(57)【要約】【課題】高温の火災などの際、コンクリート構築物の柱や壁などの基材表面が湾曲している等の複雑な形状であっても、極めて容易に、また、より長時間かつ確実に建築物の安全性を確保する耐火構造を提供すること。【解決手段】基材表面に、雲母粉末又はバーミキュライト粒又は両者の混合物をポリマーセメントモルタルを介して層状に形成した。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に、雲母粉末又はバーミキュライト粒又は両者の混合物をポリマーセメントモルタルを介して層状に形成したことを特徴とする耐火構造。
【請求項２】
基材表面に、バーミキュライト粒を混練したモルタルをポリマーセメントモルタルを介して層状に形成したことを特徴とする耐火構造。
【請求項３】
基材表面に、バーミキュライト粒を混練したモルタルを焼結して板状に成形した板状部材をポリマーセメントモルタルを介して固着したことを特徴とする耐火構造。
【請求項４】
前記ポリマーセメントモルタルは、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、スチレン共重合体、及び乳化剤を主成分とする複合ポリマーエマルジョン中に、酸化珪素、酸化カルシウムを主成分とする主剤を混合して生成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐火構造。
【請求項５】
基材表面にポリマーセメントモルタルを塗布し、同ポリマーセメントモルタルの表面が半乾き状態のうちに雲母粉末又はバーミキュライト粒又は両者の混合物を吹き付け、ポリマーセメントモルタルを固化させることを特徴とする耐火構造の形成方法。
【請求項６】
基材表面にポリマーセメントモルタルを塗布し、ポリマーセメントモルタルの表面が半乾き状態のうちにバーミキュライト粒を混練したモルタルを吹き付け又はこて塗りし、このモルタルを前記ポリマーセメントモルタルと共に固化させることを特徴とする耐火構造の形成方法。
【請求項７】
基材表面にポリマーセメントモルタルを塗布し、バーミキュライト粒を混練したモルタルを焼結して板状に形成し、この板状に形成した板状部材を前記ポリマーセメントモルタルを介して前記基材表面に固着することを特徴とする耐火構造の形成方法。
【請求項８】
前記ポリマーセメントモルタルは、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、スチレン共重合体、及び乳化剤を主成分とする複合ポリマーエマルジョン中に、酸化珪素、酸化カルシウムを主成分とする主剤を混合して生成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の耐火構造の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、耐火構造、及びその形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリート構造物の耐火性を向上させたり、風化を防止したりする等の目的でコンクリート構造物の表面に塗料を塗布することが一般的に行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特に、建築物の火災等に対する安全性を確保するためにコンクリート構造物の表面に塗料を塗布するには、耐火性に優れた材料を使用する必要がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０７−０５４１２１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の塗料によっては、室内における火災等、約１０００度にも達する火災の際には、耐火能力が足りず安全性を確保できないという問題点があった。
【０００６】
また、コンクリート表面が複雑な形状の場合には、塗料を塗布させにくいという問題点もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１に係る本発明では、基材表面に、雲母粉末又はバーミキュライト粒又は両者の混合物をポリマーセメントモルタルを介して層状に形成した。
【０００８】
また、請求項２に係る本発明では、基材表面に、バーミキュライト粒を混練したモルタルをポリマーセメントモルタルを介して層状に形成した。
【０００９】
また、請求項３に係る本発明では、基材表面に、バーミキュライト粒を混練したモルタルを焼結して板状に成形した板状部材をポリマーセメントモルタルを介して固着した。
【００１０】
また、請求項４に係る本発明では、前記ポリマーセメントモルタルは、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、スチレン共重合体、及び乳化剤を主成分とする複合ポリマーエマルジョン中に、酸化珪素、酸化カルシウムを主成分とする主剤を混合して生成した。
【００１１】
