(57)【要約】【課題】簡易に施工でき、かつ、異種耐火被覆材の境界部の耐火性能を確保することのできる耐火被覆構造を提供する。【解決手段】鋼材１２の表面の異なる領域Ａ、Ｂをそれぞれ被覆する異種の耐火被覆材１４、１６を備え、この異種の耐火被覆材１４、１６の端部１４Ａ、１６Ａどうしが所定の重ね代Ｗを介して重ね合された耐火被覆構造１０であって、異種の耐火被覆材１４、１６は、鋼材１２の表面の第一の領域Ａに設けられて加熱により発泡する発泡性の耐火被覆材１４と、第一の領域Ｂに隣接する鋼材１２の表面の第二の領域Ｂに設けられて端部１６Ａが発泡性の耐火被覆材１４の表面に対して接離自在に重ね合された非発泡性の耐火被覆材１６とからなるようにする。【選択図】図１
2020139343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の表面の異なる領域をそれぞれ被覆する異種の耐火被覆材を備え、この異種の耐火被覆材の端部どうしが所定の重ね代を介して重ね合された耐火被覆構造であって、
異種の耐火被覆材は、鋼材の表面の第一の領域に設けられて加熱により発泡する発泡性の耐火被覆材と、第一の領域に隣接する鋼材の表面の第二の領域に設けられて端部が発泡性の耐火被覆材の表面に対して接離自在に重ね合された非発泡性の耐火被覆材とからなることを特徴とする耐火被覆構造。
【請求項２】
発泡性の耐火被覆材が耐火塗料または耐火シートであり、非発泡性の耐火被覆材がロックウールであることを特徴とする請求項１に記載の耐火被覆構造。
【請求項３】
非発泡性の耐火被覆材の端部は、発泡性の耐火被覆材の発泡変位を拘束しない位置で鋼材の表面に固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の耐火被覆構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の柱や梁の表面を異種の耐火被覆材で被覆した耐火被覆構造に関し、特に、表面の一方側を耐火塗料で被覆し、所定の重ね代を介して他方側を耐熱ロックウールで被覆した耐火被覆構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼材からなる建物の柱や梁には、耐火性能を向上させる目的で耐火被覆が施されている。耐火被覆の外観の美しさを確保するために、人目に触れない部位にロックウール被覆等を形成し、人目に触れる部分に発泡性の耐火塗料を塗布することがある。ロックウール被覆等と耐火塗料との境目において十分な耐火被覆が形成できなければ、建物の耐火性能が低下してしまう。こうした問題を解決するための技術として、例えば特許文献１の構造が知られている。
【０００３】
特許文献１の構造では、鋼材の表面を、発泡性の耐火塗料からなるＡ領域と、ロックウール等の非発泡性の耐火材からなるＢ領域とに境界部を介して分け、この境界部の近傍における耐火塗料の厚みを局所的に厚くしている。こうすることで、耐火塗料が加熱されて発泡したときに、境界部付近での耐火塗料の厚みが薄くなってしまうことを防ぎ、境目の耐火性能を確保するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−００２５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の従来の特許文献１のように、境界部の近傍における耐火塗料の厚みを局所的に厚くすることは、耐火塗料の塗装作業の複雑化を招き、施工コストを押し上げるおそれがある。