セメント質および膨張性耐火コーティングは鋼材をどのように保護するのか、どれを選択すべきか

耐火コーティングとは何ですか?なぜ重要ですか?

耐火コーティング 火災や熱の広がりを遅らせたり防止したりするために、構造要素、壁、表面に適用される特殊な材料です。建築建設や産業施設において、最も信頼性の高い形式の 1 つです。 パッシブ防火(PFP) 、人間の介入や機械的作動なしに自動的に作動する防火システムのカテゴリー。スプリンクラーや警報器などのアクティブ システムとは異なり、パッシブ保護は構造自体の構造に組み込まれており、居住者の避難や緊急対応に重要な時間を稼いでいます。

この分野の 2 つの主要なカテゴリは次のとおりです。 厚い非膨張性耐火コーティング そして 薄い膨張性耐火コーティング 。それぞれに異なるメカニズム、材料科学、理想的なアプリケーション環境があります。どちらを選択するかは、単なる技術的な決定ではありません。それはコスト、美観、構造負荷、長期メンテナンスに影響を及ぼします。このガイドでは、両方のカテゴリを詳しく調査し、直接比較し、現在入手可能な主な市販製品をレビューし、適用と検査のための実践的なガイダンスを提供します。

受動的防火を理解する: 建物の安全性の基礎

パッシブ防火は、応答システムとしての動作ではなく、建物の構造への統合によって定義されます。その主な目的は、火災の延焼を区画化し、構造の完全性を維持し、火災発生時の避難経路を保護することです。国際建築基準 (IBC)、NFPA 101 (生命安全規定)、欧州の EN 13381 などの規制枠組みは、構造用鋼やその他の耐荷重要素に特定の耐火性評価を義務付けています。

耐火性評価は時間単位で表され、保護されたアセンブリが、構造的完全性を失ったり、火炎を通過させたり、非露出面に過度の熱を伝えたりすることなく、ASTM E119 (米国) や BS 476 (英国) などの標準耐火試験に耐えられる時間を表します。一般的な評価には 1 時間、1.5 時間、2 時間、3 時間、および 4 時間の分類が含まれ、要件は占有タイプ、建物の高さ、および使用カテゴリーによって異なります。

耐火性評価の概要

通常、低層建物の商業用軽フレームには 1 時間の定格が義務付けられていますが、高層タワーや工業用製油所の重要な構造柱には 4 時間の定格が必要となることがよくあります。この評価は、その時間内に火が消えることを保証するものではありません。むしろ、保護された要素がそのウィンドウ内で構造的な崩壊に寄与しないことが保証されます。この区別は、耐火コーティングの配合とテスト方法の中心となります。

2001 年の世界貿易センター崩壊後に米国国立標準技術研究所 (NIST) が広く引用した研究では、高温により鋼の強度が摂氏約 550 度での周囲値の 50 パーセントに低下する可能性があることが強調されました。この発見は、構造防火における遮熱特性の極めて重要性を強調し、セメント系製品ラインと発泡性製品ラインの両方にわたるイノベーションを加速させました。

詳細: 厚い非膨張性耐火コーティングとセメント系耐火材

厚い非膨張性耐火コーティング 熱にさらされても物理的な形状が変化しません。代わりに、それらは固有の質量と低い熱伝導率によって永続的な熱障壁として機能します。このカテゴリーの最も著名なメンバーは次のとおりです。 セメント系耐火材 スプレー塗布耐火材料 (SFRM) とも呼ばれる材料。構造保護におけるその歴史は、1970 年代と 1980 年代により安全な代替品に置き換えられるまで、アスベストベースのスプレーが業界標準であった第二次世界大戦後の建設ブームにまで遡ります。

化学組成と遮熱機構

最新のセメント系耐火材は、主に結合剤としてポルトランド セメントまたは石膏で構成され、パーライト、バーミキュライト、ミネラルウール繊維などの軽量骨材と組み合わせられています。接着性を向上させるためにセルロース繊維を組み込んだ配合物もあれば、高温用途向けに主バインダーとしてケイ酸カルシウムを使用する配合物もあります。正確な比率は各メーカーに固有ですが、一般的な範囲は次のとおりです。

