トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造
【課題】耐火防護性能及び耐酸性の高い、トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造を提供する。
【解決手段】トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造であって、（１）耐火防護構造は、コの字形状の耐火防護ケースとトンネル内壁とに囲まれた空間にケーブル管路を収容する構造であり、（２）耐火防護ケースは、ケーブル管路と対向するケース内側に断熱層を有し、ケースの最外層に耐火層を有する積層体であり、（３）前記耐火層は、ｉ）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、ｉｉ）高炉セメント並びにｉｉｉ）（ａ）ウォラストナイト及び／又は（ｂ）アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種のアルミニウム化合物、を含む原料から形成されるケイ酸カルシウム系耐火層であることを特徴とする、耐火防護構造。
【解決手段】トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造であって、（１）耐火防護構造は、コの字形状の耐火防護ケースとトンネル内壁とに囲まれた空間にケーブル管路を収容する構造であり、（２）耐火防護ケースは、ケーブル管路と対向するケース内側に断熱層を有し、ケースの最外層に耐火層を有する積層体であり、（３）前記耐火層は、ｉ）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、ｉｉ）高炉セメント並びにｉｉｉ）（ａ）ウォラストナイト及び／又は（ｂ）アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種のアルミニウム化合物、を含む原料から形成されるケイ酸カルシウム系耐火層であることを特徴とする、耐火防護構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信用、電力用等のケーブルは、通常は地下に埋設されているが、トンネル、橋梁等の構造物に対しては、これらに添架される場合が多い。例えば、トンネルに添架する場合は、トンネル内壁にケーブル管路を設置し、その中にケーブルを収容するのが一般的である。
【０００３】
上記ケーブル管路は、鋼製電線管、硬質塩化ビニル管等が一般的であり、ケーブルは、塩化ビニルなどのプラスチック被覆材により表面被覆されたものが一般的である。
【０００４】
このように、ケーブルは可燃材により表面被覆されている場合が多いため、トンネルに添架される場合には、ケーブル及びケーブル管路を耐火防護する必要がある。トンネル火災では、発生した熱は逃げ場が乏しく、特にガソリンが燃焼する場合には、１０分程度で最高温度は１２００℃程度にも達するため、十分な耐火防護構造が要求される。
【０００５】
トンネル内に設置したケーブル管路の耐火防護性については、現在ではドイツ交通省が定める道路トンネル内の設備と運用に関する指針（ＲＡＢＴ）に準拠して１２００℃の高温加熱に耐える性能が具体的に要求されている。
【０００６】
また、排気ガスの影響によりトンネル内の酸性ガス濃度及び湿度が高いことを考慮し、耐火防護構造には、耐酸性を主とする耐久性も求められている。
【０００７】
従来、トンネル内のケーブル管路の耐火防護構造としては、例えば、特許文献１には、トンネル内壁に取り付けられたケーブル管路又はケーブル管路の複数本集合体の外周に断熱マット材が当接して被覆され、断熱マット材の外周にはアルミ箔層が当接して被覆され、その外側がトンネル内壁と耐火被覆材によって取り囲まれ、更に、その外側がトンネル内壁と第２耐火被覆材によって取り囲まれ、且つ、耐火被覆材とトンネル内壁の接触部位並びに第２耐火被覆材とトンネル内壁の接触部位に不陸調整材を設置してなる構造が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、被敷設体に敷設されたケーブルを火災から保護するためのケーブル用耐火防護構造であって、ケーブルを囲むようにして被敷設体に取り付けられる外装材と、外装材の内面へ重ねるように積層される断熱材とを備え、積層した断熱材のうち、少なくとも一層の断熱層は、低熱伝導断熱材で形成されることを特徴とするケーブル用耐火防護構造が開示されている。
【０００９】
このように、耐火防護構造としては各種のものが提案されているが、上記特性を十分に具備するものはなく、更なる改善の余地がある。
【特許文献１】特開２００５−１７６５１０号公報
【特許文献２】特開２００５−１７６５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、耐火防護性能及び耐酸性の高い、トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造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】
【００１１】
本発明者は、従来技術の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定のケイ酸カルシウム系耐火層を有する耐火防護構造によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は、下記のトンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造に関する。
【００１３】
１．トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造であって、
（１）耐火防護構造は、コの字形状の耐火防護ケースとトンネル内壁とに囲まれた空間にケーブル管路を収容する構造であり、
（２）耐火防護ケースは、ケーブル管路と対向するケース内側に断熱層を有し、ケースの最外層に耐火層を有する積層体であり、
（３）前記耐火層は、ｉ）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、ｉｉ）高炉セメント並びにｉｉｉ）（ａ）ウォラストナイト及び／又は（ｂ）アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種のアルミニウム化合物、を含む原料から形成されるケイ酸カルシウム系耐火層である、
ことを特徴とする、耐火防護構造。
【００１４】
２．ケイ酸カルシウム系耐火層が、
（１）原料中に占めるゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の合算重量が８０〜１００重量％であり、
（２）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の合算重量を１００重量部とした場合に、
ｉ）その中に占めるゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物の割合が１５〜５０重量部であり、且つ
ｉｉ）高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の割合の合計が８５〜５０重量部である、
上記項１に記載の耐火防護構造。
【００１５】
３．ケイ酸カルシウム系耐火層が、ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント及び水酸化アルミニウムを含有する原料に水を配合して混練物を調製した後、前記混練物を成形し、更に養生することにより形成される、上記項１又は２に記載の耐火防護構造。
【００１６】
４．断熱層が、ケイ酸カルシウム及び赤外線遮蔽材を含有する、上記項１〜３のいずれかに記載の耐火防護構造。
【００１７】
５．断熱層が、耐火層に比して小さい密度を有する、上記項１〜４のいずれかに記載の耐火防護構造。
以下、本発明の耐火防護構造について詳細に説明する。
【００１８】
