JP2005336711A

JP2005336711A - 遮音性に優れた軽量気泡コンクリートパネル及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005336711A
Application number: JP2004153032A
Authority: JP
Inventors: Yoshimichi Aono; 義道青野
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Siporex KK
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Siporex KK
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】異種材料との複合化によらず、従来と同じ製造設備と製造方法を利用して製造することができ、従来よりも遮音性能に優れた軽量気泡コンクリートパネルを提供する。
【解決手段】軽量気泡コンクリートパネルの気泡２を含む硬化体基部１の嵩密度が４５０〜１０００ｋｇ／ｍ^３であり、表面に硬化体基部１よりも嵩密度が高い緻密層３が形成されている。この緻密層３は、主原料に水とアルミニウム粉末を添加したスラリーをモールドに鋳込み、得られた半硬化体をピアノ線により所定の寸法に切断する際に、ピアノ線を半硬化体の移動方向に対し交差する方向に、往復させながら又は一方向に移動させながら切断することによって形成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物の壁や床などに使用される軽量気泡コンクリートパネル、特に遮音性能に優れた軽量気泡コンクリートパネル、及びその製造方法に関する。

軽量気泡コンクリートは、珪石や珪砂などの珪酸質原料と、石灰石やセメントなどの石灰質原料とを主原料とし、これらに水を加えたスラリーを発泡半硬化させた後、オートクレーブに入れて高温高圧で水蒸気養生することによって製造されている。

このようにして得られる軽量気泡コンクリートは、珪酸カルシウム水和物を主成分とする硬化体からなり、断熱性や軽量性が一般のコンクリートに対して優れているうえ、ある程度の遮音性能も有している。そのため、軽量気泡コンクリートパネル（以下、ＡＬＣパネルとも称する）は、建築物の壁や床などの材料として広く用いられている。

近年、快適な居住性能への要求が高まり、特にマンションやビル等における戸境壁や床において、より高い遮音性能が要求されている。しかし、従来のＡＬＣパネルでは遮音性能が不十分であるため、パネル表面にモルタル層を設けたり、複数枚サンドイッチ状に配置したパネルの間に遮音性に優れるグラスウール等の材料を充填したり、あるいはパネル表面に木質ボードや金属板を張り合わせるなどの複合化により、遮音性を補う方法が一般的に採られている。

しかしながら、これらの複合化による遮音性の向上にも限界があるうえ、複合化によりコストが上昇し、更にはパネルが厚くなるため壁等の厚みが増し、室内空間も犠牲になるなどの問題点があった。また、複合化による方法で一層高い遮音性能を追求する場合には、更に複合材料と組み合わせる必要があるため、上記の問題点が一層顕著になる。

複合化によるＡＬＣパネルの遮音性の向上方法として、例えば、特開平９−２２１８５０号公報には、連続気泡を有すると共に、密度が０.２５〜０.４０である無機質多孔質吸音材を、ＡＬＣパネルに接合する方法が提案されている。しかしながら、この方法ではＡＬＣパネルと無機質多孔質吸音材を樹脂モルタルで接着して複合化するため、上記の問題点が解消されていないうえ、ＡＬＣの持つ生産性、即ちピアノ線切断により一度に多数のパネルを生産できるという利点が損なわれる。

特開平９−２２１８５０号公報

本発明は、上記した従来の事情に鑑み、異種材料との複合化によらず、従来と同じ製造設備と製造方法を利用して製造することができ、従来よりも遮音性能に優れた軽量気泡コンクリートパネルを提供することを目的とするものである。

一般に建築材料の遮音性能は、質量則とコインシデンス効果に支配されることが知られている。発明者は、軽量気泡コンクリートパネルの製造時に簡単な方法で表面を緻密化することで遮音性能の向上が得られることを見出した。また、表面層以外の硬化体基部の嵩密度を高めることにより、質量則により期待される遮音性能の向上のみならず、コインシデンス効果が嵩密度の上昇と共に低周波数側へ移行し、遮音性能が一層向上することも分った。

