JP2006276091A

JP2006276091A - 吸音コンクリートパネル

Info

Publication number: JP2006276091A
Application number: JP2005090449A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Nagaoka; 誠一長岡; Takayoshi Kobayashi; 隆芳小林
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】低い周波数の吸音に特に有利であり、且つ、特別な材料を用いることなく経済的に構成でき、さらには頻繁にメンテナンスすることを要しないといった優れた吸音コンクリートパネルを提供する。
【解決手段】セメント、水及び発泡剤等により導入される空気泡から構成されてなり吸音機能を有する気泡モルタル層２と、セメント、水及び粗骨材により構成され連続空隙を備えた吸音機能を有するポーラスコンクリート層１とを具備するようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、道路や鉄道の遮音壁あるいは建築物の外壁等に用いられ、吸音性能を有するコンクリートパネルに関するものである。

従来から、吸音効果を有する壁材としては、コンクリートからなる壁板に吸音材（グラスウール、アルミニウム等の金属繊維など）を取り付けたものや、凹凸形状を付けたコンクリート板などに加え、以下の（１）〜（３）に示すようなポーラスコンクリートの吸音性を利用した複合板が知られている。
（１）表面に凹凸形状を付けたポーラスコンクリート板と空気層を設けることにより、広い周波数帯域の音を吸音し得るように構成した吸音コンクリート板（特許文献１参照）。
（２）空隙径を変化させたポーラスコンクリート板を複数枚重ね合わせることにより、広い周波数帯域の音を吸音し得るように構成した吸音材（特許文献２参照）。
（３）空隙率を変化させたポーラスコンクリート板を複数枚重ね合わせるとともに、空気層を設けることにより広い周波数帯域の音を吸収し得るようにし且つポーラスコンクリートの組合せを変化させる事により、騒音の発生源にあわせた効率的な吸音をし得るように構成したコンクリート吸音パネル（特許文献３参照）。
特開平１０−１０２６２３号公報特開２００３−３３４８８４号公報特開２００４−５２４８０号公報

しかしながら、従来の構成では、コンクリートからなる壁板に取り付けたものは、金属やセラミックを用いるために高価であり経済性に欠け、また、表面の強度が弱いこと、汚れが付着しやすいため頻繁にメンテナンスが必要であるといった問題点を有している。

また、凹凸形状を付けたコンクリート板などは、経済性には優れているものの一定の周波数帯域しか吸音せず、広い周波数帯域にわたる交通騒音をカバーできないといった問題点を有している。

ポーラスコンクリートの複合板やこれにさらに空気層を設けたものは、広い周波数帯域で音を吸音することが可能であり、ポーラスコンクリートの組合せを変化させることにより、騒音の周波数特性に合わせた効率的な吸音が可能ではあるが、さらに広い周波数帯域をカバーするためにはポーラスコンクリートで得られる空隙では限界がある。特に、低い周波数帯域の音を吸音するためには、上述したような吸音材との複合が必要となる。しかし、吸音材を用いることは前述したような問題点があるとともに、ポーラスコンクリート板への取付けなど、製造工程も煩雑になるといった問題点を有している。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、主たる目的は、低い周波数の吸音に特に有利であり、且つ、特別な材料を用いることなく経済的に構成でき、さらには頻繁にメンテナンスすることを要しないといった優れた吸音コンクリートパネルを提供することにある。

すなわち、本発明の吸音コンクリートパネルは、セメント、水及び発泡剤等により導入される空気泡から構成されてなり吸音機能を有する気泡モルタル層と、セメント、水及び粗骨材により構成され連続空隙を備えた吸音機能を有するポーラスコンクリート層とを具備することを特徴とする。

このようなものであれば、気泡モルタル層は、微細な空気泡を内包しているため、ポーラスコンクリート層と比較して低い周波数帯域の吸音特性に優れており、この気泡モルタル層によって、ポーラスコンクリート層で吸音困難な低い周波数帯域の音波を吸音することができる。また、気泡モルタル層とポーラスコンクリート層との主材料はコンクリートであるため、特別な材料を用いる必要がなく、例えば、製造工程を簡素化して製造コストを抑えることができるなど、経済的にも優れたものとすることができる。さらに、従来のものに比べ汚れが付着し難いため、頻繁にメンテナンスする必要もない。

すなわち、低い周波数の吸音に特に有利であり、且つ、特別な材料を用いることなく経済的に構成でき、さらには頻繁にメンテナンスすることを要しないといった優れた吸音コンクリートパネルを提供することができる。