このため、簡易に施工でき、かつ、異種耐火被覆材の境界部の耐火性能を確保することのできる構造が求められていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易に施工でき、かつ、異種耐火被覆材の境界部の耐火性能を確保することのできる耐火被覆構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る耐火被覆構造は、鋼材の表面の異なる領域をそれぞれ被覆する異種の耐火被覆材を備え、この異種の耐火被覆材の端部どうしが所定の重ね代を介して重ね合された耐火被覆構造であって、異種の耐火被覆材は、鋼材の表面の第一の領域に設けられて加熱により発泡する発泡性の耐火被覆材と、第一の領域に隣接する鋼材の表面の第二の領域に設けられて端部が発泡性の耐火被覆材の表面に対して接離自在に重ね合された非発泡性の耐火被覆材とからなることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、発泡性の耐火被覆材が耐火塗料または耐火シートであり、非発泡性の耐火被覆材がロックウールであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、非発泡性の耐火被覆材の端部は、発泡性の耐火被覆材の発泡変位を拘束しない位置で鋼板に固定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る耐火被覆構造によれば、鋼材の表面の異なる領域をそれぞれ被覆する異種の耐火被覆材を備え、この異種の耐火被覆材の端部どうしが所定の重ね代を介して重ね合された耐火被覆構造であって、異種の耐火被覆材は、鋼材の表面の第一の領域に設けられて加熱により発泡する発泡性の耐火被覆材と、第一の領域に隣接する鋼材の表面の第二の領域に設けられて端部が発泡性の耐火被覆材の表面に対して接離自在に重ね合された非発泡性の耐火被覆材とからなるので、簡易に施工でき、かつ、異種耐火被覆材の境界部の耐火性能を確保することができるという効果を奏する。
【００１１】
また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、発泡性の耐火被覆材が耐火塗料または耐火シートであり、非発泡性の耐火被覆材がロックウールであるので、簡易に施工でき、かつ、耐火塗料とロックウールの境界部の耐火性能を確保することができるという効果を奏する。
【００１２】
また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、非発泡性の耐火被覆材の端部は、発泡性の耐火被覆材の発泡変位を拘束しない位置で鋼材の表面に固定されるので、発泡性の耐火被覆材の機能を阻害することなく境界部の耐火性能を確保することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に係る耐火被覆構造の実施の形態を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る耐火被覆構造の他の実施の形態を示す概略斜視断面図である。
【図３】図３は、実験で用いた試験体の種類を示す図である。
【図４】図４は、実験で用いた耐火塗料と耐熱ロックウールの重ね代の仕様を示す図である。
【図５】図５は、実験で用いた試験体の形状および温度計測位置を示す図である。
【図６】図６は、耐熱ロックウール先端部および耐火塗料と無塗装部の境界における鋼板温度−時間関係を示す図（試験体番号１〜４）である。
【図７】図７は、耐熱ロックウール先端部および耐火塗料と無塗装部の境界における鋼板温度−時間関係を示す図（試験体番号５〜８）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る耐火被覆構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態では、プレコート部材（あらかじめ発泡性の耐火被覆材で被覆した部材）で架構を構築する際に、接合部や継手部を異種材料で耐火被覆することを想定している。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る耐火被覆構造１０は、鋼板１２（鋼材の表面）の異なる領域Ａ（第一の領域）、領域Ｂ（第二の領域）をそれぞれ被覆する耐火塗料１４と、耐熱ロックウール１６（異種の耐火被覆材）を備える。
【００１６】
