JP2011157793A - Ｒｃ構造部材 - Google Patents

Abstract

【課題】ポーラスなビーズ法発泡ポリスチレンフォーム（ＥＰＳ）の優れた吸音性能や異なる共振点を利用して、ＲＣ建造物の界壁および界床を介した音の空間伝播における遮音性を改善するＲＣ構造部材を提供する。
【解決手段】コンクリート界壁２に沿って断熱材５１〜５４を配設して形成される遮音断熱壁構造において、一方の壁面側に設けられる断熱材として、２５ｋｇ／ｍ^３以上の密度を有するＥＰＳ成形部材を用いる。更に、隣り合うポリスチレン発泡粒子をそれ自体が溶融した融着部により結合した成形体からなり、通気度５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃ以上の三次元連通気孔を有し、また、１０N／ｃｍ^２以上の曲げ強度を有するポーラスＥＰＳ成形部材を用いることができる。特定の静的バネ定数を有する弾性ＥＰＳ成形部材とを層状に配設した複層構造体を用いることもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＣ建造物の断熱遮音構造に関するものであって、特に、界壁あるいは界床など境界形成構造部材の遮音性の改良に関する。

ＲＣ建造物からなる集合住宅の省エネルギー対策として、境界構造部材である界壁などの製作にあたり、予めケイ酸カルシウム板を断熱材としてコンクリート打設枠材に組み込んでおき、コンクリートの硬化後に、界壁表面にそのケイ酸カルシウム板が表面に配置されるようにして、断熱性能を高める壁構造が実用化されている。

このような断熱構造を採用した界壁の場合、打ち放しコンクリート壁の場合より遮音性能が低下するという問題が発生したため、その改善が要望されている。その対策として、特許文献１には、一方の壁面の断熱形枠にはケイ酸カルシウム板を配置し、反対側の他方の壁面にはフレキシブル板を配置するようにして共振による遮音性能の低下防止ができる構造を提案している。

一方、遮音性断熱材として、発泡プラスチック系断熱材も実用化されており、例えば、押出法発泡ポリスチレン断熱板（ＪＩＳ Ａ ９５１１準拠の３種ｂなど。以下、ＸＰＳという）を裏打ちした石こうボードを下地コンクリート面に後貼り施工するＳ１工法が、独立行政法人都市再生機構の断熱・防露工法として１９６７年から広く採用されている。

非特許文献１には、このＳ１工法の遮音欠損防止に関する研究が報告されている。これによると、石こうボードにビーズ法発泡ポリスチレンフォーム（同上のＪＩＳ準拠。以下、ＥＰＳという）を組み合せた断熱パネルが優位であることが開示されている。

特開２００３−３２８４６８号公報

漆戸幸雄他、「フジタ技術研究報告、第４２号」発行：２００６年、２５〜３０頁「断熱パネル後貼り工法により断熱補強された界壁の遮音欠損防止技術の検討」

本発明は、上記のＲＣ建造物の界壁および界床を介した音の空間伝播における遮音欠損をより改善するためになされたものであり、ポーラスなビーズ法発泡ポリスチレンフォーム（ポーラスＥＰＳ）などのすぐれた吸音性能を利用し、また各々異なる共振点（静的バネ定数と相関しており、その周波数帯域で遮音欠損を起こすバネ特性に等しい）を持つ発泡ポリスチレン材料を組合せて、１００Ｈｚ〜３ＫＨｚの全帯域に亘り、共振現象、即ち遮音欠損帯を無くすよう補完させ合うこと等により、遮音性に優れたＲＣ建造物の界壁、界床などの境界形成構造部材を提供することである。

上記の問題は、次のＲＣ建造物の境界形成構造部材である、コンクリート界壁およびコンクリート界床に関する本発明によって解決することができる。
（コンクリート界壁その１）
本発明は、ＲＣ建造物の境界形成構造部材であって、コンクリート界壁に沿って断熱材を配設して形成される遮音断熱壁において、一方の壁面側に設けられる断熱材として、２５ｋｇ／ｍ^３以上の密度を有するＥＰＳ成形部材を用いたことを特徴とするＲＣ構造部材であり、これを請求項１に係る発明とする。