本発明の耐火防護構造は、トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造であり、
（１）耐火防護構造は、コの字形状の耐火防護ケースとトンネル内壁とに囲まれた空間にケーブル管路を収容する構造であり、
（２）耐火防護ケースは、ケーブル管路と対向するケース内側に断熱層を有し、ケースの最外層に耐火層を有する積層体であり、
（３）前記耐火層は、ｉ）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、ｉｉ）高炉セメント並びにｉｉｉ）（ａ）ウォラストナイト及び／又は（ｂ）アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種のアルミニウム化合物、を含む原料から形成されるケイ酸カルシウム系耐火層である、
ことを特徴とする。
【００１９】
本発明の耐火防護構造は、特に耐火防護ケースの最外層として特定のケイ酸カルシウム系耐火層を有するため、優れた耐火防護性能を発揮する。具体的には、耐火性に関しては、ＲＡＢＴ曲線に基づいて１２００℃で２５分の耐火試験（図３参照）において、ケーブル管路の内部温度を８５℃（基準値）未満に抑えることができる。また、上記耐火層は、耐酸性が高く、しかも硬質であるため、湿気及び酸性ガス濃度が高いトンネル内でも優れた耐久性を発揮する。更に、ケース内側の断熱層としてケイ酸カルシウム系材料を採用する場合には、耐火防護構造の全てを工場でリサイクルすることができる。
【００２０】
ケーブル及びケーブル管路
本発明の耐火防護構造を適用できるケーブル及びケーブル管路は限定的ではない。
【００２１】
ケーブルとしては、例えば、外側が塩化ビニルなどのプラスチック被覆材で被覆された通信用、電力用等のケーブルが挙げられる。通信用ケーブルとしては、例えば、光ファイバーケーブルが挙げられる。
【００２２】
ケーブル管路としては、上記ケーブルを収容することのできる中空管であればよいが、例えば、鋼製電線管（ＪＩＳＣ８３０５）、硬質塩化ビニル管（ＪＩＳ Ｋ６７４１）、ＦＲＰ（繊維補強プラスチック）管等が挙げられる。
【００２３】
ここで、ケーブル管路に収容されるケーブル本数は特に限定されない。また、トンネル内壁に設置されるケーブル管路の本数等も限定されない。即ち、本発明の耐火防護構造は、トンネル内壁に設置（併置）された複数本のケーブル管路に対しても適用できる。
【００２４】
トンネル内壁にケーブル管路を設置する方法は特に限定されない。例えば、支持金物をトンネル内壁に取り付けて、支持金物によりケーブル管路を固定する方法が挙げられる。
【００２５】
耐火防護構造
本発明の耐火防護構造は、コの字形状の耐火防護ケースとトンネル内壁とに囲まれた空間にケーブル管路を収容する構造である。なお、耐火防護ケースは、トンネル内壁と耐火防護ケースとの間に囲まれた空間にケーブル管路を収容できる限り、完全なコの字形状に限定されず、半円形状のケースもこれに含まれる。図１には、本発明の耐火防護構造の断面図（一例）が示されている。図１から明らかなように、コの字形状の耐火防護ケースと壁面とに囲まれた空間にケーブル管路が収容されている。また、図１から明らかなように、コの字形状は耐火防護ケースの断面形状である。
【００２６】
耐火防護ケースは、ケーブル管路と対向するケース内側に断熱層を有し、ケースの最外層に耐火層を有する積層体である。最も簡単な構造としては、断熱層と耐火層とを有する２層構造が挙げられる。耐火防護ケースの構造は、前記２層に限定されず、断熱層を２層以上に分けてもよい。これらの詳細については次に示す。
【００２７】
〔耐火層〕
耐火防護ケースの最外層には、耐火層（ケイ酸カルシウム系耐火層）がある。
【００２８】
当該耐火層は、ｉ）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、ｉｉ）高炉セメント並びにｉｉｉ）（ａ）ウォラストナイト及び／又は（ｂ）アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種のアルミニウム化合物、を含む原料から形成されるケイ酸カルシウム系耐火層である。
【００２９】
ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物としては、特に限定されない。前記ケイ酸カルシウム水和物は、ゾノトライトを主成分とすればよい。本発明の効果を損なわない限り、トバモライト等の他のケイ酸カルシウム水和物が含まれていてもよい。また、ケイ酸カルシウム水和物は一次粒子（単結晶）の状態であってもよいし、一次粒子が三次元的に絡み合った集塊物（二次粒子）の状態であってもよい。特に成形性、強度、軽量性等の見地より、特公昭４５−２５７７１号公報、特公昭５３−１２５２６号公報等に示されている二次粒子からなるゾノトライトを主成分とするものが好ましい。
【００３０】
高炉セメントとしては、特に限定されず、例えば乾燥した高炉水砕スラグとセメントクリンカー（珪酸質原料、鉄質原料、粘土、石灰石等の原料調合物を高温で半溶融状に焼成し、塊状に焼き固めたもの）に適量の石膏を加えて混合粉砕するか、又は別々に粉砕して均一に混合することにより得ることができる。また、前記高炉セメントは公知又は市販のものでもよい。高炉セメントの粒度は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択できる。
【００３１】
アルミニウム化合物としては、アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。この中でも、コスト面及び性能面から水酸化アルミニウムが好ましい。なお、水酸化アルミニウム及びアルミナは、単独又は併用して使用できる。また、これらアルミニウム化合物は公知又は市販のものも使用できる。アルミニウム化合物の粒度は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。とりわけ最終製品の物性が向上する点で、アルミニウム化合物の粒度は、細かい方が好ましい。
【００３２】
ウォラストナイトとしては、特に限定されず、天然品及び合成品のいずれも使用できる。ウォラストナイトの粒度は、特に限定されず、用途に応じて適宜設定すれば良い。
【００３３】
上記原料においては、原料中に占めるケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の合算重量は、特に限定されないが、原料中、８０〜１００重量％であることが好ましい。
【００３４】
上記原料中、ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の割合は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択できる。このとき、前記合算重量を１００重量部とした場合、ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物の割合が１５〜５０重量部、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の割合の合計が８５〜５０重量部となるように配合することが好ましい。高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の混合比率は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。このとき、耐熱性の面では、ウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の割合が多い方が好ましい。また、耐酸性の面では高炉セメントの割合が多い方が好ましい。
【００３５】
１２００℃程度の耐熱性と耐酸性とを十分に発現させる観点からは、高炉セメント及びアルミナの組合せでは、その重量比は７：３〜５：５程度が好ましい。高炉セメント及び水酸化アルミニウムの組合せでは、その重量比は６：４〜４：６程度が好ましい。高炉セメント及びウォラストナイトの組合せでは、その重量比は７：３〜３：７程度が好ましい。
【００３６】