• 結合剤 (セメントまたは石膏): 30 ～ 50 重量パーセント
• 軽量骨材: 20 ～ 40 重量パーセント
• 強化繊維：5～15重量％
• 添加剤 (促進剤、遅延剤、撥水剤): 最大 5%

熱保護メカニズムは 2 つの経路を通じて機能します。まず、この材料のかさ密度が低いため (通常、立方メートルあたり 240 ～ 400 kg)、熱伝導率が低く、熱がコーティングを通って鋼基材に向かってゆっくりと伝わることを意味します。第二に、温度が上昇すると、セメントまたは石膏マトリックス内で化学的に結合した水が蒸気として放出され、吸熱脱水プロセスでかなりの量の熱エネルギーが吸収されます。この複合効果により、適切に塗布されたセメント質コーティングにより、定格期間中、ほとんどの北米の耐火試験基準で使用される臨界しきい値である摂氏 538 度未満に鋼材の温度を維持することができます。

利点: コスト効率と産業上の耐久性

セメント系耐火材は、膨張性代替材に比べてコスト面で大きな利点があります。スプレー塗布セメント質製品の材料コストは通常​​、1 時間から 2 時間の定格で平方フィートあたり 3 ～ 8 米ドルの範囲ですが、同等の保護を提供するエポキシベースの膨張システムの材料費は平方フィートあたり 15 ～ 40 米ドル以上です。このギャップは耐火性が高くなるとかなり広がります。4 時間耐久性のセメント系では乾燥膜厚が 50 ～ 75 mm しか必要ないのに対し、同等の発泡性エポキシ系では 15 ～ 25 mm が要求される可能性があり、材料費と人件費が大幅に上昇します。

石油精製所、化学処理工場、発電所などの工業環境では、セメント質製品は、比類のない機械的堅牢性を提供します。これらは、工具や機器による衝撃による損傷に耐性があり、炭化水素プールの火災にも耐えることができます (特別に評価された処方を使用した場合)。また、屋外の産業環境で一般的な高湿度、化学物質への曝露、紫外線の影響を受けません。のような主要製品 アイソラテック タイプ300 そして GCP アプライドテクノロジーズ モノコート MK-6 適切に使用および維持された場合、重工業環境で 30 年を超える耐用年数を記録しています。

制限事項: 美観と構造負荷

厚い非膨張性耐火コーティングの主な欠点は、その外観です。スプレーで塗布されたテクスチャーは不均一で粗く、接着力を損なったり、水分が閉じ込められるリスクが生じたりすることなく、標準的な建築用コーティングで上塗りすることはできません。このため、セメント質製品は、建築露出構造用鋼材 (AESS)、ロビーの特徴、目に見える柱のラップ、または構造部材が空間のデザインされた視覚言語の一部である用途にはまったく適していません。

体重は二次的ですが重要な懸念事項です。適用される厚さ 25 ～ 75 mm、密度 1 立方メートルあたり 240 ～ 400 kg の場合、大きな鉄骨梁にセメント系コーティングを施すと、構造物に数百キログラムの死荷重が加わる可能性があります。構造エンジニアは計算時にこの追加重量を考慮する必要があり、場合によっては柱、基礎、または接続ハードウェアの大型化が必要になる場合があります。これがプロジェクトの妨げになることはほとんどありませんが、建設中に発見されるのではなく、設計段階で対処する必要があります。

詳細: 薄い発泡性耐火コーティングと膨張の科学

薄い膨張性耐火コーティング 防火に対する根本的に異なる工学的アプローチを表しています。静電気絶縁層として機能するのではなく、 膨張性塗料 火にさらされると、劇的な物理的および化学的変化が起こります。通常、摂氏 150 ～ 300 度の温度で、コーティングは元の厚さの 20 ～ 50 倍に膨張し、基材を熱から遮断する炭素質の炭化層を形成します。このプロセスにより、このカテゴリの名前が付けられました。ラテン語で「膨らむ」を意味する「intumescere」に由来します。