また、請求項５に係る本発明では、基材表面にポリマーセメントモルタルを塗布し、同ポリマーセメントモルタルの表面が半乾き状態のうちに雲母粉末又はバーミキュライト粒又は両者の混合物を吹き付け、ポリマーセメントモルタルを固化させることとした。
【００１２】
また、請求項６に係る本発明では、基材表面にポリマーセメントモルタルを塗布し、ポリマーセメントモルタルの表面が半乾き状態のうちにバーミキュライト粒を混練したモルタルを吹き付け又はこて塗りし、このモルタルを前記ポリマーセメントモルタルと共に固化させることとした。
【００１３】
また、請求項７に係る本発明では、基材表面にポリマーセメントモルタルを塗布し、バーミキュライト粒を混練したモルタルを焼結して板状に形成し、この板状に形成した板状部材を前記ポリマーセメントモルタルを介して前記基材表面に固着することとした。
【００１４】
また、請求項８に係る本発明では、前記ポリマーセメントモルタルは、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、スチレン共重合体、及び乳化剤を主成分とする複合ポリマーエマルジョン中に、酸化珪素、酸化カルシウムを主成分とする主剤を混合して生成することとした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えばコンクリート構築物の柱や壁などの基材表面に、溶融点が約１５００℃と耐熱性の高い雲母粉末、又は溶融点が約１３１５℃と耐熱性の高いバーミキュライト粒、又は両者の混合物からなる耐火層を形成して耐火性を向上させ、火災等に対する安全性を確保するものであり、同耐火層はポリマーセメントモルタルを介して基材表面に形成している。
【００１６】
なお、基材としては、必ずしもコンクリートに限られるものではなく、本発明は、例えば鉄骨や鉄板等の基材に幅広く使用することができる。
【００１７】
前記ポリマーセメントモルタルは、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、スチレン共重合体、及び乳化剤を主成分とする複合ポリマーエマルジョン中に、酸化珪素、酸化カルシウムを主成分とする主剤を混合して生成したものを用いており、かかる成分からなるポリマーセメントモルタルとすることにより耐火層の基材表面への固着を容易かつ確実にしている。
【００１８】
次の表１に上記ポリマーセメントモルタルの性状と物性を示す。
【００１９】
表１
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【００２０】
ところで、ポリマーセメントモルタルとしては、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、及び乳化剤を主成分とするもののほか、さらに、スチレン共重合体を主成分として含有する複合ポリマーエマルジョン中に、前記の主剤を混入して生成したものも好適に用いることができる。
【００２１】
なお、上記各複合ポリマーエマルジョン中に含有される乳化剤としては、脂肪酸ソーダ石鹸が好適に用いられ、かかる脂肪酸ソーダ石鹸は、エマルジョンの安定化に寄与する。
【００２２】
また、主剤中には亜鉛華及びグリシンを混入することができる。
【００２３】
すなわち、亜鉛華（Ｚｎ０）  は各種重合体に対して架橋反応を起こして、基材と耐火層とを固着する材料としての強度を増大させることができ、また、グリシンは、各種重合体に対して硬化性を付与することができる。
【００２４】
ここで、上記したポリマーセメントモルタルを構成する上記複合ポリマーエマルジョン、及び、主剤の生成手順は以下の通りである。
（Ａ）複合ポリマーエマルジョン
（例１）まず、水に脂肪酸ソーダ石鹸を入れて溶解し、次に、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体ラテックスを徐々に加えて攪拌・混合し、次に、アクリル酸エステル−スチレン共重合体として、メタクリル酸シクロヘキシル−スチレン共重合体ラテックスを徐々に加えて攪拌・混合して各ポリマーの水中分散液とする。
（例２）この生成手順は、まず、水に脂肪酸ソーダ石鹸を入れて溶解し、次に、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体ラテックスを徐々に加えて攪拌・混合し、次に、スチレン共重合体ラテックスを徐々に加えて攪拌・混合し、次に、アクリル酸エステル共重合体としてメタクリル酸シクロヘキシル共重合体ラテックスを徐々に加えて攪拌・混合して各ポリマーの水中分散液とする。
【００２５】
なお、上記２例で用いた水は、蒸留水若しくは軟水とすることが好ましい。
（Ｂ）主剤
まず、珪砂を加熱処理して有機物を取り除き、粒度が５０〜１５０  ミクロンのものを分取し、この珪砂をミキサに投入し、白色セメントを徐々に加えて混合し、さらに、鉄粉（Ｆｅ３Ｏ４）、亜鉛華（ＺｎＯ）  、チタン白（ＴｉＯ２）、グリシンの順で加えながら均一になるように混合する。
【００２６】
ここで、耐火層は、コンクリートなどの基材表面を被覆するポリマーセメントモルタルが半乾きのときに雲母又はバーミキュライトを吹き付けて固化させることによって形成して、例えば、基材表面が湾曲しているような複雑な形状である場合においても容易に耐火層を基材表面に形成できるようにしている。