なお、ケイ酸カルシウム系成形体を養生する場合、高炉セメントと水酸化アルミニウムの重量比は８：２〜２：８程度が好ましく、特に耐熱性、耐酸性、機械的強度等の点で６：４〜４：６程度がより好ましい。
【００３７】
上記耐火層の形成方法は、上記原料を用いる限り特に限定されない。例えば、上記原料に水を配合して混練物を調製した後、前記混練物を成形し、さらに乾燥及び／又は養生することによりケイ酸カルシウム系耐火層を形成できる。このとき、前記混練物の調製方法としては、特に限定されず、既知の手段で行えばよい。前記成形方法としては、特に限定されず、例えば、脱水プレス成形、抄造、流し込み成形等が挙げられる。前記乾燥方法としては、特に限定されず、状況に応じて適宜設定すればよい。前記養生方法は、特に限定されず、常温、常圧で充分であるが、加熱、加圧等をさらに行ってもよい。このとき、アルミニウム化合物として水酸化アルミニウムを用いる場合、養生することにより物性（耐熱性、耐酸性、機械的強度等）がさらに向上する。
【００３８】
上記原料には、強度等の物性の向上を目的として、必要に応じて繊維質原料等の添加物が含まれていても良い。前記添加物の含有量は、限定的ではないが、通常は上記原料中０〜２０重量％とすれば良い。
【００３９】
繊維質原料としては、例えば、パルプ、木綿、ガラス繊維、セラミックファイバー、炭素繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、スチール繊維等の公知の有機系繊維、無機系繊維又は金属繊維を使用することができる。
【００４０】
また、繊維質原料以外にも用途に応じて、例えば、硬化促進剤、硬化遅延剤、可塑剤、発泡剤、界面活性剤、顔料、防水剤、撥水剤、赤外線遮蔽剤（金属酸化物等）等の添加物も適宜配合することができる。
【００４１】
上記添加物の種類、添加量等は、最終製品の用途及び所望の物性に応じて適宜調整すればよい。
【００４２】
ケイ酸カルシウム系耐火層の厚さは限定的ではないが、５〜５０ｍｍ程度が好ましい。
【００４３】
ケイ酸カルシウム系耐火層の密度も限定的ではないが、７００〜１１００ｋｇ／ｍ３程度が好ましい。これらの厚さ及び密度は、施工条件に応じて、適宜設定できる。
【００４４】
〔断熱層〕
耐火防護ケースは、ケーブル管路と対向するケース内側に断熱層を有する。
【００４５】
断熱層は１層でもよく、２層以上でもよい。２層以上とする場合には、外側から内側に向かって層の密度を段階的に低くすることが好ましい。例えば、外側から内側に向かって、耐火層→断熱層１→断熱層２と積層した場合には、この順に密度を低くするのが好ましい。
【００４６】
断熱層としては限定的ではないが、ケイ酸カルシウム及び赤外線遮蔽材を含有するものが好ましい。ケイ酸カルシウムを含有する場合には、工場でリサイクルできて好ましい。
【００４７】
ケイ酸カルシウム及び赤外線遮蔽剤を含有する断熱層としては、ケイ酸カルシウム及び赤外線遮蔽材（金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物等）を含有する限り、限定的でない。断熱層としては、例えば、特公平２−２８５３５号公報、特公平５−４３６５５号公報、特公昭６２−５７５９０号公報等に開示されたものを好適に使用できる。断熱層中の赤外線遮蔽材の含有量は限定的ではないが、０．５〜８０重量％程度が好ましい。
【００４８】
断熱層の厚さ（総厚さ）は限定的ではないが、２０〜１５０ｍｍ程度が好ましい。
【００４９】
断熱層の密度も限定的ではないが、５０〜６５０ｋｇ／ｍ３程度が好ましい。これらの厚さ及び密度は、施工条件に応じて、適宜設定できる。断熱層を２層以上から構成し、外側から内側に向かって密度が段階的に小さくなるように配置することにより、断熱性能を高めて断熱層全体の厚みを薄くすることができる。このように配置する場合には、材料費、施工費等を低減することができる点で好ましい。
【００５０】
〔その他の層〕
本発明の耐火防護構造は、耐火防護ケースの最外層（ケイ酸カルシウム系耐火層）を被覆する態様で表面保護板を更に有していてもよい。
【００５１】
表面保護板は、トンネル内部での漏水、飛来物、粉塵等から前記耐火層及び断熱層を保護するとともに、美観を保つなどの役割がある。表面保護板としては限定的ではないが、鉄鋼板、ステンレス鋼板、チタン鋼板、ガルバニウム鋼板、表面処理鋼板等が挙げられる。表面保護板の厚さは限定的ではないが、０．１〜３ｍｍ程度が好ましい。
【００５２】
耐火防護構造の形成方法
本発明の耐火防護構造の形成方法は特に限定されない。例えば、断熱層、耐火層となる板材料を用意し、これをトンネル内壁に設けたケーブル管路を囲むように積層し、耐火防護構造を形成することができる。
【００５３】
耐火防護構造を形成するに際しては、支持金物をトンネル内壁に設置し、これの周囲に上記板材料を固定することにより形成することが好ましい。板材料を固定する場合には、上記板材料をアンカーボルトで貫通させて支持金物と固定することが好ましい。板の付き合わせ部分には、必要に応じて、耐火接着剤などを充填してもよい。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の耐火防護構造は、特に耐火防護ケースの最外層として特定のケイ酸カルシウム系耐火層を有するため、優れた耐火防護性能を発揮する。具体的には、耐火性に関しては、ＲＡＢＴ曲線に基づいて１２００℃で２５分の耐火試験（図３参照）を行った際にケーブル管路の内部温度を８５℃（基準値）未満に抑えることができる。また、上記ケイ酸カルシウム系耐火層は、耐酸性が高く、しかも硬質であるため、湿気及び酸性ガス濃度が高いトンネル内でも優れた耐久性を発揮する。更に、ケース内側の断熱層としてケイ酸カルシウム系の材料を採用する場合には、耐火防護構造の全てを工場でリサイクルできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１で作製した本発明の耐火防護構造の断面図である。
【図２】実施例１における光ファイバーケーブルと熱電対との組み合わせを示す図である。円筒状に図示されている管路は左から管路番号１〜６であり、即ち、管路番号１のＦＲＰ管に収容された光ファイバーケーブルには熱電対１及び２が取り付けられていることを示す。
【図３】実施例１の耐火試験におけるＲＡＢＴ加熱曲線を示す図である。
【図４】実施例１の耐火試験における光ファイバーケーブル表面温度測定結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。但し本発明は実施例に限定されない。
【００５７】
実施例１
〔ケイ酸カルシウム系耐火層の作製〕
二次粒子よりなる合成ゾノトライト、高炉セメント及びウォラストナイトを表１の配合割合（固形分割合）となるように秤量した。これらにビニロン繊維２重量％及びパルプ３重量％を加えて固形分の全量を１００重量％とし、水と共に混練した。得られたスラリーを脱水プレス成形により成形した。その後、得られた成形体を１８０℃で乾燥させることにより、ケイ酸カルシウム系耐火層（厚さ２０ｍｍの板）を作製した。
【００５８】
【表１】
【００５９】
なお、使用した原料の詳細は以下の通りである。
（１）合成ゾノトライト
生石灰４８重量部、珪石５２重量部及び水１２００重量部とを混合して原料スラリーを調製し、このスラリーをオートクレーブ中で１．４７ＭＰａ（１５ｋｇｆ／ｃｍ２）、温度１９７℃の条件下で４時間撹拌することにより得られた。
（２）高炉セメント：太平洋セメント（株）製 高炉セメントＢ種
（３）ウォラストナイト：清水工業（株）製 ウォラストナイト（Ｇ−６０Ｆ）
（４）ビニロン繊維：ユニチカ（株）製 タイプＡＡ １８Ｔ
（５）パルプ：古紙パルプ
〔耐火防護構造の形成〕
図１に示す耐火防護構造を形成した。形成工程を次に示す。
【００６０】
先ず、プレキャストコンクリート板（ＰＣ板）（縦４５００ｍｍ、横１３５０ｍｍ、高さ３００ｍｍ）を模擬トンネル壁面として用意した。支持金物によりケーブル管路（管路種類を表２に示す）６本をＰＣ板表面に固定した。図１に示される６本の管路は、左から管路番号１〜６とする。ケーブル管路には光ファイバーケーブル（φ９ｍｍ）を収容した。
【００６１】
【表２】
【００６２】