三成分反応系

膨張膨張の化学反応は、調整された順序で機能する 3 つの機能成分の正確にバランスの取れたシステムに依存しています。

1. 酸源 : 最も一般的なのはポリリン酸アンモニウム (APP) で、摂氏約 200 度で分解してリン酸を放出します。
2. 炭素源（チャーフォーマー） : 通常はペンタエリスリトールまたはジペンタエリスリトールで、放出された酸と反応して炭素質残留物を生成します。
3. 発泡剤（発煙剤） : 通常はメラミンで、分解して窒素とアンモニアのガスを放出し、チャーを膨張させて厚い低密度の泡構造にします。

水ベースのアクリル、溶剤ベースのアルキド、または高性能エポキシのいずれかのバインダー システムは、これらの成分を休眠状態で懸濁状態に保持し、コーティングの耐久性、耐薬品性、およびさまざまな環境での適用性を決定します。 エポキシベースの膨張性システム カーボリン サーモラグ 3000 や ヨトゥン スティールマスター 1200WF などの製品は、エポキシ バインダーの優れた防湿性と接着特性により、屋外および高湿度の用途に最適です。

建築的に露出した形鋼の美的利点

薄型膨張システムの最も魅力的な利点は、構造用鋼構造の視覚的影響を維持しながら、認定された防火を実現できることです。現代建築では、露出した鋼製の柱、トラス、梁が、外装材で隠されるのではなく、デザイン要素として使用されることが増えています。博物館、空港、スポーツ競技場、および企業本社は、主要な設計機能として建築用露出構造鋼 (AESS) を定期的に指定しています。このような環境では、3 ～ 5 mm の膨張性コーティングのフィルムは基本的に見えず、どの距離から見ても鋼材がきれいに磨かれた金属であるように見えます。

薄い膨張システムに依存した注目すべき建築プロジェクトには、アクゾノーベル インターナショナルの膨張製品で露出した鉄骨が保護されたロンドンのヒースロー空港ターミナル 5 の構造や、柱の美学がファンの体験にとって重要である北米とヨーロッパの数多くの注目を集めるスタジアム建設が含まれます。このような場合、セメント質保護に切り替えるには、追加費用をかけて鋼材を建築用被覆材で覆うか、視覚的に劣った結果を受け入れる必要がありました。膨張性オプションにより、両方の妥協が解消されました。

利点: 省スペースで構造への影響が少ない

美観に加えて、薄い膨張性コーティングは、スペースに制約のある用途において、有意義な実用的な利点を提供します。 2 時間定格のセメント質システムには 38 ～ 50 mm のコーティング厚さが必要ですが、同等の膨張システムでは 3 ～ 8 mm の乾燥膜厚 (DFT) で同じ定格が得られます。この違いは、機械、電気、配管システムのスペースが限られている混雑したエリアを鋼材部材が通過する建築サービスゾーンでは非常に重要です。サービス廊下の柱のコーティングの厚さを 35 ～ 45 mm 減らすことで、費用のかかる調整の競合を排除し、設置時間を短縮できます。

重量の利点も同様に明白です。 1 立方メートルあたり 1,200 ～ 1,500 kg の典型的な密度の 5 mm の膨張フィルムは、鋼表面に 1 平方メートルあたり約 6 ～ 7.5 kg の重量を加えます。対照的に、1立方メートルあたり300 kgの50 mmセメント質コーティングでは、1平方メートルあたり15 kgが追加されます。この差は 1 本の梁ではわずかに見えるかもしれませんが、大きな建物では数千平方メートルの構造用鋼材全体に大きく蓄積され、総防火死荷重が数トン減少する可能性があります。