前記気泡モルタル層の表面側に、前記ポーラスコンクリート層を配しているのであれば、低い周波数から高い周波数にかけて有効に吸音することができる。

前記気泡モルタル層と前記ポーラスコンクリート層とを重ねて配しているのであれば、ピークディップの少ない優れた吸音特性を得られる。

前記ポーラスコンクリート層が、空隙率の異なる複数のポーラスコンクリート板から成るものであれば、例えば、空隙率の設定や重ね合わせ種類を変化させることで、所望の周波数帯域の音を吸音することができる。

表面側のポーラスコンクリート板の空隙率を、背面側のポーラスコンクリート板の空隙率よりも大きくしているのであれば、低い周波数から高い周波数にかけてピークディップの少ない良好な吸音特性を得られる。

当該吸音コンクリートパネルを、粗骨材、水により構成されるコンクリート層に背面側で支持させているのであれば、吸音効果を損なうことなく、当該吸音コンクリートパネルをコンクリート層で支持しつつ複合材としての強度を確保でき、また、取り付けや交換等も容易に行うことができる。

当該吸音コンクリートパネルと前記コンクリート層との間に空気層を有するように、当該吸音コンクリートパネルを前記コンクリート層に支持させているのであれば、吸音コンクリートパネルを通過した音がコンクリート層で反射し、空気層で減衰すること等を利用して、吸音効果を高めることができる。

以上説明したように本発明の吸音コンクリートパネルによれば、気泡モルタル層は、微細な空気泡を内包しているため、ポーラスコンクリート層と比較して低い周波数帯域の吸音特性に優れており、この気泡モルタル層によって、ポーラスコンクリート層で吸音困難な低い周波数帯域の音波を吸音することができる。また、気泡モルタル層とポーラスコンクリート層との主材料はコンクリートであるため、特別な材料を用いる必要がなく、例えば、製造工程を簡素化して製造コストを抑えることができるなど、経済的にも優れたものとすることができる。さらに、従来のものに比べ汚れが付着し難いため、頻繁にメンテナンスする必要もない。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本発明の吸音コンクリートパネルＰは、図1、図２に示すように、空隙率の異なる複数のポーラスコンクリート板を備えるポーラスコンクリート層１と、このポーラスコンクリート層１の背面側に重ねて配した気泡モルタル層２とを具備し、当該吸音コンクリートパネルＰとコンクリート製のＬ型擁壁（以下、「コンクリート層Ｂ」と称する）との間に空気層Ａを有するように、そのコンクリート層Ｂの凹部内に取付金具Ｃ及び受け金具Ｄを利用して取り付けられてなる。

以下、具体的に吸音コンクリートパネルＰ等の構成について説明する。

ポーラスコンクリート層１は、表面側に配した薄板状（厚さ２０ｍｍ）のポーラスコンクリート板（以下、「表面側ポーラスコンクリート板１１」と称する）とこの表面側ポーラスコンクリート板１１の背面側に重ねて配した薄板状（厚さ２０ｍｍ）のポーラスコンクリート板（以下、「背面側ポーラスコンクリート板１２」と称する）とを具備し、表面側ポーラスコンクリート板１１の空隙率が、背面側ポーラスコンクリート板１２の空隙率よりも大きくなるように設定してある。

そして、これら表面側ポーラスコンクリート板１１及び背面側ポーラスコンクリート板１２は、セメント、水、粗骨材、及び、混和剤の混合物としているが、少なくとも、セメント、水及び粗骨材を含む混合物であればよい。なお、空隙率は、およそ２０％〜３０％程度としている。

ここで、セメントは、普通ポルトランドセメント（密度３．１５ｇ／ｃｍ³）を使用することができるが、これに限られない。例えば、一般にコンクリートに用いられる早強、超早強、中庸熱などのポルトランドセメントや、廃棄物を原料とするエコセメントや、またアルミナセメントやジェットセメントを使用したような超速硬性のセメントを使用することができる。

水は、水道水を使用することができる。

粗骨材は、５ｍｍふるいで質量で８５％以上留まる骨材であって、ＪＩＳＡ０２０３２３１１に定義されたものを使用することができる。

混和剤は、例えば、ＪＩＳＡ６２０４「コンクリート用化学混和剤」に例示されるナフタレンスルフォン酸塩系、メラミンスルフォン酸塩系、ポリカルボン酸塩系、リグニン系などを主成分とする液体及び粉末状の公知の高性能減水剤を使用することができる。

気泡モルタル層２は、薄板状のものであって、その厚み寸法を、前記表面側ポーラスコンクリート板１１及び背面側ポーラスコンクリート板１２と略同一に設定している。なお、これらの厚み寸法は、実施態様に応じて適宜変更可能である。

そして、この気泡モルタル層２は、セメント、水、細骨材、及び、発泡剤等により導入される空気泡から構成される混合物としているが、少なくとも、セメント、水、及び、発泡剤等により導入される空気泡を含む混合物であればよい。また、空隙率は、およそ５０％程度としているが、これに限らず、各ポーラスコンクリート板１１、１２の空隙率よりも少なくとも大きいものであればよい。