各光ファイバーケーブルに熱電対を取り付けた。熱電対としてはＪＩＳ Ｃ １６０２に対するクラス２の性能を有する線径０．６５ｍｍのＫ熱電対を用いた。図２には、光ファイバーケーブルと熱電対との組み合わせを示す。なお、図２においても、管路は左から管路番号１〜６とする。即ち、管路番号１のＦＲＰ管に収容された光ファイバーケーブルには、熱電対１及び２を取り付けた。なお、各管路は全長が４５００ｍｍであり、番号が１、３、５、７、９及び１１の熱電対は、図１及び図２に示された管路の手前の端部から１５００ｍｍの位置にある部分に対応する光ファイバーケーブルに取り付けた。また、番号が２、４、６、８、１０及び１２の熱電対は、図１及び図２に示された管路の奥の端部（図示せず）から１５００ｍｍの位置にある部分に対応する光ファイバーケーブルに取り付けた。
【００６３】
耐火防護ケースは、ケーブル管路に近い方から、断熱層１、断熱層２、耐火層及びカラーステンレス板という順番で積層することにより形成した。その際には、図１に示すボルト付き支持金具を使用することにより各層を固定した。
【００６４】
断熱層１は、商標名「Ｕ−ブリッド」（日本インシュレーション株式会社製）を用いた。
【００６５】
断熱層１の厚さは４０ｍｍとし、密度は１５０ｋｇ／ｍ３であった。
【００６６】
断熱層２は、商標名「Ｋ−ブリッド」（日本インシュレーション株式会社製）を用いた。
【００６７】
断熱層２の厚さは２５ｍｍとし、密度は４００ｋｇ／ｍ３であった。
【００６８】
耐火層は、商標名「Ｓ−ブリッド」（日本インシュレーション株式会社製）を用いた。
【００６９】
耐火層の厚さは２０ｍｍとし、密度は９００ｋｇ／ｍ３であった。
【００７０】
カラーステンレスの厚さは０．３ｍｍとした。
【００７１】
〔耐火防護構造の耐火性〕
上記で作製した耐火防護構造（管路全長４５００ｍｍ）を、独立行政法人建築研究所の水平炉に搬入して耐火性を測定した。上記管路全長４５００ｍｍのうち、中心の４０００ｍｍの範囲は炉内に位置し、両端の２５０ｍｍずつは炉外に位置している。即ち、中心の４０００ｍｍの範囲に対して耐火試験を実施した。
【００７２】
加熱は図３に示すようにＲＡＢＴ加熱曲線に準拠して行い、１２００℃保持時間を２５分とした条件で行った。
【００７３】
次に試験結果を示す。
【００７４】
光ファイバーケーブル表面温度測定結果を表３及び図４に示す。
【００７５】
【表３】
【００７６】
本発明のケーブル管路耐火防護構造は、ＲＡＢＴ（１２００℃×２５分間）の耐火試験において、ケーブル管路の内部温度は８５℃未満に抑えることができ、要求される耐熱性能を満たすことが分かる。図４の結果からも明らかである。
【００７７】
〔耐火防護構造の耐酸性〕
実施例１で作製した耐火層と同じ成形体から１４０×３０×２０ｍｍの試験片を切り出し、これを５重量％希硫酸水溶液に１日浸漬させた後、湿潤状態（濡れた状態）で三点曲げ試験を行い、曲げ強度を測定し、下記式より残存強度率を算出して耐酸性を評価した。
【００７８】
残存強度率（％）＝（耐酸試験後の曲げ強度／耐酸試験前の曲げ強度）×１００
測定結果及び算出結果を下記表４に示す。
【００７９】
【表４】
【００８０】
以上より、耐火層の残存強度率は５０％を上回っており、本発明の耐火防護構造は耐酸性に非常に優れていることが分かる。
【００８１】
比較例１〜３
〔ケイ酸カルシウム系耐火層の作製〕
二次粒子よりなる合成ゾノトライト、水酸化アルミニウム、アルミナ及びウォラストナイトを表５の配合割合（固形分割合）となるように秤量した。これらにビニロン繊維２重量％及びパルプ３重量％を加えて固形分の全量を１００重量％とし、水と共に混練した。得られたスラリーを脱水プレス成形により成形した。その後、得られた成形体を１８０℃で乾燥させることにより、ケイ酸カルシウム系耐火層（厚さ２０ｍｍの板）を作製した。
【００８２】
【表５】
【００８３】
なお、使用した原料の詳細は以下の通りである。
（１）合成ゾノトライト
生石灰４８重量部、珪石５２重量部及び水１２００重量部とを混合して原料スラリーを調製し、このスラリーをオートクレーブ中で１．４７ＭＰａ（１５ｋｇｆ／ｃｍ２）、温度１９７℃の条件下で４時間撹拌することにより得られた。
（２）水酸化アルミニウム：昭和電工（株）製 ハイジライトＨ−４２
（３）アルミナ：昭和電工（株）製 α−アルミナ（ＡＬ−４３Ｌ）
（４）ウォラストナイト：清水工業（株）製 ウォラストナイト（Ｇ−６０Ｆ）
（５）ビニロン繊維：クラレ製 パワロン（ＲＭＨ１８２）
（６）パルプ：古紙パルプ
〔耐火防護構造の耐酸性〕
比較例１〜３で作製した耐火層について、実施例１と同様にして耐酸性を評価した。
【００８４】
曲げ強度の測定結果及び残存強度率の算出結果を下記表６に示す。
【００８５】
【表６】
【００８６】
比較例１〜３で作製した耐火層は、残存強度率が１０％未満であり、希硫酸水溶液への浸漬によって著しく強度が損なわれていることが分かる。一方、実施例１で作製した本発明の耐火層は、残存強度率が５０％を上回っている。この結果からは、本発明の耐火防護構造の耐酸性が非常に優れていることがより明確に分かる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信用、電力用等のケーブルは、通常は地下に埋設されているが、トンネル、橋梁等の構造物に対しては、これらに添架される場合が多い。例えば、トンネルに添架する場合は、トンネル内壁にケーブル管路を設置し、その中にケーブルを収容するのが一般的である。
【０００３】
上記ケーブル管路は、鋼製電線管、硬質塩化ビニル管等が一般的であり、ケーブルは、塩化ビニルなどのプラスチック被覆材により表面被覆されたものが一般的である。
【０００４】
このように、ケーブルは可燃材により表面被覆されている場合が多いため、トンネルに添架される場合には、ケーブル及びケーブル管路を耐火防護する必要がある。トンネル火災では、発生した熱は逃げ場が乏しく、特にガソリンが燃焼する場合には、１０分程度で最高温度は１２００℃程度にも達するため、十分な耐火防護構造が要求される。
【０００５】
トンネル内に設置したケーブル管路の耐火防護性については、現在ではドイツ交通省が定める道路トンネル内の設備と運用に関する指針（ＲＡＢＴ）に準拠して１２００℃の高温加熱に耐える性能が具体的に要求されている。
【０００６】
また、排気ガスの影響によりトンネル内の酸性ガス濃度及び湿度が高いことを考慮し、耐火防護構造には、耐酸性を主とする耐久性も求められている。
【０００７】
従来、トンネル内のケーブル管路の耐火防護構造としては、例えば、特許文献１には、トンネル内壁に取り付けられたケーブル管路又はケーブル管路の複数本集合体の外周に断熱マット材が当接して被覆され、断熱マット材の外周にはアルミ箔層が当接して被覆され、その外側がトンネル内壁と耐火被覆材によって取り囲まれ、更に、その外側がトンネル内壁と第２耐火被覆材によって取り囲まれ、且つ、耐火被覆材とトンネル内壁の接触部位並びに第２耐火被覆材とトンネル内壁の接触部位に不陸調整材を設置してなる構造が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、被敷設体に敷設されたケーブルを火災から保護するためのケーブル用耐火防護構造であって、ケーブルを囲むようにして被敷設体に取り付けられる外装材と、外装材の内面へ重ねるように積層される断熱材とを備え、積層した断熱材のうち、少なくとも一層の断熱層は、低熱伝導断熱材で形成されることを特徴とするケーブル用耐火防護構造が開示されている。
【０００９】
このように、耐火防護構造としては各種のものが提案されているが、上記特性を十分に具備するものはなく、更なる改善の余地がある。
【特許文献１】特開２００５−１７６５１０号公報
【特許文献２】特開２００５−１７６５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、耐火防護性能及び耐酸性の高い、トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造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】
【００１１】