（コンクリート界壁その２）
また本発明は、ＲＣ建造物の境界形成構造部材であって、コンクリート界壁に沿って断熱材を配設して形成される遮音断熱壁において、一方の壁面側に設けられる断熱材として、２５ｋｇ／ｍ^３以上の密度を有し、かつ、隣り合うポリスチレン発泡粒子をそれ自体が溶融した融着部により結合した成形体からなり、通気度５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃ以上の三次元連通気孔を有し、また、１０N／ｃｍ^２以上の曲げ強度を有するポーラスＥＰＳ成形部材を用いたことを特徴とするＲＣ構造部材であり、これを請求項２に係る発明とする。

（コンクリート界壁その３）
前記断熱材として、請求項２に記載のポーラスＥＰＳ成形部材と、１０〜１４ｋｇ／ｍ^３の密度を有し、かつ３０×１０^６Ｎ／ｍ^３以下の静的バネ定数を有する弾性ＥＰＳ成形部材とを層状に配設した複層構造体を用いることができ、これを請求項３に係る発明とする。

（コンクリート界壁その４）
また、他方の壁面側に設けられる断熱材として、ＸＰＳ断熱材を配設することができ、これを請求項４に係る発明とする。

（コンクリート界床その１）
また本発明は、ＲＣ建造物の境界形成構造部材であって、コンクリート界床に沿って断熱材を配設して形成される遮音断熱床において、床上面側または床下面側の少なくとも一方の面に設けられる断熱材として、２５ｋｇ／ｍ^３以上の密度を有するＥＰＳ成形部材、又は同等密度を有し、かつ隣り合うポリスチレン発泡粒子をそれ自体が溶融した融着部により結合した成形体からなり、通気度５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃ以上の三次元連通気孔を有し、また、１０N／ｃｍ^２以上の曲げ強度を有するポーラスＥＰＳ成形部材を用いたことを特徴とするＲＣ構造部材であり、これを請求項５に係る発明とする。

（コンクリート界床その２）
前記断熱材として、請求項５に記載のＥＰＳ成形部材又はポーラスＥＰＳ成形部材と、１０〜１４ｋｇ／ｍ^３の密度を有し、かつ３０×１０^６Ｎ／ｍ^３以下の静的バネ定数を有する弾性ＥＰＳ成形部材とを層状に配設した複層構造体を用いることができ、これを請求項６に係る発明とする。

（コンクリート界床その３）
また、向かい合う他方の床面側に設けられる断熱材として、ＸＰＳ断熱材を配設することができ、これを請求項７に係る発明とする。

本発明のＲＣ構造部材は、界壁または界床に特定の密度やバネ定数、又は通気度を有するＥＰＳを組合せて配設することにより、界壁または界床を挟んだ音の空間伝播における遮音欠損をより改善することができ、遮音性に優れたＲＣ建造物の境界形成構造部材を提供できるという優れた効果がある。よって本発明は、工業的価値はきわめて大なるものがある。

ＲＣ建造物の界壁、界床の壁断熱材、床（天井）断熱材の位置関係を示す縦断面概念図である。 片面単層ＸＰＳを基準とした場合の本発明の断熱材の透過損失（ｄＢ）を示すグラフである。 両面単層ＸＰＳを基準とした場合の本発明の断熱材の透過損失（ｄＢ）を示すグラフである。 ＲＣ裸壁、片面および両面単層ＸＰＳ断熱材の透過損失（ｄＢ）を示すグラフである。 密度と透過損失（ｄＢ）の関係を示すグラフである。 ポーラスＥＰＳの通気度と透過損失（ｄＢ）の関係を示すグラフである。 静的バネ定数と透過損失（ｄＢ）の関係を示すグラフである。

いかに、本発明のＲＣ構造部材の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明のＲＣ建造物の境界形成構造部材であるコンクリート界壁およびコンクリート界床に関するＲＣ構造部材に係るものであり、図１に示すように、例えば、界床２として地面に面する界床２１、部屋間に位置する界床２２、最上階屋上に面する界床２３および、界壁３として屋外に面する界壁３１、部屋間に位置する界壁３２があり、それぞれの界床２、界壁３には、床断熱材４１、４３、天井断熱材４２、４４、および壁断熱材５１、５２、５３、５４などが配設されている。