ここで、セメントは、各ポーラスコンクリート板１１、１２と同様のものとしている。

水は、水道水を使用することができる。

細骨材は、１０ｍｍふるいを全部通過し、５ｍｍふるいを質量で８５％以上通過する骨材を使用することができる。

発泡剤は、例えば、セメントスラリー中のアルカリと反応して水素ガスを発生し気泡を発生させるアルミニウム粉末を使用することができる。

取付金具Ｃは、本実施形態では、吸音コンクリートパネルＰとコンクリート層Ｂとをそれらの肉厚方向で挟み込むタイプのものを用いているが、その構成や取付方法等は任意で良い。

受け金具Ｄは、吸音コンクリートパネルＰの下端部を支持する薄板状のものを用いているが、その構成などは本実施形態のものに限られない。

以上のように、セメント、水及び発泡剤等により導入される空気泡から構成されてなり吸音機能を有する気泡モルタル層２と、セメント、水及び粗骨材により構成され連続空隙を備えた吸音機能を有するポーラスコンクリート層１とを具備するようにした吸音コンクリートパネルＰによれば、気泡モルタル層２は、微細な空気泡を内包しているため、ポーラスコンクリート層１と比較して低い周波数帯域の吸音特性に優れており、この気泡モルタル層２によって、ポーラスコンクリート層１で吸音困難な低い周波数帯域の音波を吸音することができる。また、気泡モルタル層２とポーラスコンクリート層１との主材料はコンクリートであるため、特別な材料を用いる必要がなく、例えば、製造工程を簡素化して製造コストを抑えることができるなど、経済的にも優れたものとすることができる。さらに、従来のものに比べ汚れが付着し難いため、頻繁にメンテナンスする必要もない。

すなわち、低い周波数の吸音に特に有利であり、且つ、特別な材料を用いることなく経済的に構成でき、さらには頻繁にメンテナンスすることを要しないといった優れた吸音コンクリートパネルＰを提供することができる。

また、気泡モルタル層２の表面側に、ポーラスコンクリート層１を配しているため、低い周波数から高い周波数にかけて有効に吸音することができる。

また、気泡モルタル層２と前記ポーラスコンクリート層１とを重ねて配しているため、ピークディップの少ない優れた吸音特性を得られる。

また、表面側のポーラスコンクリート板１１の空隙率を、背面側のポーラスコンクリート板１２の空隙率よりも大きくしているため、低い周波数から高い周波数にかけてピークディップの少ない良好な吸音特性を得られる。

また、当該吸音コンクリートパネルＰを、粗骨材、水により構成されるコンクリート層Ｂに背面側で支持させているため、吸音効果を損なうことなく、当該吸音コンクリートパネルＰをコンクリート層Ｂで支持しつつ複合材としての強度を確保でき、また、取り付けや交換等も容易に行うことができる。

当該吸音コンクリートパネルＰとコンクリート層Ｂとの間に空気層Ａを有するように、当該吸音コンクリートパネルＰをコンクリート層Ｂに支持させているため、吸音コンクリートパネルＰを通過した音がコンクリート層Ｂで反射し、空気層Ａで減衰すること等を利用して、吸音効果を高めることができる。

なお、本発明は、以上に詳述した実施形態に限られるものではない。

例えば、各ポーラスコンクリート板の厚みや、気泡モルタル層２の厚みは、本実施形態のものに限られず、実施態様に応じて適宜変更可能である。

また、当該吸音コンクリートパネルＰを、既存のコンクリート構造物に据え付けることもできる。

また、吸音コンクリートパネルＰを、受け金具Ｄを用いてコンクリート層Ｂに取り付けるようにしているが、この受け金具Ｄを用いずに、コンクリート層Ｂに取り付けることを妨げない。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

以下、本発明に係る実施例について詳述するが、本発明は当該実施例に限定されるものではない。

＜使用材料＞
吸音コンクリートパネルＰのポーラスコンクリート層１及び気泡モルタル層２と、コンクリート層Ｂには、次に示す使用材料を使用した。

セメント：普通ポルトランドセメント（密度３．１５ｇ／ｃｍ³）
粗骨材：６号砕石（表乾密度２．７０ｇ／ｃｍ³、実積率５８．１％）
細骨材：砕砂（表乾密度２．６８ｇ／ｃｍ³）
水：水道水
混和剤：高性能ＡＥ減水剤
＜配合＞
図３参照。

＜試験方法＞
次に示す試験方法で試験を行った。

図４に示す本発明の吸音コンクリートパネルの実施例１〜３と、これら実施例と比較するための比較例１〜３とについて、「ＪＩＳＡ１４０５インピーダンス管による吸音率及びインピーダンスの測定−定在波比法」に準じて、音響管径１００ｍｍ、試料厚さ各２０ｍｍの条件で、垂直入射吸音率を測定し比較した。測定結果を図５に示す。なお、図４において「ＰｏＣ」は、ポーラスコンクリート板を示すものである。

