技術の進歩により、建築構造はより洗練されたものとなった。しかしその一方で、火災の安全性に新たな課題も生じている。このような問題に対処するため、革新的な耐火材料が導入され、建物の安全を支えるために不可欠なものとなっている。
最も一般的に使用されている耐火材料は以下の通りである。 ケイ酸カルシウム板 と酸化マグネシウム板がある。これらの材料は、トンネル防火など様々な用途で競合している。この記事では、ケイ酸カルシウム板と酸化マグネシウム板をさまざまな観点から比較し、どちらの素材が特定のニーズに最も適しているかを判断できるようにします。
酸化マグネシウムボードとは？
酸化マグネシウム・ボードは、ケイ酸マグネシウム・パネルとしても知られ、酸化マグネシウム、マグネシウム・セメント・ゲル、軽量充填材（パーライトや植物繊維など）、グラスファイバー・メッシュで補強された外層からなる建築材料である。
生産プロセス
酸化マグネシウム板の製造には、一般的に3つの主要工程がある：
準備原料を一定量ずつ計量し、混合してスラリーにする。
成形と搬送不織布とガラス繊維布を広げて成形機に投入する。成形機には金型が待機しており、ミキサーから出たスラリーが金型に流れ込む。その後、必要なマグネシウムボード仕様に押し出され、必要な長さに切断され、養生室に送られてメンテナンスされる。
脱ハロゲン化脱型後、部分的に硬化したマグネシウム板を水に浸して脱ハロゲン処理を行い、その後2回目の硬化を行う。
一般的な成形方法
現在、酸化マグネシウム板の主な成形方法は4つある：
- 2層以上のグラスファイバークロス、1層のパルプ、1層の不織布（約70%の生産に使用）。
- パルプの下層、パルプの表層、2層以上のガラス繊維布、1層の不織布。
- パルプの下層、パルプの表層、パルプの中間層、2層以上のグラスファイバークロス（不織布を含まない）。
- 石膏ボードの製造に似ているが、中心層がなく、両面を補強材で包んでいる。
酸化マグネシウム板の保存の重要性
酸化マグネシウム板の適切な保存は、製品の安定性を確保し、変形を防ぐために不可欠である。保存は次のように分けられます。 プライマリー そして セカンダリー のステージがある：
- プライマリー・コンサベーション:金型はそのままの状態で行う。
- 二次保護:脱型後、ボードはさらにメンテナンスされる。
保全プロセス
保存は、マグネシウム材料の化学反応原理を遵守しなければならない。成形中は、化学反応を促進するために、適切な温度、湿度、十分な硬化時間を持つ環境に製品を維持することが重要です：
5MgO+MgCl2+13H2O→5Mg(OH)2⋅2MgCl2⋅8H2O
この反応では、できるだけ多くの遊離MgCl₂と水が吸収され、硬化状態になる。これにより自由水が減少し、安定した乾燥した製品が得られる。この工程により、ボードは以下のことを達成する。 体積安定性使用中の変形を最小限に抑える。
保全における共通の課題
生産をスピードアップするために、一部のメーカーは高温加熱を使い、迅速な表面硬化と早期の脱型を行っている。しかし、これは以下のことにつながる：
亀裂と変形:高温により水分が急速に失われ、硬化が不十分となり、遊離のMgOやMgCl₂が多量に発生する。使用中に湿気にさらされると、ボードが再び反応し、内部応力が生じてクラックが発生する可能性がある。
ボリュームの安定性が悪い:適切な保存を行わないと、内部に自由水が残り、乾燥状態で収縮を引き起こし、内部応力を発生させる。
これらのストレスは製品の完全性に深刻な影響を及ぼし、多くの場合、次のような結果を招きます。 品質問題 建設用途で。
ハロゲン化の問題
酸化マグネシウム板は、割れや変形に加えて、次のような課題にも直面している。 ハロゲン化.マグネシウム系バインダーは通常、2つのカテゴリーに分類される：
塩化マグネシウム (MgCl₂):塩化マグネシウム系は安定性が低く、空気中の水分をかなり吸収する。湿度の高い条件下では、水分が表面に析出し、強度の低下、変形、ひび割れを引き起こすことがある。
硫酸マグネシウム (MgSO₄):安定性を向上させるため、MgCl₂の代わりにMgSO₄ベースのバインダーを使用することが増えている。硫酸マグネシウムパネルは吸湿しにくいが、長期的に高湿度にさらされると吸湿し、重量増加、強度低下、金具の腐食につながる。
研究者らは、熱重量分析（TGA）を用いて硫酸マグネシウムベースのマグネシウム板を分析し、温度上昇に伴う質量損失を調べた。グラフに示すTGAの結果は以下の通りである：
- 600℃で:プレートの総質量は約32%。
- 1000℃にて:総質量損失は約42%に増加する。
このデータは、硫酸マグネシウムベースのプレートの熱安定性を明らかにし、高温下での挙動に関する貴重な洞察を与えてくれる。
加熱中に遊離した結晶水は熱を吸収し耐火性に寄与するが、脱水プロセスはマグネシウムガラスパネルに大きな変形やひび割れを引き起こし、構造的完全性の喪失につながる。マグネシウムガラスパネルは不燃材料として分類されているが、その耐火性には限界がある：
耐火性試験:450℃でクラックが始まり、変形、激しいクラック、最終的な破壊は750℃で起こる。
一部のマグネシウム・ガラス・パネルは、断熱性の向上と軽量化のために難燃性ポリスチレン粒子で補強されている。難燃性ポリスチレンは発火はしないが、高温下では分解し、強度と構造的完全性が急速に失われる。従って、ポリスチレン充填材入りのマグネシウム・ガラス・パネルを受動的耐火構造または建築部品に使用することは、重大な安全リスクをもたらす。
ケイ酸カルシウム板
ケイ酸カルシウム板 は、短繊維の補強繊維（無機鉱物繊維やセルロース繊維など）と珪酸カルシウムを主なセメント剤とする建材である。高温高圧の蒸気養生工程を経てケイ酸カルシウムゲルが形成され、耐久性と耐熱性に優れたボードができます。より詳細な概要については、以下の詳細記事をご参照ください。 ケイ酸カルシウム板とは？.
