(57)【要約】【課題】コンクリート構造体を耐火被覆でき、かつ、コンクリート構造体の躯体として利用可能な強度を有する防爆耐火性被覆材を提供する。【解決手段】防爆耐火性被覆構造は、コンクリート構造体４の表面に、所定の高温で気化する有機繊維７とポリマーセメントモルタルとを所定の割合で配合して構築される防爆耐火性被覆層３を備える。防爆耐火性被覆層３は、有機繊維７とセメントと砂と水とポリマーとを含むポリマーセメントモルタルとを所定の割合で配合した防爆耐火性被覆材が硬化することにより形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造体を耐火被覆するための防爆耐火性被覆材であって、
セメントと砂と水とポリマーとを含むポリマーセメントモルタルと、所定の高温で気化する有機繊維とを所定の割合で配合してなることを特徴とする防爆耐火性被覆材。
【請求項２】
前記有機繊維は、ポリプロピレン繊維であることを特徴とする請求項１に記載の防爆耐火性被覆材。
【請求項３】
前記ポリプロピレン繊維の添加率は、前記ポリマーセメントモルタルに対して０．３〜４．０容積％であることを特徴とする請求項２に記載の防爆耐火性被覆材。
【請求項４】
前記ポリプロピレン繊維の繊度は、１７００ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする請求項２又は３に記載の防爆耐火性被覆材。
【請求項５】
前記ポリプロピレン繊維の長さは、２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の防爆耐火性被覆材。
【請求項６】
コンクリート構造体の爆裂を防止する防爆耐火性被覆構造であって、
セメントと砂と水とポリマーとを含むポリマーセメントモルタルと、所定の高温で気化する有機繊維とを所定の割合で配合して構築される防爆耐火性被覆層が前記コンクリート構造体の表面に設けられてなることを特徴とする防爆耐火性被覆構造。
【請求項７】
前記有機繊維は、その長手方向が前記コンクリート構造体の表面に対して１５°以上の角度を有するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の防爆耐火性被覆構造。
【請求項８】
前記防爆耐火性被覆層は、吹付け工法により形成されることを特徴とする請求項６又は７に記載の防爆耐火性被覆構造。
【請求項９】
前記吹付け工法は、前記コンクリート構造体の表面に対して７５°以下の斜め方向より吹き付けることを特徴とする請求項８に記載の防爆耐火性被覆構造。
【請求項１０】
コンクリート構造体を耐火被覆するための防爆耐火性被覆層の施工方法において、
セメントと砂と水とポリマーとを含むポリマーセメントモルタルと、所定の高温で気化する有機繊維とを所定の割合で配合してなる防爆耐火性被覆材を前記コンクリート構造体の表面に対して７５°以下の斜め方向より吹き付けることを特徴とする防爆耐火性被覆層の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造体を耐火被覆するための防爆耐火性被覆材、防爆耐火性被覆構造及び防爆耐火性被覆層の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造体が火災等で加熱されて高温になると、このコンクリート構造体の表層部が剥離して落下する爆裂現象が発生する。そのため、コンクリート構造体の表面に耐火被覆材料からなる耐火層を設けて、コンクリート構造体を高熱から保護する方法が用いられている。
【０００３】
従来より、例えば、水硬性セメントにバーミキュライト、ロックウール等の無機材を混合したものを吹付け機でコンクリート構造体の表面に吹き付けて、耐火層を設ける方法が実施されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献１ には、建築、構築物等の表面に、不燃性の金属薄板材間に軽量骨材を細密充填した合成樹脂発泡体を挟んだ耐火パネルを取り付けて耐火層とする方法が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２２０８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した水硬性セメントに無機材を混合して形成された耐火層や特許文献１に記載された耐火パネルの耐火層は、強度が小さく、構造材料として利用できないという問題点があった。