耐火塗料１４は、加熱により発泡し、図の破線のように増厚する発泡性のものである。耐熱ロックウール１６は、非発泡性のものである。耐火塗料１４の端部１４Ａと、耐熱ロックウール１６の端部１６Ａどうしは境界部１８の重ね代Ｗを介して重ね合されている。具体的には、耐熱ロックウール１６の端部１６Ａは自由端となっており、鋼板１２の表面に塗装された耐火塗料１４の表面に対して接離自在に重ね合されている。また、この端部１６Ａは、耐火塗料１４の発泡変位を拘束しない位置で鋼板１２に溶接ピン２０で固定される。
【００１７】
重ね代Ｗは、大きくすれば耐火性能上は有利になると言えるが、例えば耐熱ロックウール１６の厚さｔ２以下に設定することができる。また、溶接ピン２０の位置は、耐火塗料１４の端部１４Ａから距離Ｄ（例えば５０ｍｍ）だけ離れた位置に設定することができる。ただし、本発明の重ね代、固定位置（溶接ピン２０の位置）はこれに限るものではなく、本発明の作用効果を阻害しない範囲で適宜変更可能である。なお、耐火塗料１４の厚さｔ１を１．７５ｍｍ程度、耐熱ロックウール１６の厚さｔ２を２０ｍｍ程度に設定した場合、境界部１８の重ね代Ｗを０〜４０ｍｍ程度に設定してもよい。また、耐火塗料１４の厚さｔ１を４．８０ｍｍ程度、耐熱ロックウール１６の厚さｔ２を４０ｍｍ程度に設定した場合、境界部１８の重ね代Ｗを０〜８０ｍｍ程度に設定してもよい。このようにすれば、後述するように、優れた耐火性能を確保することができる。
【００１８】
本実施の形態の耐火被覆構造１０によれば、境界部１８における発泡性の耐火被覆材の厚さを局所的に厚くすることなく、境界部１８のみならず周辺全体の耐火性能を確保することができる。したがって、本実施の形態は、上記の従来の構造に比べて簡易に施工でき、かつ、異種耐火被覆材の境界部１８の耐火性能を確保することができる。また、耐熱ロックウール１６の端部１６Ａは、耐火塗料１４の発泡変位を拘束しない位置で鋼板１２に固定されるので、耐火塗料１４の機能を阻害することなく境界部１８の耐火性能を確保することができる。本実施の形態は、プレコート部材で架構を構築する際に、接合部や継手部を異種材料で耐火被覆する場合に境界部の耐火性能を確保するのに特に有効である。
【００１９】
なお、上記の実施の形態では、単純な鋼板を異種材料で耐火被覆する場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば図２に示すように、角型鋼管柱３０を周方向に異種の耐火被覆材３２、３４で被覆する場合にも適用可能である。この場合、角型鋼管柱３０の一方の鋼板１とそれに連続する鋼板２、３の中間まで耐熱ロックウール３２を設けるとともに、他方の鋼板４と鋼板２、３の中間まで耐火塗料３４を設け、鋼板２、３に境界部３６を形成してもよい。この境界部３６の位置に仕切り壁などを配置し、耐火塗料３４側を居室側に、耐熱ロックウール３２側を室外側に設定してもよい。また、角型鋼管柱に限るものではなく、円型鋼管柱、Ｈ形鋼柱に適用してもよい。このようにしても上記と同様の作用効果を奏することができる。
【００２０】
また、上記の実施の形態では、異種耐火被覆材が耐火塗料と耐熱ロックウールである場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、他の材質の耐火被覆材の組み合わせで構成してもよい。
【００２１】
（本発明の効果の検証）
次に、本発明の効果を検証するために行った実験および結果について説明する。
【００２２】
本実験は、本発明に係る耐火被覆構造において、異種耐火被覆材の取合い部の耐火性能を調べたものである。試験体は、耐火塗料と耐熱ロックウールで被覆された鋼板で構成した。鋼板は、５００ｍｍ×５００ｍｍ×厚さ１２ｍｍ、材質ＳＳ４００のものを用いた。耐火塗料は、関西ペイント（株）社製のものを用いた。下塗は、商品名：エスコＮＢマイルドＫ（エスコは登録商標）（ＪＩＳ  Ｋ  ５５５１：弱溶剤変性エポキシ系樹脂塗料）を用い、塗布量は２４０ｇ／ｍ２、膜厚（ウェット）は１２５μｍ、膜厚（ドライ）は６０μｍ（目標値）とした。主材は、商品名：耐火テクト（登録商標）（ポリエーテル系樹脂塗料）を用い、塗布量、膜厚（ウェット）はコントロールせず、膜厚（ドライ）は１７５０、３０００、４８００μｍ（実膜厚測定）とした。中塗は、商品名：耐火テクトＥ（ＪＩＳ  Ｋ  ５６５９：エポキシ系樹脂塗料）を用い、塗布量は１４０ｇ／ｍ２、膜厚（ウェット）は７５μｍ、膜厚（ドライ）は３０μｍ（目標値）とした。上塗は、商品名：耐火テクトＦ（ＪＩＳ  Ｋ  ５６５９：フッ素系樹脂塗料）を用い、塗布量は１２０ｇ／ｍ２、膜厚（ウェット）は７５μｍ、膜厚（ドライ）は２５μｍ（目標値）とした。耐熱ロックウールは、ニチアス（株）社製の高耐熱ロックウール（商品名：マキベエ（登録商標））を使用した。
