JP2006037503A - 浮き床用防振断熱材及びそれを用いた床構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い防振性能、耐クリープ性能と断熱性能を併せ持つ浮き床用防振断熱材及びそれを用いた床構造を提供する。
【解決手段】 １００〜１７０倍に発泡したポリスチレン発泡体を、厚さ方向に圧縮した後、圧縮荷重を除くことで、厚さを圧縮前の４０〜８０％まで回復させてなり、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、厚さが１０〜１５０ｍｍ、動的バネ定数が１×１０⁶〜１５×１０⁶Ｎ／ｍ³の緩衝材２と、発泡倍率が１．２倍〜５倍、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、動的バネ定数が１×１０⁷〜３０×１０⁷Ｎ／ｍ³のポリウレタンエラストマー発泡体からなり、防振断熱材１の全表面積に対する合計開口面積が０．１〜１０％になるように、緩衝材２に対して厚さ方向に貫通形成した貫通孔３に隙間無く装填した弾性体４とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、浮き床用防振断熱材及びそれを用いた床構造に関し、さらに詳しくは、優れた防振効果を有すると共に、断熱性能にも優れた浮き床用防振断熱材及びそれを用いた床構造に関する。

地下鉄等の電車の軌道敷近傍における建築物の地下緩衝構造として、地盤を経て伝わる固体伝播音を遮断するために、図３に示すように、地盤１００と建築物１０１との間に、コンクリート板１０２と３０〜４０倍に発泡させたポリスチレンフォームからなる緩衝材１０３とを積層状に介在させ、地盤１００から建築物１０１への固体音の伝播を抑制するように構成した地下緩衝構造が知られている。しかし、この地下緩衝構造では緩衝材１０３の動的バネ定数が高いことから、固体音を十分に抑制できないという問題点があった。

また、建築物の床の遮音性能を向上させるために、図４に示すように、コンクリートスラブ１１０上に、緩衝材１１１及び立ち上げ絶縁材１１２として、グラスウールやロックウールのような無機質繊維板を敷き込み、更にその上に浮き床層１１３としてコンクリートを打設した浮き床構造が広く採用されている。しかし、グラスウールやロックウールは、水分を含むことにより、遮音性能が悪化するため、現場で、コンクリートを打設する前に、防水層１１４を設ける必要があり、工数が多く、工期が長くなるという問題点があった。

そこで、上記の問題点を解決し得る緩衝材として、１００〜１７０倍に発泡させて成形した板状の発泡ポリスチレンを、厚さが５〜２０％となるように圧縮した後、圧縮荷重を除いて厚さを３０〜９０％まで回復させたものが提案されている。この緩衝材では、荷重２００〜２０００ｋｇ／ｍ²のときの動的バネ定数が１×１０⁶〜４０×１０⁶Ｎ／ｍ³と低くいことから、地下緩衝構造の緩衝材として用いた場合には、固体音を効果的に遮断でき、しかもこのような発泡ポリスチレンは防水性を有するので、浮き床構造の緩衝材や絶縁材１１２として用いた場合には、防水層１１４を設ける必要がなくコンクリートの打設が可能となり、工数を削減できるとともに、工期を短縮できる（例えば、特許文献１参照。）。

一方、荷重が大きい場合にクリープ性能を向上する方法として、床スラブ上に緩衝材を配設し、かつ、前記緩衝材の上に床部を配設して、前記床部の荷重を前記緩衝材を介して支持するように構成してある浮床構造であって、前記緩衝材を多数の独立気泡を備えた発泡体で構成し、かつ、前記発泡体よりクリープ変形の小さい耐水性の弾性体を前記床スラブと床部との間に介装するとともに、前記床部からの荷重による前記発泡体の圧縮変形に伴って、前記弾性体が前記荷重を支持するように構成する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−１９３２０９号公報 特開２００１−２００６２９号公報

しかしながら、特許文献１記載の緩衝材では、２０００ｋｇ／ｍ²以上の高荷重がかかる部位に使用する場合、クリープ変形量が大きいという問題点がある。

また、上記特許文献２記載の床構造では、クリープ変形量は抑えられるものの実施例に示される弾性体は、天然ゴムやステンレス製スプリングであり、弾性体が熱橋となり、断熱性能が低下するという問題点がある。