本発明者は、従来技術の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定のケイ酸カルシウム系耐火層を有する耐火防護構造によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は、下記のトンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造に関する。
【００１３】
１．トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造であって、
（１）耐火防護構造は、コの字形状の耐火防護ケースとトンネル内壁とに囲まれた空間にケーブル管路を収容する構造であり、
（２）耐火防護ケースは、ケーブル管路と対向するケース内側に断熱層を有し、ケースの最外層に耐火層を有する積層体であり、
（３）前記耐火層は、ｉ）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、ｉｉ）高炉セメント並びにｉｉｉ）（ａ）ウォラストナイト及び／又は（ｂ）アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種のアルミニウム化合物、を含む原料から形成されるケイ酸カルシウム系耐火層である、
ことを特徴とする、耐火防護構造。
【００１４】
２．ケイ酸カルシウム系耐火層が、
（１）原料中に占めるゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の合算重量が８０〜１００重量％であり、
（２）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の合算重量を１００重量部とした場合に、
ｉ）その中に占めるゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物の割合が１５〜５０重量部であり、且つ
ｉｉ）高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の割合の合計が８５〜５０重量部である、
上記項１に記載の耐火防護構造。
【００１５】
３．ケイ酸カルシウム系耐火層が、ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント及び水酸化アルミニウムを含有する原料に水を配合して混練物を調製した後、前記混練物を成形し、更に養生することにより形成される、上記項１又は２に記載の耐火防護構造。
【００１６】
４．断熱層が、ケイ酸カルシウム及び赤外線遮蔽材を含有する、上記項１〜３のいずれかに記載の耐火防護構造。
【００１７】
５．断熱層が、耐火層に比して小さい密度を有する、上記項１〜４のいずれかに記載の耐火防護構造。
以下、本発明の耐火防護構造について詳細に説明する。
【００１８】
本発明の耐火防護構造は、トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造であり、
（１）耐火防護構造は、コの字形状の耐火防護ケースとトンネル内壁とに囲まれた空間にケーブル管路を収容する構造であり、
（２）耐火防護ケースは、ケーブル管路と対向するケース内側に断熱層を有し、ケースの最外層に耐火層を有する積層体であり、
（３）前記耐火層は、ｉ）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、ｉｉ）高炉セメント並びにｉｉｉ）（ａ）ウォラストナイト及び／又は（ｂ）アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種のアルミニウム化合物、を含む原料から形成されるケイ酸カルシウム系耐火層である、
ことを特徴とする。
【００１９】
本発明の耐火防護構造は、特に耐火防護ケースの最外層として特定のケイ酸カルシウム系耐火層を有するため、優れた耐火防護性能を発揮する。具体的には、耐火性に関しては、ＲＡＢＴ曲線に基づいて１２００℃で２５分の耐火試験（図３参照）において、ケーブル管路の内部温度を８５℃（基準値）未満に抑えることができる。また、上記耐火層は、耐酸性が高く、しかも硬質であるため、湿気及び酸性ガス濃度が高いトンネル内でも優れた耐久性を発揮する。更に、ケース内側の断熱層としてケイ酸カルシウム系材料を採用する場合には、耐火防護構造の全てを工場でリサイクルすることができる。
【００２０】
ケーブル及びケーブル管路
本発明の耐火防護構造を適用できるケーブル及びケーブル管路は限定的ではない。
【００２１】
ケーブルとしては、例えば、外側が塩化ビニルなどのプラスチック被覆材で被覆された通信用、電力用等のケーブルが挙げられる。通信用ケーブルとしては、例えば、光ファイバーケーブルが挙げられる。
【００２２】
ケーブル管路としては、上記ケーブルを収容することのできる中空管であればよいが、例えば、鋼製電線管（ＪＩＳＣ８３０５）、硬質塩化ビニル管（ＪＩＳ Ｋ６７４１）、ＦＲＰ（繊維補強プラスチック）管等が挙げられる。
【００２３】
ここで、ケーブル管路に収容されるケーブル本数は特に限定されない。また、トンネル内壁に設置されるケーブル管路の本数等も限定されない。即ち、本発明の耐火防護構造は、トンネル内壁に設置（併置）された複数本のケーブル管路に対しても適用できる。
【００２４】
トンネル内壁にケーブル管路を設置する方法は特に限定されない。例えば、支持金物をトンネル内壁に取り付けて、支持金物によりケーブル管路を固定する方法が挙げられる。
【００２５】
耐火防護構造
本発明の耐火防護構造は、コの字形状の耐火防護ケースとトンネル内壁とに囲まれた空間にケーブル管路を収容する構造である。なお、耐火防護ケースは、トンネル内壁と耐火防護ケースとの間に囲まれた空間にケーブル管路を収容できる限り、完全なコの字形状に限定されず、半円形状のケースもこれに含まれる。図１には、本発明の耐火防護構造の断面図（一例）が示されている。図１から明らかなように、コの字形状の耐火防護ケースと壁面とに囲まれた空間にケーブル管路が収容されている。また、図１から明らかなように、コの字形状は耐火防護ケースの断面形状である。
【００２６】
耐火防護ケースは、ケーブル管路と対向するケース内側に断熱層を有し、ケースの最外層に耐火層を有する積層体である。最も簡単な構造としては、断熱層と耐火層とを有する２層構造が挙げられる。耐火防護ケースの構造は、前記２層に限定されず、断熱層を２層以上に分けてもよい。これらの詳細については次に示す。
【００２７】
〔耐火層〕
耐火防護ケースの最外層には、耐火層（ケイ酸カルシウム系耐火層）がある。
【００２８】
当該耐火層は、ｉ）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、ｉｉ）高炉セメント並びにｉｉｉ）（ａ）ウォラストナイト及び／又は（ｂ）アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種のアルミニウム化合物、を含む原料から形成されるケイ酸カルシウム系耐火層である。
【００２９】
ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物としては、特に限定されない。前記ケイ酸カルシウム水和物は、ゾノトライトを主成分とすればよい。本発明の効果を損なわない限り、トバモライト等の他のケイ酸カルシウム水和物が含まれていてもよい。また、ケイ酸カルシウム水和物は一次粒子（単結晶）の状態であってもよいし、一次粒子が三次元的に絡み合った集塊物（二次粒子）の状態であってもよい。特に成形性、強度、軽量性等の見地より、特公昭４５−２５７７１号公報、特公昭５３−１２５２６号公報等に示されている二次粒子からなるゾノトライトを主成分とするものが好ましい。
【００３０】
高炉セメントとしては、特に限定されず、例えば乾燥した高炉水砕スラグとセメントクリンカー（珪酸質原料、鉄質原料、粘土、石灰石等の原料調合物を高温で半溶融状に焼成し、塊状に焼き固めたもの）に適量の石膏を加えて混合粉砕するか、又は別々に粉砕して均一に混合することにより得ることができる。また、前記高炉セメントは公知又は市販のものでもよい。高炉セメントの粒度は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択できる。