【０００６】
また、これららの耐火層は、コンクリート構造体の表面から所定の厚みを有するように設けられており、この厚みの分だけ、コンクリート構造体内の空間に対して張り出すので、コンクリート構造体内の利用可能な空間が狭くなるという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、コンクリート構造体を耐火被覆でき、かつ、コンクリート構造体の躯体として利用可能な強度を有する防爆耐火性被覆材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】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明の防爆耐火性被覆材は、コンクリート構造体を耐火被覆するための防爆耐火性被覆材であって、セメントと砂と水とポリマーとを含むポリマーセメントモルタルと、所定の高温で気化する有機繊維とを所定の割合で配合してなることを特徴とする（第１の発明）。
【０００９】
本発明による防爆耐火性被覆材によれば、所定の高温で気化する有機繊維を含むので、防爆耐火性被覆材により形成される防爆耐火性被覆層が火災等で加熱されて高温になると有機繊維が気化して微細な多数の空洞をつくるとともに、これらの空洞が連結して該空洞部と外部とを連通する亀裂が防爆耐火性被覆層に生じる。そして、この亀裂から防爆耐火性被覆層内の水蒸気を外部に排出するので爆裂を防止することができる。
【００１０】
また、防爆耐火性被覆材は、ポリマーセメントモルタルを含むので、防爆耐火性被覆材が硬化することにより形成される防爆耐火性被覆層は構造材料として利用可能な強度を有する。したがって、防爆耐火性被覆材により形成される防爆耐火性被覆層を含めてコンクリート構造体の設計が可能となる。つまり、コンクリート構造体内、例えば、トンネル内の内空を阻害しない。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記有機繊維は、ポリプロピレン繊維であることを特徴とする。  
本発明による防爆耐火性被覆材によれば、ポリプロピレン繊維は市販されているので、入手性が良い。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、前記ポリプロピレン繊維の添加率は、前記ポリマーセメントモルタルに対して０．３〜４．０容積％であることを特徴とする。  
本発明による防爆耐火性被覆材によれば、ポリプロピレン繊維の添加率は、ポリマーセメントモルタルに対して０．３〜４．０容積％であり、ワーカビリィティは良好である。
【００１３】
第４の発明は、第２又は第３の発明において、前記ポリプロピレン繊維の繊度は、１７００ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする。  
本発明による防爆耐火性被覆構造によれば、ポリプロピレン繊維の繊度が１７００ｄｔｅｘ以下なので、連通した亀裂を作るために必要な繊維の本数を確保できる。
【００１４】
第５の発明は、第２〜第４のいずれかの発明において、前記ポリプロピレン繊維の長さは、２０ｍｍ以下であることを特徴とする。  
本発明による防爆耐火性被覆構造によれば、ポリプロピレン繊維の繊維長が２０ｍｍ以下なので、ワーカビリィティは良好である。
【００１５】
第６の発明の防爆耐火性被覆構造は、コンクリート構造体の爆裂を防止する構造であって、セメントと砂と水とポリマーとを含むポリマーセメントモルタルと、所定の高温で気化する有機繊維とを所定の割合で配合して構築される防爆耐火性被覆層が前記コンクリート構造体の表面に設けられてなることを特徴とする。  
本発明による防爆耐火性被覆構造によれば、防爆耐火性被覆層内に所定の高温で気化する有機繊維を含むので、火災等で加熱されて高温になると有機繊維が気化して微細な多数の空洞をつくるとともに、これらの空洞が連結して該空洞部と外部とを連通する亀裂が生じる。そして、この亀裂から防爆耐火性被覆層内の水蒸気を外部に排出するので爆裂を防止することができる。  
また、ポリマーセメントモルタルを含むので、該ポリマーセメントモルタルが硬化した後の防爆耐火性被覆層は構造材料として利用可能な強度を有する。したがって、防爆耐火性被覆層を含めてコンクリート構造体の設計が可能となる。つまり、コンクリート構造体内の内空を阻害しない。
【００１６】