制限: コストとアプリケーションの機密性

膨張システムの幅広い採用に対する主な障壁はコストです。前述したように、エポキシベースの膨張性製品は、平方フィートあたりのコストがセメント系代替製品よりも 4 ～ 10 倍高くなります。美観が重視されない大規模な産業プロジェクトの場合、この割増額を正当化するのは困難です。 2 時間の保護を指定する 500,000 平方フィートの産業施設では、対応する設計上の利点がなければ、セメント質から膨張システムに切り替えることにより、材料費と人件費が 300 万から 700 万ドル増加する可能性があります。

適用条件は 2 番目の重要な制限を表します。膨張性塗料、特に水性アクリル系は、塗布および硬化中の周囲温度 (通常は 10 ～ 35 ℃が必要)、相対湿度 (85 パーセント未満)、および露点条件の影響を受けやすくなります。これらのパラメータの範囲外で塗布すると、接着力の低下、膨れ、または硬化が不完全になる危険があり、防火性能が損なわれる可能性があります。エポキシ系はそれほど敏感ではありませんが、それでも管理された条件が必要であり、適用には非常に要求が厳しく、通常は専用の機器とメーカーのトレーニングを受けた専門請負業者が必要です。品質保証は、セメント系よりも多くのリソースを消費します。

比較分析: セメント系耐火塗料と膨張性耐火塗料

適切な耐火コーティング システムを選択するには、複数の変数を同時にバランスさせる必要があります。以下の表は、プロジェクトの指定者とエンジニアにとって最も意思決定に関連する側面を構造化して比較したものです。

コストとパフォーマンス: 適切な判断を行う

膨張システムのコストプレミアムは、エンクロージャコストの回避、プレミアムテナントをサポートする美観の向上、またはスペース効率の向上など、投資から明確な利益が得られる場合にのみ正当化されます。スプレー耐火ゾーンに隠蔽鋼材を備えた単純なオフィスタワーの場合、鋼材表面の 100,000 平方フィートを超えるセメント質と膨張性のコストの差は、簡単に 150 万から 300 万ドルに達する可能性があり、プロジェクト チームに明確な正当性を要求する数字です。

逆に、特徴的な露出鋼トラスのあるホテルのロビーや、30 メートルにわたる建築用鋼柱のある空港ターミナルの場合、発泡システムの美的および空間的議論は説得力があります。建築上の影響、テナントのアピール、デザイン賞の評価で測定した、露出した鋼材のプロジェクト価値の合計は、塗装コストのプレミアムをはるかに上回る可能性があります。意思決定の枠組みは常に、鋼鉄が見えるかどうか、見える場合はどのような観客に、どのような照明条件下で見えるかについての明確な答えから始める必要があります。

環境適合性: 屋内用途と屋外用途

環境への曝露は製品選択の決定的な要素です。室内の乾燥した環境は、最も経済的な薄膜オプションである水性アクリル膨張剤を含むあらゆる製品に適しています。外部用途、特に沿岸、湿気の多い環境、または化学的に攻撃的な環境での用途には、エポキシ発泡性配合物または適切な耐水性トップコートを備えたセメント系が必要です。

Jotun Steelmaster 1200WF や シャーウィン・ウィリアムズ FIRETEX FX6002 などの製品は、水に面した構造物、海洋プラットフォーム、産業処理施設での屋外使用向けに特別に設計されています。これらのエポキシ発泡性配合物は、EN 13381-8 および同等の試験制度によって検証されているように、塩水噴霧、湿度サイクル、および UV 放射に長時間さらされた後でも耐火性能特性を維持します。標準的なアクリル発泡システムを適切なトップコート保護なしで屋外用途に設置すると、3 ～ 5 年以内に吸湿とフィルムの劣化が起こり、認定された防火性能が損なわれる可能性があります。

推奨される耐火コーティング製品トップ 10: テクニカル レビュー

構造用防火塗料の世界市場には、製品性能、第三者認証、技術サポート インフラストラクチャを通じて優位に立つメーカーのグループが集中しています。以下のレビューでは、公開されている製品データシートと独立した火災試験報告書から抽出された技術データを使用して、当期の時点で最も広く指定されている 10 の製品を取り上げます。