【００２３】
図３に、試験体の種類を示す。試験体番号１〜４は、耐火時間１時間とし、耐火塗料主材の厚さを１．７５ｍｍ、耐熱ロックウールの厚さを２０ｍｍに設定した。境界部の重ね代は、それぞれ０、１０、２０、４０ｍｍに設定した。試験体番号５〜８は、耐火時間２時間とし、耐火塗料主材の厚さを４．８０ｍｍ、耐熱ロックウールの厚さを４０ｍｍに設定した。境界部の重ね代は、それぞれ０、２０、４０、８０ｍｍに設定した。
【００２４】
図５に、試験体の形状・寸法（抜粋）を示す。図５（１）は試験体番号１、（２）は試験体番号３、（３）は試験体番号５、（４）は試験体番号７である。各図には、鋼板の裏面側の正面図と、各図のＡ−Ａ断面図を示している。
【００２５】
各図に示すように、試験体には、鋼材温度を測定するため、１４〜１８本の熱電対（Ｋ熱電対、φ０．６５ｍｍ、クラス２）を取り付けた。各熱電対は、厚さ１２ｍｍの鋼板に対して裏面側（非加熱面側）から開けたφ１．５ｍｍ程度・深さ１０ｍｍの孔に熱接点を挿入して孔先端の鋼板に接触させた後、熱電対を挿入孔の縁をかしめて固定した。試験体の裏面は、鋼板からの放熱を抑制するために断熱材で被覆した。具体的には、鋼板の裏面の四周（鋼板面に対してロ形）に幅５０ｍｍ×厚さ１２ｍｍのＡＥＳブランケットを無機系接着剤で接着し、さらに、四周に貼り付けたＡＥＳブランケットに無機系接着剤を塗布して、その上から５００ｍｍ×５００ｍｍ×厚さ２０ｍｍのけい酸カルシウム板を貼り付けた。
【００２６】
耐熱ロックウールは、耐火塗装部と無塗装部の境界から５０ｍｍ離れたところより以遠に溶接ピンを打ち込んで鋼板表面に固定した。そのことにより、重ね代と溶接ピンによる固定位置よりも外側の耐熱ロックウールの長さ（耐火塗料の発泡によって押し出される部分）の関係は図４に示すようになる。
【００２７】
各試験体について、小型壁炉を使用した加熱実験を行った。加熱は、ＩＳＯ８３４−１に規定される標準加熱温度時間曲線に従って行い、試験体の鋼板温度の全測定点が６００℃を超えるまで継続し、その後は炉に試験体を設置した状態で自然放冷とした。
【００２８】
図６および図７に、加熱実験により得られた鋼板温度−時間関係を示す。図６は試験体番号１〜４、図７は試験体番号５〜８である。図６（１）、（２）、図７（１）、（２）は耐熱ロックウール先端部における関係である。図６（３）、（４）、図７（３）、（４）は耐火塗料と無塗装部の境界部における関係である。また、図６（１）、（３）、図７（１）、（３）は試験体の中心線上に配置した熱電対で得られ、図６（２）、（４）、図７（２）、（４）は試験体の中心線から１００ｍｍ離れた線上に配置した熱電対で得られている。図６および図７の凡例０ｍｍ〜４０ｍｍ、０ｍｍ〜８０ｍｍは、それぞれ耐火塗料に対する耐熱ロックウールの重ね代である。図６の０ｍｍは試験体番号１、１０ｍｍは試験体番号２、２０ｍｍは試験体番号３、４０ｍｍは試験体番号４に相当する。図７の０ｍｍは試験体番号５、２０ｍｍは試験体番号６、４０ｍｍは試験体番号７、８０ｍｍは試験体番号８に相当する。なお、試験体番号１〜４の耐火塗料主材厚さ１．７５ｍｍおよび耐熱ロックウール厚さ２０ｍｍは１時間耐火相当の被覆厚さであり、試験体番号５〜８の耐火塗料主材厚さ４．８０ｍｍ、耐熱ロックウール厚さ４０ｍｍは２時間耐火相当の被覆厚さである。
【００２９】