【００３１】
アルミニウム化合物としては、アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。この中でも、コスト面及び性能面から水酸化アルミニウムが好ましい。なお、水酸化アルミニウム及びアルミナは、単独又は併用して使用できる。また、これらアルミニウム化合物は公知又は市販のものも使用できる。アルミニウム化合物の粒度は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。とりわけ最終製品の物性が向上する点で、アルミニウム化合物の粒度は、細かい方が好ましい。
【００３２】
ウォラストナイトとしては、特に限定されず、天然品及び合成品のいずれも使用できる。ウォラストナイトの粒度は、特に限定されず、用途に応じて適宜設定すれば良い。
【００３３】
上記原料においては、原料中に占めるケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の合算重量は、特に限定されないが、原料中、８０〜１００重量％であることが好ましい。
【００３４】
上記原料中、ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の割合は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択できる。このとき、前記合算重量を１００重量部とした場合、ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物の割合が１５〜５０重量部、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の割合の合計が８５〜５０重量部となるように配合することが好ましい。高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の混合比率は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。このとき、耐熱性の面では、ウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の割合が多い方が好ましい。また、耐酸性の面では高炉セメントの割合が多い方が好ましい。
【００３５】
１２００℃程度の耐熱性と耐酸性とを十分に発現させる観点からは、高炉セメント及びアルミナの組合せでは、その重量比は７：３〜５：５程度が好ましい。高炉セメント及び水酸化アルミニウムの組合せでは、その重量比は６：４〜４：６程度が好ましい。高炉セメント及びウォラストナイトの組合せでは、その重量比は７：３〜３：７程度が好ましい。
【００３６】
なお、ケイ酸カルシウム系成形体を養生する場合、高炉セメントと水酸化アルミニウムの重量比は８：２〜２：８程度が好ましく、特に耐熱性、耐酸性、機械的強度等の点で６：４〜４：６程度がより好ましい。
【００３７】
上記耐火層の形成方法は、上記原料を用いる限り特に限定されない。例えば、上記原料に水を配合して混練物を調製した後、前記混練物を成形し、さらに乾燥及び／又は養生することによりケイ酸カルシウム系耐火層を形成できる。このとき、前記混練物の調製方法としては、特に限定されず、既知の手段で行えばよい。前記成形方法としては、特に限定されず、例えば、脱水プレス成形、抄造、流し込み成形等が挙げられる。前記乾燥方法としては、特に限定されず、状況に応じて適宜設定すればよい。前記養生方法は、特に限定されず、常温、常圧で充分であるが、加熱、加圧等をさらに行ってもよい。このとき、アルミニウム化合物として水酸化アルミニウムを用いる場合、養生することにより物性（耐熱性、耐酸性、機械的強度等）がさらに向上する。
【００３８】
上記原料には、強度等の物性の向上を目的として、必要に応じて繊維質原料等の添加物が含まれていても良い。前記添加物の含有量は、限定的ではないが、通常は上記原料中０〜２０重量％とすれば良い。
【００３９】
繊維質原料としては、例えば、パルプ、木綿、ガラス繊維、セラミックファイバー、炭素繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、スチール繊維等の公知の有機系繊維、無機系繊維又は金属繊維を使用することができる。
【００４０】
また、繊維質原料以外にも用途に応じて、例えば、硬化促進剤、硬化遅延剤、可塑剤、発泡剤、界面活性剤、顔料、防水剤、撥水剤、赤外線遮蔽剤（金属酸化物等）等の添加物も適宜配合することができる。
【００４１】
上記添加物の種類、添加量等は、最終製品の用途及び所望の物性に応じて適宜調整すればよい。
【００４２】
ケイ酸カルシウム系耐火層の厚さは限定的ではないが、５〜５０ｍｍ程度が好ましい。
【００４３】
ケイ酸カルシウム系耐火層の密度も限定的ではないが、７００〜１１００ｋｇ／ｍ３程度が好ましい。これらの厚さ及び密度は、施工条件に応じて、適宜設定できる。
【００４４】
〔断熱層〕
耐火防護ケースは、ケーブル管路と対向するケース内側に断熱層を有する。
【００４５】
断熱層は１層でもよく、２層以上でもよい。２層以上とする場合には、外側から内側に向かって層の密度を段階的に低くすることが好ましい。例えば、外側から内側に向かって、耐火層→断熱層１→断熱層２と積層した場合には、この順に密度を低くするのが好ましい。
【００４６】
断熱層としては限定的ではないが、ケイ酸カルシウム及び赤外線遮蔽材を含有するものが好ましい。ケイ酸カルシウムを含有する場合には、工場でリサイクルできて好ましい。
【００４７】
ケイ酸カルシウム及び赤外線遮蔽剤を含有する断熱層としては、ケイ酸カルシウム及び赤外線遮蔽材（金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物等）を含有する限り、限定的でない。断熱層としては、例えば、特公平２−２８５３５号公報、特公平５−４３６５５号公報、特公昭６２−５７５９０号公報等に開示されたものを好適に使用できる。断熱層中の赤外線遮蔽材の含有量は限定的ではないが、０．５〜８０重量％程度が好ましい。
【００４８】
断熱層の厚さ（総厚さ）は限定的ではないが、２０〜１５０ｍｍ程度が好ましい。
【００４９】
断熱層の密度も限定的ではないが、５０〜６５０ｋｇ／ｍ３程度が好ましい。これらの厚さ及び密度は、施工条件に応じて、適宜設定できる。断熱層を２層以上から構成し、外側から内側に向かって密度が段階的に小さくなるように配置することにより、断熱性能を高めて断熱層全体の厚みを薄くすることができる。このように配置する場合には、材料費、施工費等を低減することができる点で好ましい。
【００５０】
〔その他の層〕
本発明の耐火防護構造は、耐火防護ケースの最外層（ケイ酸カルシウム系耐火層）を被覆する態様で表面保護板を更に有していてもよい。
【００５１】
表面保護板は、トンネル内部での漏水、飛来物、粉塵等から前記耐火層及び断熱層を保護するとともに、美観を保つなどの役割がある。表面保護板としては限定的ではないが、鉄鋼板、ステンレス鋼板、チタン鋼板、ガルバニウム鋼板、表面処理鋼板等が挙げられる。表面保護板の厚さは限定的ではないが、０．１〜３ｍｍ程度が好ましい。
【００５２】
耐火防護構造の形成方法
本発明の耐火防護構造の形成方法は特に限定されない。例えば、断熱層、耐火層となる板材料を用意し、これをトンネル内壁に設けたケーブル管路を囲むように積層し、耐火防護構造を形成することができる。
【００５３】