本発明は、以上のような事情や問題点に鑑みてなされたものであり、浮き床構造として、高い防振性能、耐クリープ性能と断熱性能を併せ持つ浮き床用防振断熱材及びそれを用いた床構造を提供することを目的とする。

本発明に係る浮き床用防振断熱材は、１００〜１７０倍に発泡したポリスチレン発泡体を、厚さ方向に圧縮した後、圧縮荷重を除くことで、厚さを圧縮前の４０〜８０％まで回復させてなり、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、厚さが１０〜１５０ｍｍ、動的バネ定数が１×１０⁶〜１５×１０⁶Ｎ／ｍ³の緩衝材と、発泡倍率が１．２〜５倍、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、動的バネ定数が１×１０⁷〜３０×１０⁷Ｎ／ｍ³のポリウレタンエラストマー発泡体からなり、防振断熱材の全表面積に対する合計開口面積が０．１〜１０％になるように、緩衝材に対して厚さ方向に貫通形成した貫通孔に隙間無く装填した弾性体とを備えたものである。

この浮き床用防振断熱材では、緩衝材として、１００〜１７０倍に発泡したポリスチレン発泡体を、厚さ方向に圧縮した後、圧縮荷重を除くことで、厚さを圧縮前の４０〜８０％まで回復させてなり、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、厚さが１０〜１５０ｍｍ、動的バネ定数が１×１０⁶〜１５×１０⁶Ｎ／ｍ³のポリスチレン発泡体からなる緩衝材を用いているので、固体音を効果的に遮断できる。

また、この浮き床用防振断熱材では、緩衝材に形成した貫通孔内に、発泡倍率が１．２〜５倍、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、動的バネ定数が１×１０⁷〜３０×１０⁷Ｎ／ｍ³のポリウレタンエラストマー発泡体からなる弾性体を略隙間無く装填しているので、床部からの荷重は、緩衝材の圧縮変形により受け止めるとともに、緩衝材よりもクリープ変形の小さい弾性体の圧縮変形によっても受け止めることができるので、防振断熱材のクリープ変形量を大幅に抑制できる。

しかも、このようなポリウレタンエラストマー発泡体からなる弾性体は、天然ゴムやステンレス製スプリングなどの弾性体より熱伝導率が低いことから、弾性体が熱橋となることを防止して、断熱性能も十分に確保することができる。

更に、緩衝材を構成するポリスチレン発泡体と、弾性体を構成するポリウレタンエラストマー発泡体とは防水性を有するので、この浮き床用防振断熱材を浮き床構造の緩衝材や絶縁材として用いた場合には、防水層を設けることなくその上側にコンクリートの打設が可能となり、浮き床の施工工数を削減できるとともに、工期を短縮できる。

本発明に係る浮き床用防振断熱材を用いた床構造は、建築物の屋上又は室内の床スラブの上面に、前記浮き床用防振断熱材を敷設し、この防振断熱材上に仕上層を積層状に設けたものである。

本発明に係る浮き床用防振断熱材によれば、緩衝材により、固体音を効果的に遮断でき、また弾性体により、防振断熱材のクリープ変形量を大幅に抑制できる。しかも、弾性体を構成するポリウレタンエラストマー発泡体は、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下で、天然ゴムやステンレス製スプリングなどの弾性体と比較して熱伝導率が格段に低いので、このポリウレタンエラストマー発泡体が熱橋となることによる断熱性能の低下も防止できる。更に、緩衝材を構成するポリスチレン発泡体と、弾性体を構成するポリウレタンエラストマー発泡体とは防水性を有するので、防水層を設ける必要がなくその上側にコンクリートの打設が可能となり、浮き床の施工工数を削減できるとともに、工期を短縮できる。

本発明に係る浮き床用防振断熱材を用いた床構造によれば、床スラブと仕上層の間に前記防振断熱材を敷設しているので、優れた断熱性能を有すると共に仕上層上に振動を伴う機械、機器が設置された場合においても床スラブへの振動を絶縁することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に示す浮き床用防振断熱材１は、ポリスチレン発泡体からなる板状の緩衝材２と、緩衝材２の貫通孔３に装填したポリウレタンエラストマー発泡体からなる弾性体４とから構成されている。