第７の発明は、第６の発明において、前記有機繊維は、その長手方向が前記コンクリート構造体の表面に対して１５°以上の角度を有するように配置されていることを特徴とする。  
本発明による防爆耐火性被覆構造によれば、有機繊維は、その長手方向がコンクリート構造体の表面に対して１５°以上の角度を有するように配置されているので、防爆耐火性被覆層内に形成される亀裂の向きを有機繊維の長手方向の向きと同じにすることができる。従来は、有機繊維がコンクリート構造体の表面に対して略平行に配置されていたので、防爆耐火性被覆層が火災等で加熱されて高温になると、亀裂がコンクリート構造体の表面に対して略平行に形成され、防爆耐火性被覆層の表層部が層状に剥離していたが、本発明による防爆耐火性被覆構造によれば、上述したように、亀裂の向きがコンクリート構造体の表面に対して１５°以上に形成されて外部と連通するので、防爆耐火性被覆層の表層部が層状に剥離することを防ぎ、爆裂を防止することができる。
【００１７】
第８の発明は、第６又は第７のいずれかの発明において、前記防爆耐火性被覆層は、吹付け工法により形成されることを特徴とする。  
本発明による防爆耐火性被覆構造によれば、吹付け工法により形成されるので、工期が短縮でき、構造体コンクリートの表面形状にあわせた付着力の高い断面修復及び補強が可能となる。
【００１８】
第９の発明は、第８の発明において、前記吹付け工法は、前記コンクリート構造体の表面に対して７５°以下の斜め方向より吹き付けることを特徴とする。  
本発明による防爆耐火性被覆構造によれば、コンクリート構造体の表面に対して７５°以下の斜め方向より吹き付けることにより有機繊維をコンクリート構造体の表面に対して１５°以上の角度を有するように配置することができる。
【００１９】
第１０の発明の防爆耐火性被覆層の施工方法は、コンクリート構造体を耐火被覆するための防爆耐火性被覆層の施工方法において、セメントと砂と水とポリマーとを含むポリマーセメントモルタルと、所定の高温で気化する有機繊維とを所定の割合で配合してなる防爆耐火性被覆材を前記コンクリート構造体の表面に対して７５°以下の斜め方向より吹き付けることを特徴とする。  
本発明による防爆耐火性被覆層の施工方法によれば、コンクリート構造体の表面に対して７５°以下の斜め方向より吹き付けることにより有機繊維をコンクリート構造体の表面に対して１５°以上の角度を有するように配置することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の防爆耐火性被覆材を用いることにより、この防爆耐火性被覆材により形成される防爆耐火性被覆層は、防爆耐火性を有し、かつ、構造材料としての強度を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る防爆耐火性被覆構造の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る防爆耐火性被覆構造１を示す断面図である。図１に示すように、防爆耐火性被覆構造１は、コンクリート構造体４の表面に、防爆耐火性被覆材が硬化することにより形成される防爆耐火性被覆層３を備える。
【００２３】
防爆耐火性被覆材は、所定の高温（火災時等に防爆耐火性被覆層３が達すると想定される温度で、例えば、２５０℃〜５００℃程度）で気化する有機繊維７とセメントと砂と水とポリマーとを含むポリマーセメントモルタルとを所定の割合で配合することにより製造される。
【００２４】
ポリマーセメントモルタルは、セメントと砂と水とポリマーとを配合したものであり、ＪＩＳ規格等にしたがって製造される。本実施形態においては、ポリマーセメントモルタルは、ポリマーである酢酸ビニル・アクリル等の共重合樹脂を主成分とした再乳化粉末樹脂を含むプレミックス材料を使用した。
【００２５】
有機繊維７は、紐状のポリプロピレン繊維を用いる。ポリプロピレン繊維は、２５０℃〜５００℃で気化する。  
ポリプロピレン繊維７の添加率は、ポリマーセメントモルタルに対して０．３〜４．０容積％の範囲内にする。ポリプロピレン繊維７の繊度を１７００ｄｔｅｘ以下にすることで、連通した亀裂を作るために必要な繊維の本数を確保でき、長さを２０ｍｍ以下にする（詳細は後述する）ことで、良好な施工性を得ることができる。
【００２６】
防爆耐火性被覆層３は、コンクリート構造体４の表面に対して７５°以下の斜め方向より吹き付ける吹付け工法により形成される。また、防爆耐火性被覆層３は、ポリマーセメントモルタルが主成分なので、構造体としての強度を有する（詳細は後述する）。