ケイ酸カルシウム板の種類
ケイ酸カルシウム板は次のように分類される。 トバモライトパネル そして 硬質ケイ酸カルシウムパネルそれぞれのタイプに固有の特性と用途がある：
トバモライトパネル
- プロパティ:静的水熱合成によって製造されるこのパネルは、一般的に重く、最高650℃までの耐熱性を持つ。
- アプリケーション:主に石油化学業界の低温環境で使用される。
硬質ケイ酸カルシウムパネル
- プロパティ:動的水熱合成によって製造されるこのパネルは、高温安定性（1000℃まで）と低密度を示す。硬質ケイ酸カルシウムは収縮が少なく、曲げ強度に優れているため安定性が高い。また、その繊維は生体適合性があり、広く工業的に使用する際の安全性を高めている。
- アプリケーション:冶金、化学処理、建材などの高温産業、特にパイプラインや炉のライニングの高温断熱材によく使用される。
主な違い
| 属性 | トバモライトパネル | 硬質ケイ酸カルシウムパネル |
|---|---|---|
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最高温度
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650°C
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1000°C
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製造方法
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静的水熱プロセス
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ダイナミックな水熱プロセス
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密度
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より高い
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より低い
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代表的なアプリケーション
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石油化学、低温用途
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冶金、化学処理、高温用途
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ケイ酸カルシウム板製造におけるオートクレーブ養生の重要性
酸化マグネシウムボードと同様に、蒸煮またはオートクレーブ工程はケイ酸カルシウムボードの製造において重要な工程である。オートクレーブ処理中、珪酸質および石灰質材料は連続的な熱水合成を受け、強化繊維と強固に結合する相互連結結晶構造を形成する。このプロセスは、ケイ酸カルシウムボードに強度を与えますが、内圧の上昇、機械的特性の低下、特にボードの端に沿ったひび割れなどの構造的欠陥につながる可能性もあります。これらの問題は、メンテナンスの段階で対処することができます。
ファイヤーセーフのソリューション
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申し込み
以下のグラフは、ASTM E119法を用いて、中国の防火サプライヤーが厚さ8mmの酸化マグネシウムとケイ酸カルシウムのボードに対して行った90分間の耐火性試験の結果である。
ケイ酸カルシウム板:軽微な変形のみ。
酸化マグネシウム・ボード:著しいチョーキングが見られ、内部のガラス繊維網が露出し、絶縁が完全に失われた。
耐火性に限界があることに加え、酸化マグネシウム板のハロゲン化問題が進行しているため、その使用はさらに制限されている。中国建築材料連合会は上海の建設業者に対し、酸化マグネシウム板は湿潤トンネル環境での使用には適さないと明記した勧告を出した。
さらに、北京市の「時代遅れの建築材料の制限と撤廃のための第二次製品カタログの発表」では、2000年以降、あらゆる種類の建築物の室内断熱プロジェクトで酸化マグネシウムボードの使用が禁止されている。
について 香港高速道路局（HyD） 道路トンネル構造物およびトンネル構造物の設計ガイドライン」の2.6.3項に記載されているように、トンネルプロジェクトにおけるMgOパネルの使用を明確に禁止している。
について 英国を代表する建築業界団体は、ケイ酸マグネシウムパネルに関連する一般的な腐食問題を強調している。同様の問題は、デンマーク、カナダ、オーストラリアでも報告されている。
について カナダ建築主事協会連合（CUBOA）カナダ政府の関連機関であるCUBOAは、デンマーク、中国、オーストラリ アで報告されたケイ酸マグネシウムパネルに関する問題を認めている。CUBOAは、CCMCがコンセンサスの結論を出すまで、これらのパネルの使用を一時停止することを推奨する。
英国で最も古くから新築住宅の保証と保険を提供しているNHBCと、同じく大手保険会社であるLABCは、ケイ酸マグネシウム・パネルに対する補償の提供を拒否している。
結論
酸化マグネシウム板は、軽量で柔軟性があり、加工が容易であるなどの利点がある。しかし、未解決のハロゲン化問題があるため、湿潤環境での使用は推奨されていない。トンネルのような湿気に敏感な用途では、ケイ酸カルシウム板がより安全で信頼できる選択肢となります。
パッシブ防火の分野で12年以上の経験を持つ私と私のチームは、卸売業者、請負業者、建設業者を含む100社以上のお客様のプロジェクトに最適なソリューションを見つけるお手伝いをしてきました。ご不明な点や詳しい情報をお知りになりたい場合は、無料見積もりやお客様のニーズに合わせたソリューションのご相談など、お気軽にお問い合わせください。