即ち、本発明が提供する遮音性能に優れた軽量気泡コンクリートパネルは、珪酸質原料と石灰質原料を主原料とし、高温高圧下にて水蒸気養生されて製造される軽量気泡コンクリートパネルであって、硬化体基部の嵩密度が４５０〜１０００ｋｇ／ｍ^３であり、表面に硬化体基部と同一材料で且つ硬化体基部よりも嵩密度が高い緻密層が形成されていることを特徴とするものである。

また、上記本発明の遮音性能に優れた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法は、主原料に水とアルミニウム粉末を添加して得られたスラリーをモールドに鋳込み、発泡半硬化させて得られた半硬化体をピアノ線により所定の寸法に切断する際に、ピアノ線を半硬化体の移動方向に対して交差する方向に、往復移動させるか又は一方向に移動させながら切断すること特徴とする。

本発明によれば、異種材料との複合化によるのではなく、製造時に簡単な方法で表面を緻密化するだけで、従来に比較して遮音性に優れた軽量気泡コンクリートを得ることができる。しかも、本発明の軽量気泡コンクリートは、従来の製造設備をそのまま利用して従来と同様の方法で製造できるため、生産性、経済性、施工性に優れている。従って、建築物の壁や床等に使用した場合、従来よりも遮音性能を高めることができ、壁等の厚みが増すことがないので室内空間を犠牲にすることがない。

本発明の軽量気泡コンクリートパネル（ＡＬＣパネル）は、その硬化体基部（緻密層及び補強鉄筋を除く）の表面に、硬化体基部よりも嵩密度の高い緻密層を備えている。硬化体基部及び緻密層は共に従来のＡＬＣパネルと同様に珪酸カルシウム水和物を主成分とするものであるが、緻密層は後述する方法により気泡を押し潰すことによって嵩密度が気泡を含む硬化体基部よりも高くなっている。

本発明のＡＬＣパネルでは、表面に硬化体基部と同種材料による緻密層を設けることによって、ＡＬＣパネルの遮音性能が向上する。硬化体基部（緻密層及び補強鉄筋を除く）の嵩密度は従来のＡＬＣパネルの嵩密度（４５０〜５５０ｋｇ／ｍ^３）と同等であってもよいが、更に高い嵩密度とすることにより、遮音性能が質量則とコインシデンス効果によって一層向上する。また、緻密層の嵩密度は、上記硬化体基部の嵩密度よりも高ければよいが、好ましくは７００〜１５００ｋｇ／ｍ^３の範囲とする。

硬化体基部の嵩密度が４５０ｋｇ／ｍ^３未満になると、気泡の量が多くなるため、緻密層の形成自体が困難となる。一方、硬化体基部の嵩密度が１０００ｋｇ／ｍ^３を超えると、パネル重量が重くなると共に、硬化体基部と緻密層の嵩密度の差が少なくなるため、遮音性能向上の効果が認められなくなる。従って、硬化体基部の嵩密度は４５０〜１０００ｋｇ／ｍ^３の範囲とするが、好ましくは６５０〜９００ｋｇ／ｍ^３とすることによって、コインシデンス周波数が低周波数側に移行すると共にコインシデンス効果も小さくなることから、より優れた遮音性能を得ることができる。

硬化体基部の嵩密度と緻密層の嵩密度は以下のように求める。まず、パネルから補助鉄筋を避けて硬化体（硬化体基部と緻密層からなる）を切り出し、１０５℃で絶乾状態とした後、重量を測定すると共に、その硬化体の寸法から体積を測定して、これらから硬化体の嵩密度を求める。次いで、表面に気泡が現れるまで緻密層を切削し、残った硬化体基部の重量と体積を測定し、これらから硬化体基部の嵩密度を求める。また、緻密層の嵩密度は、硬化体の嵩密度と硬化体基部の嵩密度の差として求まる。尚、一般にアルミニウム発泡によるＡＬＣの嵩密度は重力の影響を受けるので、パネルの上部、中部、下部の３箇所からサンプリングして嵩密度の平均値を求める。