【００２７】
また、耐火層は、ポリマーセメントモルタルが半乾きのときにバーミキュライト、モルタル、及び水を混練して生成したものを基材表面に吹き付け、又はこてによって塗着させて固化させることによって形成することもできる。
【００２８】
また、耐火層は、雲母又はバーミキュライトをパネル状に成形し、それを焼結して得た耐火板をポリマーセメントモルタルにより基材表面に固着させて形成することもできる。
【００２９】
【実施例】
以下に図を参照しながら、本発明に係るコンクリート等からなる構造物Ａの耐火構造形成方法の実施例を示す。
【００３０】
（実施例１）
まず、複合ポリマーエマルジョンと主剤とを混合してポリマーセメントモルタル２を生成する。
【００３１】
その一例を挙げると、１９０ｇの複合ポリマーエマルジョンを容器に入れ、次に、１Ｋｇの主剤を徐々に加えながら３〜５分間攪拌して生成する。そして、さらに軟水を加えて攪拌して所望する施工粘度を確保する。
【００３２】
このときの複合ポリマーエマルジョンの組成は次の通りであった。
【００３３】
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また、主剤の組成は次の通りであった。
【００３４】
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なお、上記白色セメントの成分比は次の通りであった。
【００３５】
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このようにして得られたポリマーセメントモルタル２を、図１に示すように、対象となるコンクリートなどの基材１表面に被覆すると、ポリマーセメントモルタル２がコンクリートなどの基材１表面の微小孔中に充填され、８時間程度で硬化する。
【００３６】
かかるポリマーセメントモルタル２は表１に示したように優れた性質を有し、強力な固着力と耐久性を有するので、基材１表面から脱落したりすることがなく、かつ、基材１表面側のアルカリ度を高めながら、基材１表面と耐火層３とを長期的かつ確実に固着することができる。
【００３７】
なお、上記したポリマーセメントモルタル２の量はきわめて少量であり、実際の現場などでコンクリート構造物Ａの耐火構造を形成する場合は次の要領で行うとよい。
【００３８】
すなわち、あらかじめ缶体などに複合ポリマーエマルジョンを詰めるとともに、主剤を袋詰めして搬送容易な形態としておく。これはそのまま販売形態とすることもできる。
【００３９】
これらを現場に持ち込み、缶体に詰められた複合ポリマーエマルジョンと、袋に詰められた上記主剤とを、攪拌容器等に適切な配合比、例えば、上記のように複合ポリマーエマルジョンと主剤との配合比を１：５となるように投入し、ハンドミキサー等で充分に混合してポリマーセメントモルタル２を生成する。
【００４０】
なお、缶体に詰めた複合ポリマーエマルジョン中には、施工粘度となるようにあらかじめ軟水を加えているが、ハンドミキサーで攪拌中に、適量の軟水をさらに加えて粘度調整を行うこともできる。
【００４１】
そして、かかるポリマーセメントモルタル２が硬化し始める２０〜４０分の間（いわゆる「半乾き」の間）に、基材１表面の多数の微小孔中にポリマーセメントモルタル２を充填して被覆すると共に、同ポリマーセメントモルタル２に、耐火層３として耐火性の高い雲母粉末又はバーミキュライト粒又は両者の混合物を吹き付けて固化させる。
【００４２】
このように、本発明によれば、図４に示すように、基材１が複雑な形状であった場合においても、耐熱性の高い雲母等を吹き付けるだけで短時間かつ容易に耐火層３を形成し、構造物Ａの耐火性を向上することができるので、作業効率がきわめて良好となる。しかも、本発明はコンクリートなどの基材１が新設、または既設であるのに関わらず用いることができ、汎用性が高い。
【００４３】
なお、美装のために、これらのポリマーセメントモルタル２及び耐火層３の上からペイントしたりすることもできる。あるいは、あらかじめ主剤中に顔料を添加しておくこともできる。
【００４４】
ここで、耐火層３は、図２に示すように、ポリマーセメントモルタル２が半乾きのときにバーミキュライト粒、モルタル、及び水を混練して生成したものを吹き付け又はこて塗りして固化させることによって構造物Ａの表面を平坦に形成して、構造物Ａの美観を良くしながら耐火性を向上することもできる。
【００４５】
また、図３に示すように、耐火層３は、バーミキュライト粒を混練したモルタルをパネル状（板状）に焼結することによって耐火板４を成形し、その耐火板４をポリマーセメントモルタル２により基材１表面に固着させて形成し、より耐火性を向上することもできる。
【００４６】
（実施例２）
コンクリートなどの基材１表面と耐火層３との間に下記の組成を有するポリマーセメントモルタル２を介設して基材１表面と耐火層３とを固着する。
【００４７】
このときのポリマーセメントモルタル２を生成する複合ポリマーエマルジョンの組成は次の通りであった。