耐火防護構造を形成するに際しては、支持金物をトンネル内壁に設置し、これの周囲に上記板材料を固定することにより形成することが好ましい。板材料を固定する場合には、上記板材料をアンカーボルトで貫通させて支持金物と固定することが好ましい。板の付き合わせ部分には、必要に応じて、耐火接着剤などを充填してもよい。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の耐火防護構造は、特に耐火防護ケースの最外層として特定のケイ酸カルシウム系耐火層を有するため、優れた耐火防護性能を発揮する。具体的には、耐火性に関しては、ＲＡＢＴ曲線に基づいて１２００℃で２５分の耐火試験（図３参照）を行った際にケーブル管路の内部温度を８５℃（基準値）未満に抑えることができる。また、上記ケイ酸カルシウム系耐火層は、耐酸性が高く、しかも硬質であるため、湿気及び酸性ガス濃度が高いトンネル内でも優れた耐久性を発揮する。更に、ケース内側の断熱層としてケイ酸カルシウム系の材料を採用する場合には、耐火防護構造の全てを工場でリサイクルできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１で作製した本発明の耐火防護構造の断面図である。
【図２】実施例１における光ファイバーケーブルと熱電対との組み合わせを示す図である。円筒状に図示されている管路は左から管路番号１〜６であり、即ち、管路番号１のＦＲＰ管に収容された光ファイバーケーブルには熱電対１及び２が取り付けられていることを示す。
【図３】実施例１の耐火試験におけるＲＡＢＴ加熱曲線を示す図である。
【図４】実施例１の耐火試験における光ファイバーケーブル表面温度測定結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。但し本発明は実施例に限定されない。
【００５７】
実施例１
〔ケイ酸カルシウム系耐火層の作製〕
二次粒子よりなる合成ゾノトライト、高炉セメント及びウォラストナイトを表１の配合割合（固形分割合）となるように秤量した。これらにビニロン繊維２重量％及びパルプ３重量％を加えて固形分の全量を１００重量％とし、水と共に混練した。得られたスラリーを脱水プレス成形により成形した。その後、得られた成形体を１８０℃で乾燥させることにより、ケイ酸カルシウム系耐火層（厚さ２０ｍｍの板）を作製した。
【００５８】
【表１】
【００５９】
なお、使用した原料の詳細は以下の通りである。
（１）合成ゾノトライト
生石灰４８重量部、珪石５２重量部及び水１２００重量部とを混合して原料スラリーを調製し、このスラリーをオートクレーブ中で１．４７ＭＰａ（１５ｋｇｆ／ｃｍ２）、温度１９７℃の条件下で４時間撹拌することにより得られた。
（２）高炉セメント：太平洋セメント（株）製 高炉セメントＢ種
（３）ウォラストナイト：清水工業（株）製 ウォラストナイト（Ｇ−６０Ｆ）
（４）ビニロン繊維：ユニチカ（株）製 タイプＡＡ １８Ｔ
（５）パルプ：古紙パルプ
〔耐火防護構造の形成〕
図１に示す耐火防護構造を形成した。形成工程を次に示す。
【００６０】
先ず、プレキャストコンクリート板（ＰＣ板）（縦４５００ｍｍ、横１３５０ｍｍ、高さ３００ｍｍ）を模擬トンネル壁面として用意した。支持金物によりケーブル管路（管路種類を表２に示す）６本をＰＣ板表面に固定した。図１に示される６本の管路は、左から管路番号１〜６とする。ケーブル管路には光ファイバーケーブル（φ９ｍｍ）を収容した。
【００６１】
【表２】
【００６２】
各光ファイバーケーブルに熱電対を取り付けた。熱電対としてはＪＩＳ Ｃ １６０２に対するクラス２の性能を有する線径０．６５ｍｍのＫ熱電対を用いた。図２には、光ファイバーケーブルと熱電対との組み合わせを示す。なお、図２においても、管路は左から管路番号１〜６とする。即ち、管路番号１のＦＲＰ管に収容された光ファイバーケーブルには、熱電対１及び２を取り付けた。なお、各管路は全長が４５００ｍｍであり、番号が１、３、５、７、９及び１１の熱電対は、図１及び図２に示された管路の手前の端部から１５００ｍｍの位置にある部分に対応する光ファイバーケーブルに取り付けた。また、番号が２、４、６、８、１０及び１２の熱電対は、図１及び図２に示された管路の奥の端部（図示せず）から１５００ｍｍの位置にある部分に対応する光ファイバーケーブルに取り付けた。
【００６３】
耐火防護ケースは、ケーブル管路に近い方から、断熱層１、断熱層２、耐火層及びカラーステンレス板という順番で積層することにより形成した。その際には、図１に示すボルト付き支持金具を使用することにより各層を固定した。
【００６４】
断熱層１は、商標名「Ｕ−ブリッド」（日本インシュレーション株式会社製）を用いた。
【００６５】
断熱層１の厚さは４０ｍｍとし、密度は１５０ｋｇ／ｍ３であった。
【００６６】
断熱層２は、商標名「Ｋ−ブリッド」（日本インシュレーション株式会社製）を用いた。
【００６７】
断熱層２の厚さは２５ｍｍとし、密度は４００ｋｇ／ｍ３であった。
【００６８】
耐火層は、商標名「Ｓ−ブリッド」（日本インシュレーション株式会社製）を用いた。
【００６９】
耐火層の厚さは２０ｍｍとし、密度は９００ｋｇ／ｍ３であった。
【００７０】
カラーステンレスの厚さは０．３ｍｍとした。
【００７１】
〔耐火防護構造の耐火性〕
上記で作製した耐火防護構造（管路全長４５００ｍｍ）を、独立行政法人建築研究所の水平炉に搬入して耐火性を測定した。上記管路全長４５００ｍｍのうち、中心の４０００ｍｍの範囲は炉内に位置し、両端の２５０ｍｍずつは炉外に位置している。即ち、中心の４０００ｍｍの範囲に対して耐火試験を実施した。
【００７２】
加熱は図３に示すようにＲＡＢＴ加熱曲線に準拠して行い、１２００℃保持時間を２５分とした条件で行った。
【００７３】
次に試験結果を示す。
【００７４】
光ファイバーケーブル表面温度測定結果を表３及び図４に示す。
【００７５】
【表３】
【００７６】
本発明のケーブル管路耐火防護構造は、ＲＡＢＴ（１２００℃×２５分間）の耐火試験において、ケーブル管路の内部温度は８５℃未満に抑えることができ、要求される耐熱性能を満たすことが分かる。図４の結果からも明らかである。
【００７７】
〔耐火防護構造の耐酸性〕
実施例１で作製した耐火層と同じ成形体から１４０×３０×２０ｍｍの試験片を切り出し、これを５重量％希硫酸水溶液に１日浸漬させた後、湿潤状態（濡れた状態）で三点曲げ試験を行い、曲げ強度を測定し、下記式より残存強度率を算出して耐酸性を評価した。
【００７８】
残存強度率（％）＝（耐酸試験後の曲げ強度／耐酸試験前の曲げ強度）×１００
測定結果及び算出結果を下記表４に示す。
【００７９】
【表４】
【００８０】
以上より、耐火層の残存強度率は５０％を上回っており、本発明の耐火防護構造は耐酸性に非常に優れていることが分かる。
【００８１】
比較例１〜３
〔ケイ酸カルシウム系耐火層の作製〕
二次粒子よりなる合成ゾノトライト、水酸化アルミニウム、アルミナ及びウォラストナイトを表５の配合割合（固形分割合）となるように秤量した。これらにビニロン繊維２重量％及びパルプ３重量％を加えて固形分の全量を１００重量％とし、水と共に混練した。得られたスラリーを脱水プレス成形により成形した。その後、得られた成形体を１８０℃で乾燥させることにより、ケイ酸カルシウム系耐火層（厚さ２０ｍｍの板）を作製した。
【００８２】
【表５】
【００８３】
なお、使用した原料の詳細は以下の通りである。
（１）合成ゾノトライト
生石灰４８重量部、珪石５２重量部及び水１２００重量部とを混合して原料スラリーを調製し、このスラリーをオートクレーブ中で１．４７ＭＰａ（１５ｋｇｆ／ｃｍ２）、温度１９７℃の条件下で４時間撹拌することにより得られた。
（２）水酸化アルミニウム：昭和電工（株）製 ハイジライトＨ−４２
（３）アルミナ：昭和電工（株）製 α−アルミナ（ＡＬ−４３Ｌ）
（４）ウォラストナイト：清水工業（株）製 ウォラストナイト（Ｇ−６０Ｆ）
（５）ビニロン繊維：クラレ製 パワロン（ＲＭＨ１８２）
（６）パルプ：古紙パルプ
〔耐火防護構造の耐酸性〕
比較例１〜３で作製した耐火層について、実施例１と同様にして耐酸性を評価した。
【００８４】
曲げ強度の測定結果及び残存強度率の算出結果を下記表６に示す。
【００８５】
【表６】
【００８６】
比較例１〜３で作製した耐火層は、残存強度率が１０％未満であり、希硫酸水溶液への浸漬によって著しく強度が損なわれていることが分かる。一方、実施例１で作製した本発明の耐火層は、残存強度率が５０％を上回っている。この結果からは、本発明の耐火防護構造の耐酸性が非常に優れていることがより明確に分かる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造であって、
（１）耐火防護構造は、コの字形状の耐火防護ケースとトンネル内壁とに囲まれた空間にケーブル管路を収容する構造であり、