以下、コンクリート界壁に関する実施形態について説明する。
（コンクリート界壁）
本発明においては、コンクリート界壁に沿って断熱材を配設して形成される遮音断熱壁構造において、一方の壁面側に設けられる断熱材として、２５ｋｇ／ｍ^３以上の密度を有し、ＥＰＳ成形部材を用いるところに重要な要点がある。また、断熱材として、２５ｋｇ／ｍ^３以上の同等の密度を有し、かつ、隣り合うポリスチレン発泡粒子をそれ自体が溶融した融着部により結合した成形体であって、通気度５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃ以上の三次元連通気孔を有し、１０N／ｃｍ^２以上の曲げ強度を有するポーラスＥＰＳ成形部材を用いることができる。
なお、前記通気度はＪＩＳ Ｌ １０９６に準拠して測定したものである。

この２５ｋｇ／ｍ^３以上の密度を有するＥＰＳ成形部材としては、本件出願人の先願に係る特開２００７−１０６９７３号公報にて提案した強度に優れかつ多孔質のＥＰＳ（以下、ポーラスＥＰＳという）が適当である。すなわち、このポーラスＥＰＳは、隣り合うポリスチレン発泡粒子それ自体が溶融した融着部により互いに結合することで高強度を発現し、かつ通気度５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃ以上の三次元連通気孔（開気孔）を備えていることから、この複雑な空間経路が音波に減衰効果を奏して好ましい吸音性を発揮することができる。

このようなポーラスＥＰＳ成形部材は、所要の形状の型内に発泡性樹脂粒子を充填し、その融着温度に加熱したときに型内圧力より高圧な制御用空気を型内に導入し、型内をより高圧状態に加圧することにより、隣り合う発泡粒子が溶融して強固に結合されるとともに圧縮され、好ましい三次元連通気孔（開気孔）が形成されることにより製造される。

さらに、コンクリート界壁に沿って配設される断熱材として、より好ましい構成は、前記したポーラスＥＰＳ成形部材と、１０〜１４ｋｇ／ｍ^３の密度を有し、かつ３０×１０^６Ｎ／ｍ^３以下の静的バネ定数を有する弾性ＥＰＳ成形部材とを層状に組み合せた複層構造体を用いることである。

本発明のポーラスＥＰＳは、通気度が５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃ以上の高気孔率で、且つ１０N／ｃｍ^２以上の曲げ強度を持っている。これに対して、比較的低密度でありかつ３０×１０^６Ｎ／ｍ^３以下の比較的低い静的バネ定数をもつ弾性ＥＰＳ成形部材を添着させ、または接合させた複層構造体を用いることにより、後記のような好ましい吸音効果が得られる。

このような密度と静的バネ定数をもつ弾性ＥＰＳ成形部材は、例えば、１０〜１４ｋｇ／ｍ^３と比較的低密度で融着成形させたＥＰＳビーズを圧縮成形後、これを弾性の物理定数を安定して得ることができる一般的な成形方法で製造できる。

次に本発明のＲＣ構造部材の遮音特性について説明する。
図４は、（１）ＲＣ造りの裸壁（断熱材などを全く配設していない厚さ２００ｍｍのＲＣ開壁そのままの状態）、（２）その界壁の片面に厚さ２５ｍｍの押出法発泡ポリスチレン＋厚さ９．５mmの石膏ホボードを配設した形態（片面ＸＰＳという）、（３）両面に厚さ２５ｍｍの押出法発泡ポリスチレン＋厚さ９．５mmの石膏ボードを配設した形態（両面ＸＰＳという）におけるそれぞれについて、１００Ｈｚ〜５ｋＨｚの音波の透過損失（ｄＢ）を示すグラフである。

これらの構造において、ＪＩＳ A １４１６に準拠した測定方法により音波の透過損失（ｄＢ）を測定したものである。
これによると、（１）ＲＣ裸壁に対して、（２）片面ＸＰＳ、（３）両面ＸＰＳのいずれも、４００Ｈｚ〜３ｋＨｚにおいて相当な遮音欠損が生じることが示され、（４）片面ＸＰＳ、に対して（３）両面ＸＰＳの場合は、遮音欠損の程度が１５ｄＢ程度となり、より欠損の著しいことが示されている。