【００２７】
次に、この吹付け工法について説明する。まず、本実施形態に係る防爆耐火性被覆材の製造方法を説明し、次に、この防爆耐火性被覆材の吹付け方法を説明する。
【００２８】
図２は、本実施形態に係る防爆耐火性被覆材の製造方法を示すフロー図である。図２に示すように、まず、ミキサー１１（図３に示す）内に規定量の水を投入し、この水の中にプレミックス材料を添加して低速で１８０秒間練り混ぜて、ポリマーセメントモルタルを製造する。次に、ミキサー１１内にポリプロピレン繊維７を添加して低速で６０秒間練り混ぜることにより防爆耐火性被覆材が製造される。
【００２９】
図３は、本実施形態における吹付けシステム１０を示す図である。図３に示すように、吹付けシステム１０は、プレミックス材料と水とポリプロピレン繊維７とを練り混ぜて防爆耐火性被覆材を製造するためのミキサー１１と、防爆耐火性被覆材を吹付けノズル１３に供給するためのモルタルポンプ１２と、モルタルポンプ１２から供給される防爆耐火性被覆材を吹付けノズル１３に送給するための圧送管１４と、急結剤を貯留する急結剤タンク１５と、急結剤タンク１５内の急結剤を吹付けノズル１３に供給するための急結剤ポンプ１６と、防爆耐火性被覆材をコンクリート構造体４に吹き付ける圧縮空気を吹付けノズル１３に供給するためのコンプレッサー１７とを備える。
【００３０】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本実施形態に係る吹付け方法を示す図である。図４（ａ）に示すように、防爆耐火性被覆材をコンクリート構造体４の表面に対して７５°以下の斜め方向より吹き付けて、この吹き付けた防爆耐火性被覆材が表面から垂れない程度の厚さを有するとともに、吹き付ける方向に対して略垂直の角度を有する斜層３ｃを表面に作製する。斜層３ｃの厚さは、気温、湿度等の条件により各現場で適宜決定する。このとき、ポリプロピレン繊維７は、斜層３ｃ内に、その長手方向が吹付け方向に対して略垂直になるように配置されるので、図４（ｂ）に示すように、吹付け作業をコンクリート構造体４の表面に対して７５°以下の斜め方向から吹き付けることにより、図４（ｃ）に示すように、プロピレン繊維７の長手方向がコンクリート構造体４の表面に対して１５°以上１６５°以下の角度で斜めになるように配置できる。
【００３１】
１つの斜層３ｃをコンクリート構造体４の表面に作製したら、さらに防爆耐火性被覆材を吹き付けて、この斜層３ｃに積層するように、新たな斜層３ｃを作製する。そして、この作業を連続して実施し、表面に沿って複数の斜層３ｃを作製することにより、防爆耐火性被覆層３が形成される。
【００３２】
上述した吹付け工法により、ポリプロピレン繊維７は、防爆耐火性被覆層３内に、その長手方向がコンクリート構造体４の表面に対して斜めに配置される。
【００３３】
また、ポリプロピレン繊維７は、火災時の熱で気化して防爆耐火性被覆層３内に微細な多数の空洞をつくる。そして、ポリプロピレン繊維７の気体が膨張することによりポリプロピレン繊維７の長手方向に、つまり、コンクリート構造体４の表面に対して１５°以上の角度で防爆耐火性被覆層３内の空洞間にひびが入り、空洞同士が連通して、防爆耐火性被覆層３内に空洞と外部とを連通する亀裂が生じる。この亀裂は、防爆耐火性被覆層３内の水蒸気を外部に排出するとともに、防爆耐火性被覆層３の表層部の熱膨張力を緩和する役割を果たし、その表層部の剥離を防止する。
【００３４】
次に、防爆耐火性被覆材に添加するポリプロピレン繊維７の長さ、繊度について、及びポリプロピレン繊維７を含む防爆耐火性被覆層３を備えたコンクリート構造体４の強度について検討した。最初に、ポリプロピレン繊維７の長さ、繊度についての検討結果を説明し、次に、コンクリート構造体４の強度についての検討結果を説明する。
【００３５】
図５は、本実施形態に係るポリプロピレン繊維７の繊度及び長さを示す一覧図である。図５に示すように、繊度及び長さの異なる６種類のポリプロピレン繊維７を用いて複数の防爆耐火性被覆材を作製し、それぞれのモルタルフローを測定して施工性について検討した。具体的には、繊度、長さがそれぞれ２．２ｄｔｅｘ×１０ｍｍ、１３ｄｔｅｘ×６ｍｍ、１３ｄｔｅｘ×１２ｍｍ、１７ｄｔｅｘ×１０ｍｍ、１７ｄｔｅｘ×２０ｍｍ、１７００ｄｔｅｘ×２０ｍｍのポリプロピレン繊維７を用いた。
【００３６】