次に、本発明のＡＬＣパネルの製造方法を説明する。まず、従来と同様に、珪石や珪砂等からなる珪酸質原料と、セメントや石灰等からなる石灰質原料と、必要に応じて石膏及び工程繰り返し原料とを、水と混合してスラリーとする。このスラリーにアルミニウム粉末を添加して、予め補強鉄筋を配置したモールドに鋳込み、発泡半硬化させた後、後述する方法によりピアノ線で所定の寸法に切断する。これをオートクレーブに入れ、高温高圧下にて水蒸気養生することにより、ＡＬＣパネルが得られる。

上記方法において、スラリーに添加するアルミニウム粉末の量を調整し、発泡量を制御することによって、硬化体基部（緻密層及び補強鉄筋を除く）の嵩密度を４５０〜１０００ｋｇ／ｍ^３の範囲に調整する。尚、発泡剤としては、アルミニウム粉末以外にも、界面活性剤による気泡や、コンクリートに使用される空気連行剤（ＡＥ剤）による発泡を利用又は併用することも可能である。

表面の緻密層を形成するには、半硬化体をピアノ線で切断する際に、半硬化体の移動方向と交差する方向にピアノ線を配置し、そのピアノ線を往復して移動させるか又は一方向に連続して移動させる。このように半硬化体の移動方向と交差させたピアノ線を往復移動させるか又は一方向に連続移動させることによって、ピアノ線が半硬化体の表面の気泡を押し潰しながら切断が進行する。その結果、図１に示すように、得られるＡＬＣパネルには、気泡２を含む硬化体基部１の表面に、気泡２が押し潰された緻密層３が形成される。

従来のようにピアノ線が固定され、その長さ方向（ピアノ線の張られた方向）に移動が行われない場合、半硬化体の表面に毛羽立ちを生じ、この部分は半硬化体表面から剥がれ落ちるため、緻密層を形成することができない。また、ＡＬＣパネルの嵩密度が高くなるに伴って、ピアノ線切断時の半硬化体の硬度も増加するが、ピアノ線を太くしたり、切断速度を低下させたりすることにより切断が可能である。

尚、往復移動と一方向の連続移動を比較すると、往復移動の場合は移動が往路から復路に切替わる際にピアノ線が一時的に停止した状態と同じになり、緻密層の形成が不十分になる部分が生ずるため、一方向に連続移動する方法がより効果的である。また、ピアノ線は線径が太いものを使用する方が、緻密層を厚くできるため好ましい。具体的なピアノ線の線径としては、０.７ｍｍ以上が好ましく、０.９ｍｍ以上が更に好ましく、１.２〜１.５ｍｍが最も好ましい。

ピアノ線の往復方向又は一方向への移動速度は、半硬化体の移動速度よりも速くすることが好ましい。即ち、半硬化体の移動速度Ｖに対するピアノ線の移動速度ｖの比（速度比ｖ／Ｖ）を１.０以上にすることによって、毛羽立ちが少なくなり、表面が緻密になるため効果的である。上記速度比ｖ／Ｖとしては、１.５以上が好ましく、２.０以上が更に好ましく、３〜５の範囲が最も好ましい。

粉末原料として、珪酸質原料の珪石４０重量％、石灰質原料のセメント２５重量％と生石灰５重量％、石膏５重量％、及び工程繰り返し原料２５重量％を配合した。この粉末原料１００重量％に対し下記表１に示す配合量の水を混合してスラリーとし、４０℃に調整した後、下記表１に示す配合量のアルミニウム粉末を添加した。

これらの各スラリーを、予め補強鉄筋を配置したモールド（幅１５００ｍｍ、長さ６０００ｍｍ、高さ６５０ｍｍ）に鋳込み、発泡半硬化させた後、線径１.２ｍｍのピアノ線により幅６００ｍｍ、長さ３０００ｍｍ、厚さ１０ｍｍに切断した。ピアノ線切断の方法は、比較例では従来と同様にピアノ線を固定したまま半硬化体を移動させて切断し、実施例の場合は半硬化体の移動方向に対し直交方向に配置したピアノ線を一方向に速度比（ピアノ線の移動速度ｖ／半硬化体の移動速度Ｖ）２.０で移動させながら切断した。

