JP6939749B2 - 耐火被覆部材、耐火被覆構造、耐火被覆部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼構造物の表面を被覆するための耐火被覆部材、耐火被覆構造、耐火被覆部材の製造方法に関する。

建築物では火災による倒壊及び延焼を防止するために主要構造部に耐火性能が要求され、鋼構造建物では鋼材が火災で高温になると強度が低下し倒壊の恐れがあるため耐火被覆がなされる。

耐火被覆材には不燃材が用いられ、その種類は、吹付け耐火被覆材、強化石膏ボード、耐火塗料等多種多様である。吹付け耐火被覆材は現場で鉄骨構造体に吹き付ける耐火被覆材であり、吹付けロックウールがこれにあたる。吹付けロックウールは、ロックウール粒状綿を主原料とし、硬化材としてのセメント、水からなり、これらの混合物を現場で鉄骨構造体に専用の吹付け機で吹き付ける。

耐火被覆は使用材料により工法、費用、性能が異なるが、吹付け耐火被覆材は基本的に原料が安価であることと、吹き付けるだけの施工であるため施工が楽というメリットがある。一方で、現場の養生、硬化の待機等で時間がかかる、耐火被覆層の厚さにムラが生じ十分な耐火性を発揮できない恐れがある、別途化粧材を取り付ける必要があるといったデメリットがある。

強化石膏ボード、ケイ酸カルシウム板など、板状の耐火被覆材による耐火被覆は吹付け耐火被覆材ほど時間がかからず、被覆厚さの管理も容易であるというメリットがある一方で、費用が高額になるというデメリットがある。吹付けロックウール耐火被覆工法とケイ酸カルシウム板による耐火被覆工法では、ケイ酸カルシウム板による耐火被覆工法の方が約2倍の費用がかかる。

耐火被覆方法の具体例として、特許文献１には、石膏ボード、断熱膨張シート、金属板からなるユニット部材による耐火鉄骨被覆体が提案されている。
また、特許文献２では、不燃性材料と熱膨張性耐火材による複合構造の耐火被覆構造が提案されている。

特開２０００−１７０２８３号公報 特開２００２−７０２０８号公報

特許文献１の耐火鉄骨被覆体は施工が簡易であるというメリットはあるが、ユニット部材のリベット接合部材が飛び出した形状となり化粧材を付ける場合に邪魔になること、熱膨張シートは材料費が高いため費用が高くつくこと等のデメリットがある。

また、特許文献２の耐火被覆構造は、施工性、生産性に優れるといったメリットはあるが、熱膨張性耐火材は材料費が非常に高く、費用が高くつくというデメリットがある。
以上のように、従来提案されているものは、施工性の改善というメリットはあるが、費用が高くつくという問題がある。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、施工性に優れると共にコスト低減もできるという、施工性とコスト低減の両立ができる耐火被覆部材、耐火被覆構造、耐火被覆部材の製造方法を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る耐火被覆部材は、ロックウールを固化材で板状に固化してなる板状体と、該板状体の側面の少なくとも一部を覆うように設けられてビス留めするための不燃材からなる接合部材とを有することを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記板状体の内部に設けられて前記板状体に定着されたシート状の定着部材を有し、該定着部材と前記接合部材が接合されていることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記板状体は上辺と下辺を有し、上辺と下辺に相欠継ぎ用の段部を有することを特徴とするものである。

（４）また、本発明に係る耐火被覆構造は、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の耐火被覆部材を複数枚、被覆対象である構造物の周囲を囲むように配置し、隣り合う耐火被覆部材に跨るように連結具を配置して、該連結具と前記接合部材をビス留めすることで隣接する耐火被覆部材を連結してなることを特徴とするものである。

（５）また、上記（４）に記載のものにおいて、隣り合う板状体間にシート状の耐火材を挟むように配置したことを特徴とするものである。

（６）また、構造物の耐火被覆部材の製造方法であって、
ロックウール、固化材、水の混合物を有底枠状の型枠に吹付けるロックウール吹付け工程と、吹付けられた前記混合物を圧密する圧密工程と、前記混合物が硬化した後に型枠を外す型枠外し工程とを備えたことを特徴とするものである。

（７）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記ロックウール吹付け工程は、厚み方向の途中までの吹付けを行う第１ロックウール吹付け工程と、残りのロックウールを吹付ける第２ロックウール吹付け工程を有し、
前記圧密工程は、第１圧密工程と、第２圧密工程を有し、
第１ロックウール吹付け工程の後に第１圧密工程を行い、
該第１圧密工程の後、不燃材からなる接合部材が接合されたシート状の定着部材を配設する定着部材配設工程をさらに有し、
該定着部材配設工程の後、前記第２ロックウール吹付け工程を行い、その後第２圧密工程を行うことを特徴とするものである。