図６（１時間耐火相当の被覆）について経過時間６０分までの性状を見ると、（１）（２）［耐熱ロックウール先端部の鋼材温度］および（３）（４）［耐火塗装と無塗装部の境界における鋼板温度］は重ね代が大きいほど鋼材温度が低くなる傾向が見られるが、６０分時の温度差は２０℃程度であり、大きな差異ではないと言える。また、他の熱電対の測定結果より、０分から６０分程度までの鋼材温度は［重ね代部から離れた耐熱ロックウール被覆部］＜［重ね代部］＜［重ね代部から離れた耐火塗装部］の順になることが確認された。重ね代部の温度は耐火塗装部よりも低くなっているため、重ね代部が耐火性能上の弱点にはなっていないと言える。なお、耐火塗装部の温度が高くなった理由は、耐火塗装が大きな断熱性能を発揮するのは耐火塗料が発泡してからであり、発泡温度である２００〜３００℃に達するまでの断熱性能が低いためである。それに対して耐熱ロックウールは初期から断熱性能を発揮する。
【００３０】
同様に、図７（２時間耐火相当の被覆）について経過時間１２０分までの性状を見ると、［耐熱ロックウール先端部の鋼材温度］および［耐火塗装と無塗装部の境界における鋼板温度］は重ね代が大きいほど鋼材温度が低くなる傾向が見られる。１２０分時の温度差は５０℃程度であり、１時間耐火相当の場合と比べると差異が大きくなっている。また、他の熱電対の測定結果より、０分から９０分程度までの鋼材温度は、１時間耐火相当の被覆をした場合と同様に、［重ね代部から離れた耐熱ロックウール被覆部］＜［重ね代部］＜［重ね代部から離れた耐火塗装部］の順になることが確認された。また、９０分から１２０分の間に順番が入れ替わり［重ね代部から離れた耐火塗装部］＜［重ね代部］＜［重ね代部から離れた耐熱ロックウール被覆部］の順になることが確認された。いずれにしても、重ね代部の温度は耐火塗装部あるいは耐熱ロックウール部よりも低くなっているため、耐火性能上の弱点にはなっていないと言える。
【００３１】
以上説明したように、本発明に係る耐火被覆構造によれば、鋼材の表面の異なる領域をそれぞれ被覆する異種の耐火被覆材を備え、この異種の耐火被覆材の端部どうしが所定の重ね代を介して重ね合された耐火被覆構造であって、異種の耐火被覆材は、鋼材の表面の第一の領域に設けられて加熱により発泡する発泡性の耐火被覆材と、第一の領域に隣接する鋼材の表面の第二の領域に設けられて端部が発泡性の耐火被覆材の表面に対して接離自在に重ね合された非発泡性の耐火被覆材とからなるので、簡易に施工でき、かつ、異種耐火被覆材の境界部の耐火性能を確保することができる。
【００３２】
また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、発泡性の耐火被覆材が耐火塗料または耐火シートであり、非発泡性の耐火被覆材がロックウールであるので、簡易に施工でき、かつ、耐火塗料とロックウールの境界部の耐火性能を確保することができる。
【００３３】
また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、非発泡性の耐火被覆材の端部は、発泡性の耐火被覆材の発泡変位を拘束しない位置で鋼材の表面に固定されるので、発泡性の耐火被覆材の機能を阻害することなく境界部の耐火性能を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明に係る耐火被覆構造は、例えば、鋼材表面の異なる領域を被覆する耐火塗料と耐熱ロックウールなどの異種耐火被覆材の境界部の耐火性能を確保するのに有用であり、特に、簡易に施工するのに適している。
【符号の説明】
【００３５】
１０  耐火被覆構造
１２  鋼板（鋼材の表面）
１４  耐火塗料
１６  耐熱ロックウール
１４Ａ，１６Ａ  端部
１８  境界部
２０  溶接ピン
Ａ  領域（第一の領域）
Ｂ  領域（第二の領域）
Ｄ  距離
ｔ１，ｔ２  厚さ
Ｗ  重ね代
【図１】
2020139343.tif 000003
【図２】
2020139343.tif 000004
【図３】
2020139343.tif 000005
【図４】
2020139343.tif 000006
【図５】
2020139343.tif 000007
【図６】
2020139343.tif 000008
【図７】
2020139343.tif 000009