1. カーボリン サーモラグ 3000 (エポキシ膨張性)

Carboline の Thermo-Lag 3000 は、海洋石油・ガスプラットフォームや石油化学施設など、最も要求の厳しい環境向けに設計された 2 成分の無溶剤エポキシ発泡システムです。炭化水素プール火災 (UL 1709 による H120 セルロース曲線) に対して最大 4 時間の耐火性評価を提供します。これは、標準のセルロース曲線よりも大幅に攻撃的な火災シナリオです。適用される DFT の範囲は、鋼材セクションのサイズと必要な定格に応じて 6 ～ 28 mm です。この製品のエポキシ化学は優れた耐薬品性を実現し、アクリル系では使用できない厳しい湿度条件でも適用できます。

2. アクゾノーベル国際インターチャー 1120

Interchar 1120 は、商業および公共の建物の屋内および半露出構造用鋼用に配合された水ベースの膨張性塗料です。その水ベースの化学特性により、エポキシ システムの溶剤管理要件を必要とせずに従来のエアレス スプレー装置での塗布が可能になり、塗布コストと環境への影響の両方が削減されます。これは、より重い鋼セクション上で 1.5 ～ 3 mm の薄さのフィルムで最大 2 時間のセルロース系耐火等級を達成し、屋内商業作業用の最も経済的な薄膜ソリューションの 1 つとなります。幅広い建築用トップコートに使用できるため、特定の色や光沢が指定される AESS 用途に最適です。

3. シャーウィン・ウィリアムズ FIRETEX FX6002

FIRETEX FX6002 は、屋内および屋外の両方で使用できる単一成分の水ベースの膨張性製品です。これは、歴史的に薄い膨張性コーティングの課題であった、水ベースの配合で外装耐久性を達成することで注目に値します。この製品は、セルロース系耐火等級に関する Intertek および UL 認証を取得しており、BS 476 Part 21 テストの後、英国の建設現場で広く使用されています。塗布が容易で臭気が少なく、再コーティング時間が短いため、大規模な商業プロジェクトの生産性が高くなります。フィルムの厚さの要件は、標準セクションで 30 分間の保護の場合の 1.5 mm から 90 分間の保護の場合の約 4 mm までの範囲です。

4. PPG スチールガード 801

PPG の Steelguard 801 は、セルロース系 (建物火災) と炭化水素系 (産業火災) の両方のシナリオにおける構造用鋼の防火用に設計されたエポキシベースの膨張システムです。 UL 1709 および ASTM E119 に基づいて 30 分から 4 時間の耐火性が認定されており、エポキシ発泡剤カテゴリーの中で最も多用途な製品の 1 つとなっています。この配合物は、海洋施設の大気ゾーンを含む屋内および屋外での用途が承認されています。その光沢仕上げは標準的な工業用トップコート システムと互換性があり、防火に加えて腐食防止も提供します。

5. ヘンペル ヘンパファイア オプティマ 500

Hempafire Optima 500 は、Hempel の高性能エポキシ膨張性製品で、オフショアおよび石油化学市場の高級品に位置しています。その際立った特徴は、その最適化された膨張率であり、ヘンペルは、多くの競合エポキシシステムと比較して、より低い膜厚で同等の防火性を実現すると主張しています。これにより、材料消費量が削減され、大規模なオフショアプロジェクトでの適用時間が短縮されます。この製品は、炭化水素ジェット火災およびプール火災シナリオに対する UL 1709 の認証を取得しており、NORSOK M-501 仕様に従ってヨーロッパのオフショア環境で使用するための複数のサードパーティ認証を取得しています。