本発明に係る耐火被覆部材は、ロックウールを固化材で板状に固化してなる板状体と、該板状体の側面の少なくとも一部を覆うように設けられてビス留めするための不燃材からなる接合部材とを有することにより、施工性に優れると共にコスト低減もできるという、施工性とコスト低減の両立が実現されている。

本発明の実施の形態１に係る耐火被覆部材の説明図であって、図１（ａ）が平面図、図１（ｂ）が正面図、図１（ｃ）が側面図である。 図１に示す耐火被覆部材によって構成された耐火被覆構造の説明図である。 図２に示した耐火被覆構造における隣接する耐火被覆部材の接合方法の説明図である。 図３の他の態様の説明図である。 図１の他の態様の説明図である。 実施の形態２において用いる型枠の説明図であって、図６（ｂ）が平面図、図６（ａ）が図６（ｂ）の矢視Ａ−Ａ断面図である。 実施の形態２における耐火被覆部材の製造方法の説明図である。

［実施の形態１］
本実施の形態に係る耐火被覆部材１は、図１に示すように、ロックウールを固化材で板状に固化してなる板状体３と、板状体３の側面の少なくとも一部を覆うように設けられてビス留めするための不燃材からなる接合部材５と、接合部材５に連結されると共に板状体３の内部に設けられて板状体３に定着されたシート状の定着部材７を有している。
以下、各構成を詳細に説明する。

＜板状体＞
板状体３は、吹付けロックウールの原料となるロックウール（ロックウール粒状綿）、固化材の一例としてのセメント、水の混合物が硬化してなるものである。具体的な製造方法の詳細は、実施の形態２で説明するが、要するに型枠に吹付けロックウールを吹き付けて硬化させて製造する。固化材はセメントに限らず、ロックウールを板状に固化できるものであればよい。
本実施の形態の板状体３は、矩形状であり、両側面の一部が、図１（ａ）に示すように、斜め４５度に傾斜する面取り部９となっている。板状体３を連結する際には、面取り部９を隣接する板状体３と当接させる。
板状体３の厚さは、一般の吹付けロックウール耐火被覆工法において耐火被覆に必要とされる被覆厚さと同等の厚さである。

＜接合部材＞
接合部材５は、板状体３の側面における面取り部９以外の部位を覆うように設けられている。接合部材５は、軸方向直交断面が略Ｌ字状の条材を、Ｌ字の一片を板状体３の側面に当接させ、Ｌ字の他の一片を板状体３内に挿入させて板状体３に取り付けられている。
接合部材５は、例えば鋼材、無機物成形材など、500℃以下では溶融しない不燃材からなり、例えば鋼材を用いるのがよい。

＜定着部材＞
定着部材７は、板状体３の内部に設けられて板状体３に定着されたシート状の部材であって、例えば網目状のラスによって構成されている。定着部材７は、施工時に板状体３が割れないようにするための補強部材である。
また、定着部材７の側辺は、接合部材５に接合されており、接合部材５が脱落するのを防止する機能を有している。すなわち、耐火被覆部材１が火災の熱にさらされた際に、接合部材５が熱による変形によって板状体３から脱落することが考えられるが、接合部材５を定着部材７に接合することで、接合部材５の板状体３からの脱落を防止できる。

次に、上記のように構成された本実施の形態に係る耐火被覆部材１によって、構造物、例えば鋼構造物である角形鋼管の表面を被覆して耐火被覆構造を構成する方法について説明する。
図２に示すように、被覆対象である角形鋼管１０の周囲を囲むように耐火被覆部材１を配置する。隣接する耐火被覆部材１は、板状体３における傾斜した面取り部９が互いに当接している。隣接する耐火被覆部材１同志の端部には、接合部材５によって直角のＬ字溝が形成される。このＬ字溝に軸方向直交断面が略Ｌ字の連結具１１を配置し、図３に示すように、ビス１３によって留める。これによって、隣接する耐火被覆部材１同志が連結具１１を介して連結される。

上記のように構成された本実施の形態に係る耐火被覆部材１は、吹付けロックウールの原料となるロックウール、セメント、水の混合物が硬化してなる板状体３で構成されているので、ケイ酸カルシウム板等に比較するとコストが大幅に低減されている。
その一方で、施工については、ケイ酸カルシウム板等と同様に、隣接する板状の耐火被覆部材１をビス留めするだけであるため極めて簡単である。