これらのポリプロピレン繊維７とポリマーセメントモルタルとを図２で示した試験用手順で練り混ぜて、防爆耐火性被覆材を製造した。防爆耐火性被覆材は、図６に示すように、水結合材比：３８．０％、砂結合材比：１．９、ポリマー結合材比：５％、ポリプロピレン繊維７添加量：１．０容積％の配合割合とした。
【００３７】
ポリプロピレン繊維７の繊度及び長さを検討する際において、吹付け時に、モルタルポンプ１２から吹付けノズル１３まで防爆耐火性被覆材を圧送すると圧送管１４（図３に示す）の吹付けノズル１３の先端で内径が減少してポリプロピレン繊維７が詰まってしまい、圧送管１４が閉塞する可能性がある。そこで、モルタルフローの判断基準を、本実施形態においては、１５打値で１７０ｍｍとし、モルタルフローが１７０ｍｍ以上であれば、防爆耐火性被覆材は吹き付けに必要な流動性を確保できている良好な状態であるとした。モルタルフローは防爆耐火性被覆材を製造後、直ちに測定した。
【００３８】
図７は、本実施形態におけるポリプロピレン繊維７の長さとモルタルフローとの関係を示す図で、図８は、本実施形態におけるポリプロピレン繊維７の繊度とモルタルフローとの関係を示す図である。
【００３９】
図７に示すように、繊維の長さが長くなるとモルタルを拘束する力が増大するので、モルタルフローが低下している。  
繊度が１７００ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維７は、繊維の本数が大幅に減少するので、１３ｄｔｅｘや１７ｄｔｅｘの示す曲線よりも、モルタルフローが大きく上回っている。  
本実施形態においては、ポリプロピレン繊維７の長さは、モルタルフローが１７０ｍｍ以上になる２０ｍｍ以下とした。
【００４０】
図８に示すように、繊度が小さくなると同じ容積の繊維量においては、繊維の本数が増加し、繊維を拘束する力が増大するので、モルタルフローが低下している。  
繊度が２．２ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維７は、モルタルフローが１７０ｍｍよりも小さくなるので、これを用いた吹付け作業は困難である。  
本実施形態においては、ポリプロピレン繊維７の繊度は、モルタルフローが１７０ｍｍ以上になる１０ｄｔｅｘ以上とした。
【００４１】
次に、ポリプロピレン繊維７を含む防爆耐火性被覆層３を備えたコンクリート構造体４の強度についての検討結果を説明する。
【００４２】
ポリプロピレン繊維７を含む防爆耐火性被覆材からなる防爆耐火性被覆層３をコンクリート構造体４の表面に備えた試験体を製作し、この試験体を所定の加熱条件にしたがって加熱する耐火試験を実施し、加熱後の試験体の耐荷性能を確認した。また、耐火試験後の試験体の強度についてコンクリート構造体のみからなり、耐火試験を実施しない比較試験体の耐荷性能と比較した。
【００４３】
図９は、試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３及び比較試験体Ｎｏ．４の実験条件を示す一覧図である。また、図１０は、試験体Ｎｏ．１の形状を示す図で、図１１は、試験体Ｎｏ．２及び試験体Ｎｏ．３の形状を示す図である。
【００４４】
図９〜図１１に示すように、防爆耐火性被覆層の厚さ及びポリプロピレン繊維の添加量の異なる３種類の試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３を製作した。  
試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、及びＮｏ．３は、コンクリート構造体４と、該コンクリート構造体４の表面に積層するように設けられる防爆耐火性被覆層３と、コンクリート構造体４内に配筋される鉄筋等の鋼材５と、試験体２内に複数設置される温度センサー６（図１３、図１４に示す）とから構成される。また、比較試験体Ｎｏ．４は、防爆耐火性被覆層３を備えていないコンクリート構造体４のみからなる。
【００４５】
図１２は、試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３及び比較試験体Ｎｏ．４の配合条件及び品質を示す一覧図である。
【００４６】
図１２に示すように、セメントと砂と水とポリマーとポリプロピレン繊維７とをそれぞれ所定の割合で配合して試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３用の防爆耐火性被覆材を作製した。また、セメントと水と骨材等をそれぞれ所定の割合で配合して試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３及び比較試験体Ｎｏ．４のコンクリート構造体４用のコンクリートを作製した。  