6. ヨトゥン スティールマスター 1200WF

Jotun の Steelmaster 1200WF (ウォーターファイバー) は、通常溶剤ベースのエポキシ システムに関連する性能特性を達成するために Jotun が特別に設計した水ベースの膨張性製品です。 1200WF 配合では、膨張性マトリックスに強化繊維を組み込んで、火災時の炭の完全性を向上させ、炭の崩壊のリスクを軽減し、定格持続時間全体にわたって断熱層を維持します。標準的な熱間圧延部分で 2 時間のセルロース定格を達成できる最大 DFT を備え、屋内および保護された屋外での使用が承認されています。エポキシ システムと比較して揮発性有機化合物 (VOC) の排出が少ないため、グリーン ビルディング認証要件のあるプロジェクトに特に適しています。

7. 3M 防火障壁鋳込み装置

3M Fire Barrier シリーズは、上で説明したスプレー塗布製品と比較して、わずかに異なるアプローチを採用しています。鋳込み装置 (CID) 製品は、構造用鋼材の保護ではなく、貫通点、パイプ カラー、ダクト ラップ用途での防火用に設計されています。ただし、これらはより広いカテゴリーの膨張性化学を共有しています。熱にさらされると、パイプ カラー内の膨張性材料が放射状に膨張して、溶けてなくなったプラスチック パイプを密閉し、壁または床アセンブリの防火性を維持します。これらの製品は、貫通防火定格について ASTM E814 および UL 1479 の認証を取得しており、商業建築で広く使用されています。これらは、建物の広範な受動防火システム内の構造耐火コーティングを補完する重要な役割を果たします。

8. Isolatek 種類 300 (セメント系耐火材)

アイソラテック タイプ300 は、北米で最も広く使用されているセメント質耐火製品の 1 つであり、年間数千件の商業および施設建築プロジェクトに配布されています。これは、鉱物骨材を含む石膏バインダーをベースとしたスプレー塗布の湿式混合配合物で、塗布された厚さと鋼材の断面サイズに応じて 1 時間から 4 時間の耐火性を実現します。適用密度は立方メートルあたり約 300 ～ 350 kg であり、Underwriters Laboratories (UL) のリストは広範囲の梁および柱アセンブリをカバーしています。比較的低い設置コスト、適用の容易さ、Isolatek の技術サポートと UL 設計番号ライブラリの充実により、多くの商業市場で隠蔽構造用鋼のデフォルト仕様となっています。

9. GCP アプライドテクノロジーズ モノコート MK-6

Monokote MK-6 は、GCP Applied Technologies の主力 SFRM (スプレー塗布耐火材料) 製品であり、1 時間から 4 時間までの鋼構造用防火用の UL 認定アセンブリのポートフォリオを提供します。 MK-6 には、GCP が主張する独自の鉱物骨材配合物が組み込まれており、同等の石膏ベースのシステムよりも高い凝集力と接着強度を実現し、高層用途での落下やたわみのリスクが軽減されます。この製品は、アリーナ、工業プラント、高層商業ビルの構造用鋼として日常的に指定されています。 57 mm の適用厚さ (一部の競合製品の 75 mm と比較) で 4 時間の定格を達成する能力により、厚いセメント質のカテゴリーであってもスペース上の適度な利点がもたらされます。

10. ナリファイア SC902

ナリファイア SC902 は、CPG (Construction 製品s Group) 会社である Tremco が製造する 2 成分の無溶剤エポキシ発泡塗料です。ハイエンドの商業およびインフラセグメントをターゲットにしており、露出した外部鉄骨構造を含む屋内および屋外の両方での使用が承認されています。 SC902 は、2 ～ 10 mm の範囲で適用される DFT で最大 2 時間のセルロース耐火定格を達成し、建築および工業用の幅広いトップコート システムに対応します。これは、露出した鋼材と防火が同時に必要とされる橋梁構造や輸送ターミナルなど、英国およびヨーロッパの主要なインフラプロジェクトで使用されています。この製品は防食プライマー システムとの互換性があり、広範な欧州技術承認 (ETA) 文書により、複雑な国境を越えたプロジェクトの指定と認証が簡単になります。