上記のごとくピアノ線切断した半硬化体をオートクレーブに入れ、高温高圧下にて水蒸気養生することにより、それぞれＡＬＣパネルを製造した。得られたＡＬＣパネルのうち、比較例１〜４のパネルは補強鉄筋を除く部分が全て珪酸カルシウムを主成分とする硬化体であったが、実施例１〜４のパネルは硬化体基部と表面の緻密層とからなり、緻密層の厚さはいずれも約１ｍｍであった。

得られた各ＡＬＣパネルについて、硬化体（硬化体基部＋緻密層）の嵩密度、硬化体基部の嵩密度、及び緻密層の嵩密度を求めた。即ち、パネルから補強鉄筋を避けて、上、中、下の３箇所から硬化体を切り出し、１０５℃で絶乾状態とした後、重量を測定すると共に、硬化体の寸法から体積を測定して、硬化体の嵩密度が求めた。次に、緻密層が認められなくなるまで、即ち表面にＡＬＣの気泡が現れるまで緻密層を切削した後、重量と体積を測定して、硬化体基部の嵩密度を求めた。更に、硬化体と硬化体基部との嵩密度の差から、緻密層の嵩密度を求めた。得られた結果を、下記表１に併せて示した。

更に、上記の比較例１〜４及び実施例１〜４の各ＡＬＣパネルについて、ＪＩＳＡ１４１６（実験室における音響透過損失測定方法）に準拠して、音響透過損失を測定し、得られた結果を図２〜５に示した。図２〜５から分るように、表面に緻密層を有する実施例１〜４のＡＬＣパネルは、それぞれ緻密層のない比較例１〜４のパネルに比べ、全周波数での音響透過損失が高くなる、即ち遮音性能が向上した。

また、図３に示す実施例２のＡＬＣパネルでは、図２に示す実施例１よりも更に音響透過損失が高まり、図２の実施例１で見られた５００〜８００Ｈｚ付近での透過損失の落ち込み（コインシデンス効果）も小さくなることが分る。更に、図４〜５に示す実施例３〜４の各ＡＬＣパネルでは、その効果が更に顕著に認められ、遮音性能がより一層向上した。

尚、硬化体基部の嵩密度が４５０ｋｇ／ｍ^３のより小さい場合は緻密層の形成が難しく、また１０００ｋｇ／ｍ^３を超える場合には緻密層との嵩密度の差が少なくなるため、緻密層を形成したとしても遮音性能の向上はほとんど認められなかった。

本発明による軽量気泡コンクリートパネルを模式的に示す断面図である。硬化体基部の嵩密度４５６ｋｇ／ｍ^３のパネルについて、緻密層の有無による音響透過損失を示すグラフである。硬化体基部の嵩密度５６４ｋｇ／ｍ^３のパネルについて、緻密層の有無による音響透過損失を示すグラフである。硬化体基部の嵩密度６５０ｋｇ／ｍ^３のパネルについて、緻密層の有無による音響透過損失を示すグラフである。硬化体基部の嵩密度９９５ｋｇ／ｍ^３のパネルについて、緻密層の有無による音響透過損失を示すグラフである。

符号の説明

１硬化体基部
２気泡
３緻密層

Claims

珪酸質原料と石灰質原料を主原料とし、高温高圧下にて水蒸気養生されて製造される軽量気泡コンクリートパネルであって、硬化体基部の嵩密度が４５０〜１０００ｋｇ／ｍ^３であり、表面に硬化体基部と同一材料で且つ硬化体基部よりも嵩密度が高い緻密層が形成されていることを特徴とする遮音性能に優れた軽量気泡コンクリートパネル。
請求項１の遮音性能に優れた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法であって、主原料に水とアルミニウム粉末を添加して得られたスラリーをモールドに鋳込み、発泡半硬化させて得られた半硬化体をピアノ線により所定の寸法に切断する際に、ピアノ線を半硬化体の移動方向に対して交差する方向に、往復移動させるか又は一方向に移動させながら切断すること特徴とする遮音性能に優れた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。