（２）耐火防護ケースは、ケーブル管路と対向するケース内側に断熱層を有し、ケースの最外層に耐火層を有する積層体であり、
（３）前記耐火層は、ｉ）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、ｉｉ）高炉セメント並びにｉｉｉ）（ａ）ウォラストナイト及び／又は（ｂ）アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種のアルミニウム化合物、を含む原料から形成されるケイ酸カルシウム系耐火層である、
ことを特徴とする、耐火防護構造。
【請求項２】
ケイ酸カルシウム系耐火層が、
（１）原料中に占めるゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の合算重量が８０〜１００重量％であり、
（２）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の合算重量を１００重量部とした場合に、
ｉ）その中に占めるゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物の割合が１５〜５０重量部であり、且つ
ｉｉ）高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の割合の合計が８５〜５０重量部である、
請求項１に記載の耐火防護構造。
【請求項３】
ケイ酸カルシウム系耐火層が、ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント及び水酸化アルミニウムを含有する原料に水を配合して混練物を調製した後、前記混練物を成形し、更に養生することにより形成される、請求項１又は２に記載の耐火防護構造。
【請求項４】
断熱層が、ケイ酸カルシウム及び赤外線遮蔽材を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の耐火防護構造。
【請求項５】
断熱層が、耐火層に比して小さい密度を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の耐火防護構造。
【請求項１】
トンネル内壁に設置したケーブル管路の耐火防護構造であって、
（１）耐火防護構造は、コの字形状の耐火防護ケースとトンネル内壁とに囲まれた空間にケーブル管路を収容する構造であり、
（２）耐火防護ケースは、ケーブル管路と対向するケース内側に断熱層を有し、ケースの最外層に耐火層を有する積層体であり、
（３）前記耐火層は、ｉ）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、ｉｉ）高炉セメント並びにｉｉｉ）（ａ）ウォラストナイト及び／又は（ｂ）アルミナ及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種のアルミニウム化合物、を含む原料から形成されるケイ酸カルシウム系耐火層である、
ことを特徴とする、耐火防護構造。
【請求項２】
ケイ酸カルシウム系耐火層が、
（１）原料中に占めるゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の合算重量が８０〜１００重量％であり、
（２）ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の合算重量を１００重量部とした場合に、
ｉ）その中に占めるゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物の割合が１５〜５０重量部であり、且つ
ｉｉ）高炉セメント並びにウォラストナイト及び／又はアルミニウム化合物の割合の合計が８５〜５０重量部である、
請求項１に記載の耐火防護構造。
【請求項３】
ケイ酸カルシウム系耐火層が、ゾノトライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物、高炉セメント及び水酸化アルミニウムを含有する原料に水を配合して混練物を調製した後、前記混練物を成形し、更に養生することにより形成される、請求項１又は２に記載の耐火防護構造。
【請求項４】
断熱層が、ケイ酸カルシウム及び赤外線遮蔽材を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の耐火防護構造。
【請求項５】
断熱層が、耐火層に比して小さい密度を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の耐火防護構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２４４０７３（Ｐ２００７−２４４０７３Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６１３６８（Ｐ２００６−６１３６８）
【出願日】平成１８年３月７日（２００６．３．７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１７年１０月１３日 インターネットアドレス「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋａｎｇｉ．ｋｔｒ．ｍｌｉｔ．ｇｏ．ｊｐ／ｋａｎｇｉ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００５年（平成１７年）１２月７日 「建設通信新聞」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００５年（平成１７年）１２月８日 「日刊建設工業新聞」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００５年（平成１７年）１２月２２日 「建通新聞」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００５年（平成１７年）１２月２６日 「日刊工業新聞」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００６年（平成１８年）１月２０日 株式会社産業統計研究所発行の「建材レポート２００６年１月号Ｎｏ．３３６」に発表
【出願人】（０００１４９１３６）日本インシュレーション株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月７日（２００６．３．７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１７年１０月１３日 インターネットアドレス「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋａｎｇｉ．ｋｔｒ．ｍｌｉｔ．ｇｏ．ｊｐ／ｋａｎｇｉ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００５年（平成１７年）１２月７日 「建設通信新聞」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００５年（平成１７年）１２月８日 「日刊建設工業新聞」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００５年（平成１７年）１２月２２日 「建通新聞」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００５年（平成１７年）１２月２６日 「日刊工業新聞」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００６年（平成１８年）１月２０日 株式会社産業統計研究所発行の「建材レポート２００６年１月号Ｎｏ．３３６」に発表
【出願人】（０００１４９１３６）日本インシュレーション株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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