アプリケーションのベスト プラクティス: 現場で適切な防火を実現する

耐火コーティング システムの性能は、その施工によって決まります。最も徹底的にテストされた最も優れた製品であっても、施工方法を誤ると定格耐火性を発揮できない可能性があります。防火分野の現場での故障が製品の欠陥によって引き起こされることはほとんどありません。これらは、ほとんどの場合、不適切な表面処理、不正確な混合比、不十分または過剰なフィルムの形成、または不適切な環境条件での塗布の結果として発生します。

表面処理と下塗りの要件

セメント系耐火システムの場合、鋼基材には、接着力を低下させる可能性のある油、グリース、緩んだミルスケール、および既存のコーティングがあってはなりません。防食プライマーを使用した鋼材の場合、プライマーがセメント質製品と互換性があることをメーカーが確認する必要があります。多くのセメント質製品は、特別なタイコートなしで裸鋼または下塗り鋼に直接接着するように配合されていますが、機械的接着を促進するには、表面が清潔でわずかに湿っている (濡れていない) 必要があります。 ASTM C1063 は、スプレー塗布された耐火材料の表面処理に関する一般的なガイダンスを提供します。

膨張性システムの場合、長期にわたる接着性と防火性能には、表面処理が重要です。スチールは Sa 2.5 (ISO 8501-1) または同等のブラスト洗浄を行って、40 ～ 70 マイクロメートルの表面プロファイルを達成する必要があります。適切なプライマーをメーカーの承認済みプライマー リストから選択し、指定された乾燥膜厚 (ジンクリッチ エポキシ プライマーの場合は通常 50 ～ 75 マイクロメートル) に塗布する必要があります。承認されたプライマーを使用しなかったり、その化学的性質と適合しないプライマーの上に膨張剤を塗布したりすることは、現場での早期剥離や性能低下の最も一般的な原因の 1 つです。

乾燥膜厚と湿潤膜厚の測定

DFT (乾燥膜厚) および WFT (湿潤膜厚) 測定は、膨張性塗料塗布の主要な品質管理ツールです。特定の鋼材断面上の特定の製品に必要な DFT は、メーカーの耐火試験データによって確立されます。このデータは、保護レベルと鋼材部材の断面係数 (HP/A または Hp/A、加熱周囲と断面積の比) を相関させます。断面係数が低い重い鋼セクションでは、必要なコーティングの厚さが少なくなります。セクション係数が高い軽いセクションでは、より多くのものが必要になります。これは、存在する鋼材のサイズに応じて、1 つのプロジェクトに数十の異なる DFT 要件がある可能性があることを意味します。

DFT 測定は、校正済みの電磁誘導ゲージ (非磁性基板の場合) またはホール効果測定器 (鋼基板の場合) を使用して実行する必要があります。測定は、北米の SSPC-PA 2 やメーカーの品質計画などの関連規格で指定されている最小頻度で行う必要があります。一般的には、構造部材のセクションごとに 5 つの測定値を取得し、それらを平均して、個々の測定値が指定された最小 DFT の 80 パーセントを下回っていないことを確認します。 最小 DFT を下回っていることが判明した領域は、コーティングが承認される前に追加の材料を受け取る必要があります。 厚さが不十分な膨張システムは定格耐火性能を達成できず、保護要件を満たさないためです。

WFT コームは塗布中にリアルタイムで厚さを監視するために使用され、コーティングが硬化する前にアプリケータがスプレー パラメータを調整できるようにします。製品の体積固形分パーセンテージによって、WFT と最終 DFT の関係が決まります。たとえば、固形分 60 パーセントを 10 mm WFT で塗布した製品は、約 6 mm DFT まで硬化します。この関係は推定するのではなく、製品データシートから確認する必要があります。

メンテナンスと長期耐久性のチェック

受動的防火システムは、多くの場合、設置されたまま、火災事故や規制検査によって再び注目されるまで忘れ去られます。これは危険なアプローチです。セメント質防火システムと膨張性防火システムはどちらも、物理的損傷、湿気の循環、化学薬品への曝露、または建物の改造により時間の経過とともに劣化する可能性があり、防火システムが劣化すると、保護レベルが低下するどころか、まったく保護が提供されない可能性があります。