緩衝材２は、振動を絶縁するバネ特性及び減衰特性をもったものであると共に、断熱性能を有している必要があるため、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、動的バネ定数が１×１０⁶〜１５×１０⁶Ｎ／ｍ³のポリスチレン発泡体で構成されている。このような特性のポリスチレン発泡体は、例えば１００〜１７０倍に発泡成形したポリスチレン発泡体をプレス機にセットして、厚さが５〜２０％になるように２〜６０分間、１０〜１００Ｎ／ｃｍ²の圧力を作用させて厚さ方向に圧縮した後、圧縮荷重を除いて厚さを圧縮前の４０〜８０％に回復したものである。また、緩衝材２は、単位面積あたりの載荷質量が１００〜３０００Ｋｇ／ｍ²のときの動的バネ定数が１×１０⁶〜１５×１０⁶Ｎ／ｍ³であれば、振動を絶縁する周波数帯域をより低周波数帯域へ移動できること、及び絶縁する振動レベルを増やすことが可能となる。

緩衝材２の平面形状及び平面サイズは任意に設定可能であり、本実施例では一辺が９５０ｍｍの正方形状に形成したが、長方形状やその他の形状に形成することも可能である。緩衝材２の厚さは、１０ｍｍに満たない場合は、防振性能が低下し、断熱性能も期待できず、１５０ｍｍを越える場合は防振性能及び断熱性能は向上するが耐荷重性能が低下するので、１０ｍｍ以上で１５０ｍｍ以下に設定することになる。

緩衝材２には、適当間隔おきに厚さ方向に延びる複数個の貫通孔３が穿設され、これら複数の貫通孔３における開口面積の合計は、防振断熱材１の全表面積の０．１〜１０％に設定され、各貫通孔３内には弾性体４が挿入配置されている。貫通孔３の個数は任意に設定可能であるが、複数の防振断熱材１を敷設配置した状態で、貫通孔３が一定間隔おきに配置されるように形成することが好ましい。貫通孔３の穴形状は、任意に設定可能で、図１に示すように角穴状に形成してもよいし、丸穴状やその他の形状に形成することも可能である。防振断熱材１の全表面積に対する貫通孔３の開口面積が０．１％未満の場合には、耐荷重性能を向上させるため、ポリウレタンエラストマー発泡体の圧縮強度を高く設定する必要があるが、圧縮強度を高くしすぎると固体音の伝搬が抑制できず、防振材としての性能が不十分になるという問題があり、１０％を超える場合には、ポリスチレン発泡体よりも熱伝導率の高いポリウレタンエラストマー発泡体の影響により、断熱性能が悪化するという問題があるので、０．１〜１０％にすることが好ましい。

弾性体４は、耐荷重性と防振性の両立のため、動的バネ定数が単位面積あたり、１×１０⁷〜３０×１０⁷Ｎ／ｍ³に設定されている。また、弾性体４を構成するポリウレタンエラストマー発泡体は、これが防振断熱材１の断熱欠損とならないように、１．２〜５倍に発泡させ、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。弾性体４の高さは、緩衝材２の厚さと同じに設定され、弾性体４は貫通孔３から外部へ突出しないように貫通孔３に略隙間無く装着されている。

次に、前記防振断熱材１を用いた浮き床構造１０について説明すると、図２に示すように、浮き床構造１０は、床スラブ１１の上面に、必要に応じて防水層１２を配置し、防水層１２の上面にほぼ全面にわたって防振断熱材１を敷設し、かつ、必要に応じて、防水層１２の周辺部に緩衝材２を配設するとともに、防振断熱材１上面の全体にわたって仕上層１３を配設して構成されている。

床スラブ１１については、現場打ち鉄筋コンクリート、コンクリートブロック、ＡＬＣパネル、プレキャストコンクリートがあげられる。屋上や厨房等浸水の可能性がある部位に使用する場合に配置される防水層１２は、従来知られたものを適宜用いることができ、アスファルト防水、改質アスファルト防水（トーチ工法）、シート防水等があげられる。