＜試験結果＞
実施例１：低い周波数から高い周波数に至るまでの広い周波数帯域で、高い吸音率を示している。気泡モルタル層により１５０Ｈｚ程度の低い周波数帯域の音を吸音し、空隙率の異なる２種類のポーラスコンクリート板（空隙率２０、２５％）により、２００〜１，０００Ｈｚ程度の周波数帯域の音を略ピークディップなく有効に吸音している。比較例３と比べ、気泡モルタル層を設けることで、低い周波数帯域の吸音性能が向上していることが分かる。

実施例２：気泡モルタル層により１５０Ｈｚ程度の低い周波数帯域の音を吸音し、空隙率の異なる２種類のポーラスコンクリート板（空隙率２５、３０％）により、７００〜１，５００Ｈｚ程度の周波数帯域の音を略ピークディップなく有効に吸音している。実施例１に比べ、空隙率２０％のポーラスコンクリート板による吸音ピーク周波数である３００〜６００Ｈｚ程度の吸音性能は劣るが、１，０００Ｈｚを超える高い周波数帯域の吸音性能に優れている。

実施例３：気泡モルタル層により１５０Ｈｚ程度の低い周波数帯域の音を吸音し、空隙率の異なる３種類のポーラスコンクリート板（空隙率２０、２５、３０％）により、２００〜１，５００Ｈｚ程度の周波数帯域の音を略ピークディップなく有効に吸音している。実施例１、２と比べ、ポーラスコンクリート板を増やしたことにより、より広い周波数帯域で高い吸音性能を得られている。

以上、実施例１乃至３に示すように、気泡モルタル層及び複数のポーラスコンクリート板から成るポーラスコンクリート層を具備することにより、広い周波数帯域に亘って優れた吸音性能を有し、また、その組合せにより所望の周波数帯域の吸音が可能となる。

比較例１：コンクリート層のみでは、吸音率がほとんど０であり、吸音性能を有していない。

比較例２：空隙率の異なる２種類のポーラスコンクリート板（空隙率２０、２５％）により、４００〜１，０００Ｈｚ程度の周波数帯域の音を吸音している。しかし、４００Ｈｚ以下の低い周波数帯域の音はほとんど吸音できていない。

比較例３：比較例２と傾向はほぼ同じであるが、空気層を設けたことにより全体的に吸音率が向上している。このことは実施例１〜３においても空気層を設けることの効果を示していると考えられる。ポーラスコンクリート層を通過した音がコンクリート層で反射し、空気層により減衰しているため等による。

本発明の一実施形態における吸音コンクリートパネルの取付態様を模式的に示す取付構造断面図。図1における各部の配置関係を模式的に示す構造断面図。同実施形態における各部に用いた材料の配合を示す図。同実施形態における実施例と比較例との構成を模式的に示す断面図。同実施形態における実施例と比較例との吸音特性を示す図。

符号の説明

Ａ・・・・空気層
Ｂ・・・・コンクリート層
Ｐ・・・・吸音コンクリートパネル
１・・・・ポーラスコンクリート層
２・・・・気泡モルタル層
１１・・・ポーラスコンクリート板（表面側ポーラスコンクリート板）
１２・・・ポーラスコンクリート板（背面側ポーラスコンクリート板）

Claims

セメント、水及び発泡剤等により導入される空気泡から構成されてなり吸音機能を有する気泡モルタル層と、セメント、水及び粗骨材により構成され連続空隙を備えた吸音機能を有するポーラスコンクリート層とを具備することを特徴とする吸音コンクリートパネル。
前記気泡モルタル層の表面側に、前記ポーラスコンクリート層を配していることを特徴とする請求項１記載の吸音コンクリートパネル。
前記気泡モルタル層と前記ポーラスコンクリート層とを重ねて配していることを特徴とする請求項２記載の吸音コンクリートパネル。
前記ポーラスコンクリート層は、空隙率の異なる複数のポーラスコンクリート板から成るものであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の吸音コンクリートパネル。
表面側のポーラスコンクリート板の空隙率を、背面側のポーラスコンクリート板の空隙率よりも大きくしていることを特徴とする請求項４記載の吸音コンクリートパネル。
当該吸音コンクリートパネルを、粗骨材、水により構成されるコンクリート層に背面側で支持させていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の吸音コンクリートパネル。
当該吸音コンクリートパネルと前記コンクリート層との間に空気層を有するように、当該吸音コンクリートパネルを前記コンクリート層に支持させていることを特徴とする請求項６記載の吸音コンクリートパネル。