セメント系の場合は、年に一度の目視検査で、亀裂、剥離、層間剥離、水汚れ（コーティングの裏側に湿気が侵入していることを示す可能性があります）、建設作業や衝撃による物理的損傷がないかを確認する必要があります。層間剥離や材料の損失が見られる領域は、メーカーが承認したシステムの互換性のある修復材料を使用して直ちに修復する必要があります。振動、化学物質の飛沫、または物理的接触が一般的な産業環境では、検査頻度を少なくとも半年に一度に増やす必要があります。

膨張性システムの場合、検査には代表的な領域での DFT 検証も追加で含める必要があります。特に屋外または高湿度の環境では、時間の経過とともに、膨張性コーティングが湿気を吸収し、わずかに膨潤し、その後の乾燥サイクル中に微小亀裂が発生して膜の構築が失われることがあります。 DFT 測定で検査領域全体で一貫した損失が示された場合は、累積損失が定格保護を損なう前に、影響を受けるゾーンの完全な再コーティングを検討する必要があります。メーカー発行のメンテナンス ガイドでは通常、設計値の 80% を下回る DFT を示す領域は、定義された期間内に修復する必要があると指定されています。

建物の所有者および施設管理者は、製品仕様、UL 設計番号、該当する断面係数、存在する鋼材サイズごとに必要な DFT 値、元の適用記録、およびその後のすべての検査および修理報告書を含む、構造物の完全な防火記録を維持する必要があります。この文書は多くの法域で法規制を遵守するために必要であり、建物の耐用年数全体にわたって効果的なメンテナンス管理を行うために不可欠です。

規制状況と第三者認証

耐火コーティングを管理する規制環境は管轄区域によって異なりますが、構造防火に使用される製品が認定された第三者機関によってテストおよび認証されることが一般的に要求されています。北米では、Underwriters Laboratories (UL) が耐火アセンブリの最も包括的なデータベースを管理しており、UL Fire Resistance Directory で公開されています。リストされた各アセンブリは、名前とバッチ、鋼材断面の範囲、必要なコーティングの厚さ、および使用上の制限 (内部のみ、保護された外部など) によって製品を指定します。指定者は、設置されたシステムが管轄権を有する当局 (AHJ) に確実に受け入れられるように、プロジェクト条件を該当する UL 設計番号と照合する必要があります。

ヨーロッパでは、構造用鋼の防火製品は EN 13381 (さまざまな基材タイプと製品カテゴリーをカバーするパート 4、5、7、および 8) に基づいて認定されており、建築製品規制 (CPR 305/2011) に基づいて CE マーキングが義務付けられています。 European Technical Assessment (ETA) ルートにより、メーカーはすべての EU 加盟国で有効な統一された認証を取得でき、多国籍プロジェクトの仕様が簡素化されます。 Brexit 後の英国では、英国市場に投入される製品の CE マークに代わって UKCA マークが使用されていますが、移行期間中はほとんどのメーカーが両方の認証を取得しています。

国際標準化機構 (ISO) は、ISO 834 (セルロース火災の標準時間温度曲線) および ISO 22899 (ジェット火災試験) を通じて包括的な試験方法論を提供しており、これらは世界の国家試験基準を支えています。開発された国家標準のない管轄区域内のプロジェクトは、通常、クライアント、エンジニア、保険会社の間の合意により、主要な国際標準のいずれかにデフォルトで準拠します。

公開されたサードパーティの耐火試験データではなく、製品のマーケティング資料に依存する指定者は、容認できないコンプライアンスのリスクを負うことになります。 防火製品の認証は法的および安全上の義務であり、設置されたシステムが該当する基準を満たしていることを検証する責任は、指定者、請負業者、そして最終的には建物の所有者にあります。不適合のコストは、修復、規制上の罰則、または火災発生後の責任のいずれの観点から見ても、最初から正しい仕様を作成するコストをはるかに上回ります。