そして、上記の防爆耐火性被覆材を上述した吹付け方法でコンクリート構造体４に吹き付けて試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３をそれぞれ作製した。
【００４７】
図１３は、試験体Ｎｏ．１内に設置した温度センサー６の位置を示す図で、図１４は、試験体Ｎｏ．２及び試験体Ｎｏ．３内に設置した温度センサー６の位置を示す図である。
【００４８】
図１３に示すように、試験体Ｎｏ．１内には、試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３を加熱する際の加熱面３ａとなる防爆耐火性被覆層３の表面より、例えば、０、２５、５０、１００、２００、３００ｍｍの深さ位置に温度センサー６を設置した。  
また、図１４に示すように、試験体Ｎｏ．２及びＮｏ．３内には、加熱面３ａより、例えば、０、５０、１００、１５０、２００、３００、４００、５００ｍｍの深さ位置に温度センサー６を設置した。
【００４９】
図１５は、試験体Ｎｏ．１の耐火試験方法を示す概略図で、図１６は、試験体Ｎｏ．２及び試験体Ｎｏ．３の耐火試験方法を示す概略図である。また、図１７は、本耐火試験における加熱方法のＲＡＢＴ加熱曲線を示す図である。  
図１５及び図１６に示すように、試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３を耐火炉の上部にそれぞれ設置し、試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の加熱面３ａを加熱した。  
加熱方法は、トンネル火災を想定して、図１７に示すように、加熱開始後５分間で１２００℃まで昇温するＲＡＢＴ曲線にしたがって加熱した。
【００５０】
図１８〜図２０は、それぞれ耐火試験後の試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の状態を示す図である。
【００５１】
また、図２１〜図２３は、それぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の爆裂深さの分布状態を示す図である。
【００５２】
そして、図２４〜図２６は、それぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３内に設置した温度センサー６の測定結果を示す図である。以下、各試験結果について考察する。
【００５３】
＜試験体Ｎｏ．１について＞
図１８及び図２１に示すように、試験体Ｎｏ．１は、加熱面３ａ全体に激しい爆裂が生じ、防爆耐火性被覆層３内に設けた鉄筋が露出した。爆裂による損傷の深さは、最大で５９ｍｍ、平均で３２ｍｍであった。  
また、図２４に示すように、試験体Ｎｏ．１の深さ０ｍｍ（＝加熱面３ａ）及び深さ２５ｍｍの位置の温度が加熱を開始してから数分で急激に上昇しているので、加熱開始後、数分で表層部に爆裂が生じている。また、深さ５０ｍｍの位置の温度は、加熱を開始してから１５分経過後に急上昇しているので、爆裂が断続的に深さ方向に進行している。  
加熱開始後、数分で最初の爆裂が発生し、その後も断続的に発生したので、１５分が経過した段階で加熱を中止した。
【００５４】
＜試験体Ｎｏ．２について＞
図１９及び図２２に示すように、試験体Ｎｏ．２は、加熱面３ａ全体に激しい爆裂が生じたが、試験体Ｎｏ．１よりも損傷は少なかった。爆裂による損傷の深さは、最大で５７ｍｍ、平均で２６ｍｍであった。
【００５５】
図２５に示すように、試験体Ｎｏ．２の深さ０ｍｍ（＝加熱面３ａ）の位置の温度が加熱を開始してから３分前後で急激に上昇しているので、加熱開始後、数分で表面付近に爆裂が生じている。また、試験体Ｎｏ．２の深さ５０〜１００ｍｍの間の温度は、加熱を開始してから１０分前後で上昇していることから、爆裂が深さ方向に進行していることがわかる。
【００５６】
試験体Ｎｏ．２の深さ５０ｍｍの位置（＝防爆耐火性被覆層３とコンクリート構造体４とが接する積層面３ｂ）の温度は、７０分前後まで１００℃の状態が継続し、７０分経過後に４００℃まで上昇してコンクリート構造体４の耐熱温度である３００℃を超えている。したがって、コンクリート構造体４の表面部の強度は低下していると考えられる。
