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