仕上層１３については、主に現場打ちコンクリートが用いられるが、仕上層１３の種類については特に限定されることはない。

以下、本発明の態様について、実施例、比較例により具体的に説明する。

（実施例１）
図１に示す浮き床用防振断熱材１において、緩衝材２は、ポリスチレンを１００倍に発泡させて幅９００ｍｍ×長さ１８００ｍｍ×高さ４００ｍｍに成形したものを、高さが２０ｍｍ（５％）となるように圧縮した後、圧縮荷重を除いて高さが１６０ｍｍ（４０％）になるまで回復させたものを、幅９００ｍｍ×長さ９００ｍｍ×高さ２５ｍｍに切り出した後、中央部に９０ｍｍ角の１つの貫通孔３を設けて製作した。弾性体４としては、密度８４０ｋｇ／ｍ³、幅９０ｍｍ×長さ９０ｍｍ×高さ２５ｍｍのポリウレタンエラストマー発泡体（Ｇｅｔｚｎｅｒ Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ社（オーストリア）製、ＳＹＬＯＤＹＮ ＮＦ）を用いた。

（実施例２）
図１に示す浮き床用防振断熱材１において、緩衝材２は、ポリスチレンを１７０倍に発泡させて幅９００ｍｍ×長さ１８００ｍｍ×高さ４００ｍｍに成形したものを、高さが２０ｍｍ（５％）となるように圧縮した後、圧縮荷重を除いて高さが１６０ｍｍ（４０％）になるまで回復させたものを、幅９００ｍｍ×長さ９００ｍｍ×高さ２５ｍｍに切り出した後、中央部に９０ｍｍ角の１つの貫通孔３を設けて製作した。弾性体４としては、密度５００ｋｇ／ｍ³、幅９０ｍｍ×長さ９０ｍｍ×高さ２５ｍｍのポリウレタンエラストマー発泡体（Ｇｅｔｚｎｅｒ Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ社（オーストリア）製、Ｓｙｒｏｍｅｒ Ｐ）を用いた。

（実施例３）
図１に示す浮き床用防振断熱材１において、緩衝材２は、ポリスチレンを１７０倍に発泡させて幅９００ｍｍ×長さ１８００ｍｍ×高さ４００ｍｍに成形したものを、高さが８０ｍｍ（５％）となるように圧縮した後、圧縮荷重を除いて高さが３２０ｍｍ（８０％）になるまで回復させたものを、幅９００ｍｍ×長さ９００ｍｍ×高さ２５ｍｍに切り出した後、中央部に１８０ｍｍ角の１つの貫通孔３を設けて製作した。弾性体４としては、密度６５０ｋｇ／ｍ³、幅９０ｍｍ×長さ９０ｍｍ×高さ２５ｍｍのポリウレタンエラストマー発泡体（Ｇｅｔｚｎｅｒ Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ社（オーストリア）製、Ｓｙｒｏｍｅｒ Ｖ）を用いた。

（比較例１）
図１に示す浮き床用防振断熱材１において、弾性体４としてポリウレタンエラストマー発泡体の代わりに、幅４５ｍｍ×長さ９０ｍｍ×高さ２５ｍｍの天然ゴム製防止ゴム（ＪＩＳＫ６２５３におけるデュロメーター硬さ４５）を用いた以外は実施例１と同様の構成とした。

（比較例２）
図１に示す浮き床用防振断熱材１において、弾性体４としてポリウレタンエラストマー発泡体の代わりに、幅９０ｍｍ×長さ９０ｍｍ×高さ２５ｍｍの天然ゴム製防振ゴム（ＪＩＳＫ６２５３におけるデュロメーター硬さ４５）を用いた以外は実施例２と同様の構成とした。

（比較例３）
図１に示す浮き床用防振断熱材１において、弾性体４としてポリウレタンエラストマー発泡体の代わりに、幅９０ｍｍ×長さ９０ｍｍ×高さ２５ｍｍの天然ゴム製防振ゴム（ＪＩＳＫ６２５３におけるデュロメーター硬さ４５）を用いた以外は実施例３と同様の構成とした。