なお、耐火被覆部材１は、傾斜した面取り部９を設けているので、耐火被覆構造とする際に隣接する耐火被覆部材１の面取り部９同士を当接させることで、耐火上有害な隙間を生じないようになっているが、図４に示すように、隣り合う耐火被覆部材１における傾斜した面取り部９の間に、シート状の耐火材１５を挟むように配置してもよい。耐火材１５を設けることで、耐火材１５が確実に隙間を塞ぐことができ、すきまから被覆対象が急激に熱せられることを防止できる。耐火材１５としては、例えばフェルト状のロックウールが挙げられる。

図１に示した耐火被覆部材１は、上辺と下辺は共に平坦面からなるものであった。しかし、耐火被覆部材１は、例えば鋼管柱に沿って下から上に積み上げるように連結して使用されることが多いため、隣接する上下の耐火被覆部材１同志の連結を容易にするため、図５に示すように、各耐火被覆部材１の上辺と下辺に段部１７を設け、耐火被覆部材１の上下で連結するもの同士が相欠継ぎとなるようにしてもよい。
上下の耐火被覆部材１を相欠継ぎにすることで、耐火被覆部材１に熱による変形が生じても横目地部分に隙間が生ずることなく、被覆対象が覆われたままの状態となり、横目地部分の耐火性が向上するのでより好ましい。

また、上記の実施の形態では、接合部材５の脱落を防止するために接合部材５とは別体の定着部材７を板状体３の内部に配設して、接合部材５を定着部材７に接合するようにしたが、接合部材５の脱落を防止するために定着部材７は必須ではなく、接合部材５における板状体３内に埋め込む部位の形状を例えば鈎型等にして脱落を防止するようにしてもよい。

［実施の形態２］
本実施の形態の耐火被覆部材１の製造方法は、型枠に吹付けロックウールを吹付けて実施の形態１に示した耐火被覆部材１を製造する方法であって、第１ロックウール吹付け工程、第１圧密工程、定着部材配設工程、第２ロックウール吹付け工程、第２圧密工程、型枠外し工程を有している。
本方法に用いる型枠、工程の詳細及び各工程に用いる物品について説明する。

＜型枠＞
使用する型枠１９は、図６に示すように、矩形の有底枠形状のものである。型枠１９の枠部における長辺の内面側の立ち上がり部２１は、図６（ａ）に示すように、底面から斜め上方に向かう傾斜面部２１ａを経て直立面部２１ｂとなっている。この傾斜面部２１ａは、型枠１９の底部と一体的に形成してもよいし、拡大図で示すように、軸直交断面が2等辺三角形の条材２３を型枠１９の角部に載置するようにして形成してもよい。
底面から枠部の上端面までの高さは、耐火被覆部材１の仕上がり厚さ寸法となる。傾斜面部２１ａの部分が、耐火被覆部材１の面取り部９となる。傾斜面部２１ａの高さは、底面から枠部の上端面までの高さの約半分である。

＜第１ロックウール吹付け工程＞
第１ロックウール吹付け工程は、図７（ａ）に示すように、吹付けロックウールの原料となるロックウール、セメント、水の混合物を有底枠状の型枠１９に、専用の吹付け機で吹付ける工程である。
第１ロックウール吹付け工程では、型枠１９の側部の傾斜面部２１ａの頂部より少し高い位置まで吹付ける。

＜第１圧密工程＞
第１圧密工程は、第１ロックウール吹付け工程で吹き付けられた吹付けロックウールを、型枠１９の側部の傾斜面部２１ａの頂部まで圧密する工程である。この工程では、突出高さが、立ち上がり部２１の直立面部２１ｂと略等しい下向きに凸の冶具を用いて行うようにする。
吹付ロックウールを均一に吹き付けることは難しいが、第１圧密工程を経ることで、吹付けロックウールの均一化ができる。

被覆対象に吹付けロックウールを直接吹き付ける場合、この吹付けロックウールの耐火性能には被覆厚さと密度が大きく関係し、現場では被覆厚さと密度を十分確保するよう管理に努めるが、被覆対象に吹き付けた後の密度の計測は難しく、管理が困難である。特に、例えば曲線状のように形状が特殊な被覆対象の場合はより一層管理が困難であり、密度が足りず十分な耐火性能が得られない恐れがある。この点、本実施の形態では第１圧密工程、および第２圧密工程を有することで、密度も安定して確保でき十分な耐火性能が発揮できる。

なお、吹付けロックウールを均一に吹付けることは難しいので、第１圧密工程の前工程として、吹付けられたロックウールをほぼ均一に均す工程を経るようにするのがより望ましい。この点は、後述の第２圧密工程においても同様である。