【００４８】
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また、主剤の組成は次の通りであった。
【００４９】
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上記ポリマーセメントモルタル２によって固着する基材１表面と耐火層３とは、実施例１同様に、長期的かつ確実に固着することができる。
【００５０】
なお、耐火層３は、本実施例においても実施例１同様に、バーミキュライト粒を混練したモルタルをパネル状（板状）に焼結することによって耐火板４を成形し、その耐火板４をポリマーセメントモルタル２により基材１表面に固着させて形成してもよいのはいうまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
（１）請求項１記載の本発明では、基材表面に、雲母粉末又はバーミキュライト粒又は両者の混合物をポリマーセメントモルタルを介して層状に形成したので、
より長時間かつ確実に基材の耐火性を向上する耐火層を形成することができる。したがって、高温の火災などの際にも建築物の安全性を確保することができる。
【００５２】
（２）請求項２記載の本発明では、基材表面に、バーミキュライト粒を混練したモルタルをポリマーセメントモルタルを介して層状に形成したので、この方法によっても、長期的かつ確実に基材の耐火性を向上する耐火層を形成することができる。したがって、高温の火災などの際にも建築物の安全性を確保することができる。
【００５３】
（３）請求項３記載の本発明では、基材表面に、バーミキュライト粒を混練したモルタルを焼結して板状に成形した板状部材をポリマーセメントモルタルを介して固着したので、より長期的かつ確実に基材の耐火性を向上する耐火層を形成することができる。したがって、高温の火災などの際にも建築物の安全性を確保することができる。
【００５４】
（４）請求項４記載の本発明では、前記ポリマーセメントモルタルは、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、スチレン共重合体、及び乳化剤を主成分とする複合ポリマーエマルジョン中に、酸化珪素、酸化カルシウムを主成分とする主剤を混合して生成したので、極めて高い固着力、引張強度、曲げ強度、耐水性、耐疲労性を有し、かつ柔軟性を有するので基材と耐火層とを長期的かつ確実に固着することができる。
【００５５】
（５）請求項５記載の本発明では、基材表面にポリマーセメントモルタルを塗布し、同ポリマーセメントモルタルの表面が半乾き状態のうちに雲母粉末又はバーミキュライト粒又は両者の混合物を吹き付け、ポリマーセメントモルタルを固化させることとしたので、基材表面が湾曲している等の複雑な形状であっても、極めて容易に耐火層を形成することができる。
【００５６】
（６）請求項６記載の本発明では、基材表面にポリマーセメントモルタルを塗布し、ポリマーセメントモルタルの表面が半乾き状態のうちにバーミキュライト粒を混練したモルタルを吹き付け又はこて塗りし、このモルタルを前記ポリマーセメントモルタルと共に固化させることとしたので、構造物の表面を平坦に形成して、構造物の美観を良くしながら長期的かつ確実に耐火性を向上することができる。
【００５７】
（７）請求項７記載の本発明では、基材表面にポリマーセメントモルタルを塗布し、バーミキュライト粒を混練したモルタルを焼結して板状に形成し、この板状に形成した板状部材を前記ポリマーセメントモルタルを介して前記基材表面に固着することとしたので、より長期的かつ確実に基材の耐火性を向上することができる。
【００５８】
（８）請求項８記載の本発明では、前記ポリマーセメントモルタルは、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、スチレン共重合体、及び乳化剤を主成分とする複合ポリマーエマルジョン中に、酸化珪素、酸化カルシウムを主成分とする主剤を混合して生成することとしたので、極めて高い固着力、引張強度、曲げ強度、耐水性、耐疲労性を有し、かつ柔軟性を有するので基材と耐火層とを長期的かつ確実に固着することができる。しかも、かかるポリマーセメントモルタルは体に無害であり、シックハウス等の発病を防止することができる。また、引火、爆発、中毒のおそれがないため、施工時の安全性も確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る耐火構造の側面視による断面説明図。
【図２】本発明に係る耐火構造の側面視による断面説明図。
【図３】本発明に係る耐火構造の側面視による断面説明図。
【図４】本発明に係る耐火構造の側面視による断面説明図。
【符号の説明】
Ａ  耐火構造
１  基材
２  ポリマーセメントモルタル
３  耐火層
４  耐火板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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