【００５７】
＜試験体Ｎｏ．３について＞
図２０及び図２３に示すように、試験体Ｎｏ．３は、爆裂が生じなかった。  
また、図２６に示すように、試験体Ｎｏ．３の各深さ位置の温度は穏やかな上昇曲線を示し、急激な温度変化や特異点が認められないので、爆裂は発生していないことが確認された。  
そこで、爆裂を生じなかった試験体Ｎｏ．３における深さ方向の最高温度の分布を確認する。
【００５８】
図２７は、試験体Ｎｏ．３の深さと最高温度との関係を示す図である。  
図２７に示すように、コンクリート構造体４の耐熱温度である３００℃に達する深さは４５．４ｍｍなので、５０ｍｍの厚さの防爆耐火性被覆層３を備えている試験体Ｎｏ．３のコンクリート構造体４の積層面３ｂの履歴温度はコンクリートの耐熱温度以下である。したがって、コンクリート構造体４の強度は低下していないと考えられる。  
そこで、試験体Ｎｏ．３について、耐火試験後の耐荷性能を確認するために、静的２点曲げ載荷試験を行い、試験体Ｎｏ．３の耐力及び変形性について検証した。
【００５９】
図２８は、上記の曲げ載荷試験を示す概略図である。図２８に示すように、試験体Ｎｏ．３の加熱面３ａを圧縮側にして曲げ載荷試験を行い、載荷荷重及び中央部の変位量を測定した。また、耐火試験を実施していない比較試験体Ｎｏ．４についても試験体Ｎｏ．３と同様の曲げ載荷試験を行い、試験体Ｎｏ．３の測定結果と比較した。
【００６０】
図２９は、曲げ載荷試験により得られた試験体Ｎｏ．３及び比較試験体Ｎｏ．４の載荷荷重と変位量の関係を示す図である。  
図２９に示すように、試験体Ｎｏ．３、比較試験体Ｎｏ．４は、それぞれ変位量が１２５ｍｍ付近、９５ｍｍ付近まで耐力を維持している。また、試験体Ｎｏ．３と比較試験体Ｎｏ．４との最大耐力は、ほぼ同程度の値を示した。つまり、試験体Ｎｏ．３は、比較試験体Ｎｏ．４と同程度の強度を有している。  
したがって、試験体Ｎｏ．３の防爆耐火性被覆層３は、爆裂を抑制するとともに、コンクリート構造体４への熱の伝達を防止し、かつ、構造体材料としての機能を備えている。
【００６１】
以上説明した本実施形態における防爆耐火性被覆材によれば、所定の高温で気化するポリプロピレン繊維７を含むので、防爆耐火性被覆材により形成される防爆耐火性被覆層３が火災等で加熱されて高温になるとポリプロピレン繊維７が気化して微細な多数の空洞をつくるとともに、ポリプロピレン繊維７の気体が膨張することにより空洞間にひびが入り、空洞同士が連通して、防爆耐火性被覆層３内に空洞と外部とを連通する亀裂が生じる。この亀裂は、防爆耐火性被覆層３内の水蒸気を外部に排出するとともに、防爆耐火性被覆層３の表層部の熱膨張力を緩和する役割を果たし、その表層部の剥離を防止する。
【００６２】
また、防爆耐火性被覆材は、ポリマーセメントモルタルを含むので、防爆耐火性被覆材が硬化することにより形成される防爆耐火性被覆層は構造材料として利用可能な強度を有する。したがって、防爆耐火性被覆材により形成される防爆耐火性被覆層３を含めてコンクリート構造体４の設計が可能となる。つまり、コンクリート構造体４内の内空を拡くすることができる。
【００６３】
ポリプロピレン繊維７の添加率は、ポリマーセメントモルタルに対して０．３〜４．０容積％なので、ワーカビリィティは良好である。ポリプロピレン繊維７の添加率がその範囲内において、高くなるとコンクリートの施工性が低下するが、ポリプロピレン繊維７の繊度を１７００ｄｔｅｘ以下にすることで、連通した亀裂を作るために必要な繊維の本数を確保でき、長さを２０ｍｍ以下にすることで、良好な施工性を得ることができる。そして、ポリプロピレン繊維７は市販されているので、入手性が良い。
【００６４】
また、コンクリート構造体４の表面に対して７５°以下の斜め方向より防爆耐火性被覆材を吹き付けることによりポリプロピレン繊維７をコンクリート構造体４の表面に対して１５°以上の角度を有するように配置することができる。
【００６５】
そして、ポリプロピレン繊維７は、その長手方向がコンクリート構造体４の表面に対して１５°以上の角度を有するように配置されているので、防爆耐火性被覆層３内に形成される亀裂の向きをポリプロピレン繊維７の長手方向の向きと同じにすることができる。従来は、ポリプロピレン繊維が７コンクリート構造体４の表面に対して略平行に配置されていたので、防爆耐火性被覆層３が火災等で加熱されて高温になると、亀裂がコンクリート構造体４の表面に対して略平行に形成され、防爆耐火性被覆層３の表層部が層状に剥離していたが、防爆耐火性被覆構造１によれば、上述したように、亀裂の向きがコンクリート構造体４の表面に対して１５°以上に形成されて外部と連通するので、防爆耐火性被覆層３の表層部が層状に剥離することを防ぎ、爆裂をより効果的に防止することができる。