＜定着部材配設工程＞
定着部材配設工程は、図７（ｂ）に示すように、不燃材からなる接合部材５が接合されたシート状の定着部材７を配設する工程である。
接合部材５は実施の形態１で説明したように、例えば略Ｌ字状の条材であり、また、定着部材７は、例えば矩形状で網目状のラスである。定着部材７の側辺部と接合部材５の長さとは略同一に設定されており、接合部材５におけるＬ字の一片が定着部材７の側辺部に重ねられ、結束あるいは溶接により接合されている。
定着部材７が吹付けロックウールに定着され、定着部材７に接合部材５が接合されることで、接合部材５が吹付けロックウールから脱落するのを防止することができる。

＜第２ロックウール吹付け工程＞
第２ロックウール吹付け工程は、図７（ｃ）に示すように、配設された定着部材７の上にロックウールを、立ち上がり部２１の上端面よりも上方まで吹付ける工程である。

＜第２圧密工程＞
第２圧密工程は、立ち上がり部２１の上端面よりも上方に吹き付けられた吹付けロックウールを、立ち上がり部２１の上端面と同一高さまで、例えば平板によって圧密する工程である。

＜型枠外し工程＞
型枠外し工程は、吹付けロックウールが硬化した後、型枠１９を外して耐火被覆部材１（図７（ｄ）参照）を取り出す工程である。型枠１９に吹付ロックウールとの剥離性に優れたシートを貼り付けることで、型枠１９が外しやすくなる。また、型枠１９に化粧材を用いれば、型枠材を全て外す必要がなくなり、別途取り付ける化粧材も一部省略することができる。

なお、実施の形態１で述べたように、各耐火被覆部材１の上辺と下辺に段部１７を設け、耐火被覆部材１の上下で連結するもの同士が相欠継ぎとなるようにするには、型枠１９の上辺と下辺の立ち上がり部２１に段部１７を形成するようにすればよい。

１ 耐火被覆部材
３ 板状体
５ 接合部材
７ 定着部材
９ 面取り部
１０ 角形鋼管
１１ 連結具
１３ ビス
１５ 耐火材
１７ 段部
１９ 型枠
２１ 立ち上がり部
２１ａ 傾斜面部
２１ｂ 直立面部
２３ 条材

Claims (6)

1. 構造物の耐火被覆部材であって、
   ロックウールを固化材で板状に固化してなる板状体と、該板状体の側面の少なくとも一部を覆うように設けられてビス留めするための不燃材からなる接合部材と、前記板状体の内部に設けられて前記板状体に定着されたシート状の定着部材と、を有し、該定着部材と前記接合部材が接合されていることを特徴とする耐火被覆部材。
2. 前記板状体は上辺と下辺を有し、上辺と下辺に相欠継ぎ用の段部を有することを特徴とする請求項１に記載の耐火被覆部材。
3. 請求項１又は２に記載の耐火被覆部材を複数枚、被覆対象である構造物の周囲を囲むように配置し、隣り合う耐火被覆部材に跨るように連結具を配置して、該連結具と前記接合部材をビス留めすることで隣接する耐火被覆部材を連結してなることを特徴とする耐火被覆構造。
4. 隣り合う板状体間にシート状の耐火材を挟むように配置したことを特徴とする請求項３記載の耐火被覆構造。
5. ロックウールを固化材で板状に固化してなる板状体と、該板状体の側面の少なくとも一部を覆うように設けられてビス留めするための不燃材からなる接合部材とを有する耐火被覆部材を複数枚、被覆対象である構造物の周囲を囲むように配置し、隣り合う耐火被覆部材に跨るように連結具を配置して、該連結具と前記接合部材をビス留めすることで隣接する耐火被覆部材を連結してなり、隣り合う板状体間にシート状の耐火材を挟むように配置したことを特徴とする耐火被覆構造。
6. 構造物の耐火被覆部材の製造方法であって、
   ロックウール、固化材、水の混合物を有底枠状の型枠に吹付けるロックウール吹付け工程と、吹付けられた前記混合物を圧密する圧密工程と、前記混合物が硬化した後に型枠を外す型枠外し工程とを備え、
   前記ロックウール吹付け工程は、厚み方向の途中までの吹付けを行う第１ロックウール吹付け工程と、残りのロックウールを吹付ける第２ロックウール吹付け工程を有し、
   前記圧密工程は、第１圧密工程と、第２圧密工程を有し、
   第１ロックウール吹付け工程の後に第１圧密工程を行い、
   該第１圧密工程の後、不燃材からなる接合部材が接合されたシート状の定着部材を配設する定着部材配設工程をさらに有し、
   該定着部材配設工程の後、前記第２ロックウール吹付け工程を行い、その後第２圧密工程を行うことを特徴とする耐火被覆部材の製造方法。

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