリ
ン縮合物やメラミンスルホン酸塩等の各種凝結調整剤を
凝結遅延剤として使用することも可能である。 【００２５】凝結遅延剤の使用量は、カルシウムアルミ
ネート100重量部に対して、0.1〜1.0重量部が好まし
く、0.2〜0.7重量部がより好ましい。0.1重量部未満で
は30分以上の作業時間が確保しにくく、1.0重量部を越
えると硬化までにかなり時間を要し、強度発現性が低下
する傾向がある。 【００２６】また、本発明で、消石灰を併用すること
は、初期強度発現性の向上などの面から好ましい。 【００２７】消石灰の使用量は、カルシウムアルミネー
ト100重量部に対して、２〜10重量部が好ましい。２重
量部未満では硬化しにくい傾向があり、10重量部を越え
て使用しても増量効果が少ない。 【００２８】また、シリカヒューム、ジルコンフラワ
ー、及び超微粉アルミナ等の各種微粉耐火材や、ボーキ
サイト、シャモット、及び焼結アルミナ等の各種耐火骨
材も使用可能である。 【００２９】さらに、必要に応じて剥離や剥落防止と強
度保持のために、セルロース系やビニロン系などの有機
糊剤、並びに、ビニールやセルロースなどの有機繊維、
アルミナ繊維やガラス繊維などの無機繊維等を併用する
ことも可能であり、軽量化と断熱のためにパーライト等
の軽量骨材や、フイラーとして炭酸カルシウム粉末等を
併用することも可能である。 【００３０】本発明において、使用する水の量や吹付方
法は、特に制限するものではなく、湿式吹付工法の場
合、配合された吹付け耐火被覆材に対して、吹付け時に
ダレ無い程度の水で混練りする。 【００３１】混練りは、ミキサーに材料を投入しこれに
水を加えてペースト状に混練りし、これを圧縮空気を用
いた吹付機で鉄骨面に吹付施工する。 【００３２】また、本吹付け耐火被覆材を乾燥状態で空
気圧送し、先端で水を添加して吹付けする乾式工法も可
能である。 【００３３】 【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに説明す
る。 【００３４】実施例１ 電気炉を用い、純度98％の生石灰と純度97％のアルミナ
を溶融し、その溶融物を５kgf/cm２の圧縮空気で吹き飛
ばして急冷し、粉砕し、ブレーン値7,000cm２/gのC１２
A７に相当する非晶質カルシウムアルミネートを製造し
た。骨材10重量部、カルシウムアルミネートとして製造
した非晶質カルシウムアルミネート、及び凝結遅延剤を
表１に示すように配合し、JIS R 5201に準じて、20℃
で、モルタルミキサーで水／セメント比40％の水を加え
２分間混練りし、その混練物の硬化時間と圧縮強度を測
定した。また、その混練物を30×30cmの鋼板に、20cmの
厚さにコテで塗り付け、１日気乾養生し、その硬化体を
200℃１時間保持した後のはがれやクラック発生状況を
観察した。結果を表１に併記する。 【００３５】 ＜使用材料＞ セッコウ ：II型無水セッコウ、新秋田化成社製、ブレーン値7,000cm２/g 骨材 ：パーライト、三井金属鉱業社製 凝結遅延剤：和光純薬製、試薬一級、炭酸カリウム／クエン酸重量比３／１の混 合物 【００３６】 【表１】 【００３７】実施例２ カルシウムアルミネート100重量部に対して、セッコウ1
00重量部、凝結遅延剤0.5重量部、及び水酸化アルミニ
ウム300重量部を混合し、この混合物100重量部に対し
て、40重量部の水を加えて混練りした。この混練物を、
日本プライブリコ社製のリードガンを用いて、あらかじ
め表面にＣＡ熱電対をセットした、高さ50cm、幅50cm、
厚さ４cmの鋼板の全面に、吹付け圧力３kgf/cm２で、厚
さ20mmとなるように吹付け、さらにその表面のコテ仕上
げを行った。この被覆した鋼板を一週間、室内養生し、
JIS A 1304「建築構造部分の耐火試験方法」に準じ、熱源
を都市ガスとした加熱装置で加熱試験を行った。なお、
硬化体の圧縮強度は320kgf/cm２であった。比較例とし
て、耐火材として建設省の認定を受けた、厚さ20mmの無
機質繊維が混入したケイ酸カルシウム板Ｉ号を同様の鋼
板に張り付けて１時間加熱試験を行った。この結果、本
発明の吹付け耐火被覆材を用いた場合、被覆した鋼材温
度は、最高で450℃、平均鋼材許容温度で350℃以下とい
う、１時間加熱での耐火基準より低温の310℃であった
が、比較例のケイ酸カルシウム板を張り付けた鋼材温度
は、耐火基準の最高温度450℃以下ではあったが、平均
鋼材許容温度の350℃より高温である390℃を示した。 【００３８】＜使用材料＞ 水酸化アルミニウム：住友化学工業社製 【００３９】 【発明の効果】本発明は、吹付け耐火被覆材を使用する
ことにより、 １．硬化後の強度発現性が高いため長時間の養生を必要
としない。このため、雨水の影響を受けても剥離や剥落
を生じない。 ２．石綿やロックウールなどを使用しないため、従来、
問題とされている発ガン性物質の使用の心配が無い。 ３．凝結遅延剤を併用することにより硬化時間を任意に
調整することが可能である。 ４．水和生成物がエトリンガイトを主体とするため、耐
火性能及び耐久性を大幅に向上できる。などの効果を奏
するものである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｃ０９Ｄ 5/18 Ｃ０９Ｄ 5/18
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 2/00 - 32/02
C04B 40/00 - 40/06
C04B 35/66
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 カルシウムアルミネート100重量部、セ
ッコウ５〜500重量部、凝結遅延剤、及び水酸化アルミ
ニウムよりなる吹付け耐火被覆材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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