【００６６】
本実施形態においては、加熱方法として、一般的に行われているＲＡＢＴ曲線に基づく加熱方法を採用したが、これに限定されるものではなく、現場条件等に応じて他の加熱方法を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に係る防爆耐火性被覆構造を示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る防爆耐火性被覆材の製造方法を示すフロー図である。
【図３】本実施形態における吹付けシステムを示す図である。
【図４】本実施形態に係る吹付け方法を示す図である。
【図５】本実施形態に係るポリプロピレン繊維の繊度及び長さを示す一覧図である。
【図６】本実施形態に係る防爆耐火性被覆材の配合割合を示す図である。
【図７】本実施形態におけるポリプロピレン繊維の長さとモルタルフローとの関係を示す図である。
【図８】本実施形態におけるポリプロピレン繊維の繊度とモルタルフローとの関係を示す図である。
【図９】試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３及び比較試験体Ｎｏ．４の条件を示す一覧図である。
【図１０】試験体Ｎｏ．１の形状を示す図である。
【図１１】試験体Ｎｏ．２及び試験体Ｎｏ．３の形状を示す図である。
【図１２】試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３及び比較試験体Ｎｏ．４の配合条件及び品質を示す一覧図である。
【図１３】試験体Ｎｏ．１内に設置した温度センサーの位置を示す図である。
【図１４】試験体Ｎｏ．２及び試験体Ｎｏ．３内に設置した温度センサーの位置を示す図である。
【図１５】試験体Ｎｏ．１の耐火試験方法を示す概略図である。
【図１６】試験体Ｎｏ．２及び試験体Ｎｏ．３の耐火試験方法を示す概略図である。
【図１７】本耐火試験における加熱方法のＲＡＢＴ加熱曲線を示す図である。
【図１８】耐火試験後の試験体Ｎｏ．１の状態を示す図である。
【図１９】耐火試験後の試験体Ｎｏ．２の状態を示す図である。
【図２０】耐火試験後の試験体Ｎｏ．３の状態を示す図である。
【図２１】試験体Ｎｏ．１の爆裂深さの分布状態を示す図である。
【図２２】試験体Ｎｏ．２の爆裂深さの分布状態を示す図である。
【図２３】試験体Ｎｏ．３の爆裂深さの分布状態を示す図である。
【図２４】試験体Ｎｏ．１内に設置した温度センサーの測定結果を示す図である。
【図２５】試験体Ｎｏ．２内に設置した温度センサーの測定結果を示す図である。
【図２６】試験体Ｎｏ．３内に設置した温度センサーの測定結果を示す図である。
【図２７】試験体Ｎｏ．３の深さと最高温度との関係を示す図である。
【図２８】曲げ載荷試験を示す概略図である。
【図２９】曲げ載荷試験により得られた試験体Ｎｏ．３及び比較試験体Ｎｏ．４の載荷荷重と変位量の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  防爆耐火性被覆構造                ２  試験体
３  防爆耐火性被覆層                  ３ａ  加熱面
３ｂ  積層面                          ３ｃ  斜層
４  コンクリート構造体                ５  鋼材
６  温度センサー                      ７  有機繊維（＝ポリプロピレン繊維）
１０  吹付けシステム                  １１  ミキサー
１２  モルタルポンプ                  １３  吹付けノズル
１４  圧送管                          １５  急結剤タンク
１６  急結剤ポンプ                    １７  コンプレッサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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