弾性体４と緩衝材２の熱伝導率は、ＪＩＳＡ１４１２−２（熱絶縁材の熱抵抗値及び熱伝導率の測定方法−第２部：熱流計法）により求めた。防振断熱材１の断熱性能については、ＪＩＳＡ１４２０（建築用構成材の断熱性測定方法）に基づき、熱抵抗を測定し、熱伝導率に換算した。なお、測定温度は、平均温度２５℃、温度差２０℃とした。結果を表１に示す。

動的バネ定数は、ＪＩＳＡ６３２１で規定されている測定方法に基づいて、正弦波加振法で得られた固有振動数から動的バネ定数を求めた。但し、載荷板の荷重は、緩衝材２は２５０ｋｇ／ｍ²、弾性体４は１ｔ／ｍ²とした。結果を表２に示す。

また、防振性能については、防振断熱材１上に厚さ１５０ｍｍの鉄筋コンクリート板（質量３６０ｋｇ/ｍ²）を載せ、ＪＩＳＡ６３２１に基づき、正弦波加振法で得られた固有振動数の小ささから判定した。結果を表２に示す。

更に、耐圧縮クリープ性能については、実施例１と比較例１の防振断熱材１に対して、９００ｍｍ×９００ｍｍの荷重板を介して２０００ｋｇ／ｍ²の荷重をかけ、荷重板の４隅の変位をダイヤルゲージで測定し、１日後の測定値を０ｍｍとし、７日後の測定値の平均値をクリープ変形量とした。結果を表２に示す。

表１に示すように、実施例１〜３の防振断熱材１の熱伝導率は、比較例１〜３と比較して明らかに低く、弾性体４を天然ゴム製防振ゴム（ＪＩＳＫ６２５３におけるデュロメーター硬さ４５）から、ポリウレタンエラストマー発泡体（Ｇｅｔｚｎｅｒ Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ社（オーストリア）製、Ｓｙｒｏｍｅｒ Ｖ）に代えることで、断熱性能が格段に向上していることが判る。

また、表２に示すように、実施例１〜３の防振断熱材１の固有振動数に関しても、比較例１〜３よりも多少低くなっており、天然ゴム製防振ゴム（ＪＩＳＫ６２５３におけるデュロメーター硬さ４５）からなる弾性体を用いた比較例１〜３と同等或いはそれ以上の防振効果が得られることが判る。しかも、クリープ変形量に関しても、比較例１と比較して半分程度になっており、耐クリープ性能に関しても改善されていることが判る。

本発明による防振断熱材の一実施例を示す斜視図 本発明による床構造の一実施例を示す断面図 従来の技術に係る地下緩衝構造の断面図 従来の技術に係る床構造の断面図

符号の説明

１ 防振断熱材 ２ 緩衝材
３ 貫通孔 ４ 弾性体
１０ 床構造 １１ 床スラブ
１２ 防水層 １３ 仕上層
１００ 地盤 １０１ 建築物
１０２ コンクリート板 １０３ 緩衝材
１１０ コンクリートスラブ
１１１ 緩衝材 １１２ 絶縁材
１１３ 床層 １１４ 防水層

Claims (2)

1. １００〜１７０倍に発泡したポリスチレン発泡体を、厚さ方向に圧縮した後、圧縮荷重を除くことで、厚さを圧縮前の４０〜８０％まで回復させてなり、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、厚さが１０〜１５０ｍｍ、動的バネ定数が１×１０⁶〜１５×１０⁶Ｎ／ｍ³の緩衝材と、
   発泡倍率が１．２〜５倍、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、動的バネ定数が１×１０⁷〜３０×１０⁷Ｎ／ｍ³のポリウレタンエラストマー発泡体からなり、防振断熱材の全表面積に対する合計開口面積が０．１〜１０％になるように、緩衝材に対して厚さ方向に貫通形成した貫通孔に隙間無く装填した弾性体と、
   を備えたことを特徴とする浮き床用防振断熱材。
2. 建築物の屋上又は室内の床スラブの上面に、請求項１記載の浮き床用防振断熱材を敷設し、この防振断熱材上に仕上層を積層状に設けた建築物の床構造。
   

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