図２は、ＲＣ界壁の片側に断熱部材＋厚さ９．５mmの石膏ボードを配設した次の３種類の形態について、１００Ｈｚ〜５ｋＨｚの音波の透過損失（ｄＢ）を示すグラフである。
（４）界壁の片面に厚さ２５ｍｍのビーズ法発泡ポリスチレン（密度２９ｋｇ／m^３）を配設した形態（片面ＥＰＳという）。
（５）界壁の片面に厚さ２５ｍｍのビーズ法発泡ポーラスポリスチレン（密度：３０ｋｇ／ｍ^３、通気度：５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃ以上）を配設した形態（片面ポーラスＥＰＳという）。
（６）このポーラスＥＰＳ（厚さ２０mm）に厚さ２０ｍｍの弾性発泡ポリスチレン（ＥＦという）（静的バネ定数：２１．２×１０⁶Ｎ／ｍ^３）を積層した複合板を配設した形態。
（片面ポーラスＥＰＳ＋ＥＦ複合）
なお、ここでの表示は、片面ＸＰＳの透過損失値を基準として、それに対するｄＢ差をプロットしてある。つまり、プラス表示は遮音性が向上、マイナスは遮音性が低下したことを示している。

これによれば、（４）ＥＰＳ→（５）片面ポーラスＥＰＳ→（６）ポーラス＋ＥＦ複合の順で、６３０〜４０００Ｈｚにおいて遮音欠損が最大１５〜３０ｄＢ程度、片面ＸＰＳに対し大きく改善されている。一方、６３０Ｈｚ以下では改善されない。

図３は、ＲＣ界壁の両側に断熱部材＋厚さ９．５mmの石膏ボードを配設した次の（７）、（８）、（９）の３種類の形態の透過損失（ｄＢ）を示すグラフである。
（７）界壁の片面に厚さ２５ｍｍのビーズ法発泡ポリスチレン（密度：２９ｋｇ／ｍ^３）を配設し、他面には、厚さ２５ｍｍの押出法発泡ポリスチレンＸＰＳを配設した形態（ＥＰＳ／ＸＰＳ）。
（８）界壁の片面に厚さ２５ｍｍのビーズ法発泡ポーラスポリスチレン（密度：２９ｋｇ／ｍ^３、通気度：５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃ以上）を配設し、他面には、厚さ２５ｍｍの押出法発泡ポリスチレンＸＰＳを配設した形態（ポーラスＥＰＳ／ＸＰＳ）。
（９）このポーラスＥＰS（厚さ２０mm）に厚さ２０ｍｍの弾性発泡ポリスチレン（ＥＦという）（静的バネ定数：２１．２×１０⁶Ｎ／ｍ^３）を積層した複合板を配設し、他面には、厚さ２５ｍｍの押出法発泡ポリスチレンＸＰＳを配設した形態（ポーラスＥＰＳ＋ＥＦ／ＸＰＳ）。
なお、ここでの表示では、両面にＸＰＳを配設したものの透過損失値（ｄｄＢ）を基準として、それに対する透過損失差（ｄｄＢ）をプロットしてあり、図３と同様にプラス表示は遮音性が向上、マイナスは遮音性が低下したことを示している。

この結果によれば、（７）、（８）、（９）のいずれも基準に対して改善が認められるが、（７）（ＥＰＳ／ＸＰＳ）は改善される値が２５００ｋＨｚ付近で最大でも５ｄＢに満たないが、（８）（ポーラスＥＰＳ／ＸＰＳ）では最大５ｄＢを超える改善が認められる。（９）（ポーラスＥＰＳ＋ＥＦ／ＸＰＳ）の場合には、もっとも大きな改善が認められ、２５００ｋＨｚ付近で最大１５ｄＢ程度の向上が観測され、遮音欠損は実質的に解消されることが分かった。

図５は、ＥＰＳ成形部材の密度と遮音性の関係を示すグラフである。
本発明では、２５ｋｇ／ｍ^３以上の密度を有するＥＰＳ成形部材を用いるのであるが、この密度が好ましい理由は、図５に示すように、２５ｋｇ／ｍ^３以上の密度の範囲において優れた遮音特性が得られるからである。この結果は、本発明のポーラスＥＰＳ成形部材の場合にもほぼ同様に対応している。

この場合の試験体の仕様は、１８１０×８００×３０mmの大きさで、密度３０ｋｇ／ｍ^３以上、２０ｋｇ／ｍ^３以上、１５ｋｇ／ｍ^３以上の３種類のポーラスＥＰＳ成形部材である。

図６は、ポーラスＥＰＳの通気抵抗と遮音性の関係を示すグラフである。
本発明では、５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃ以上の通気度を有するポーラスＥＰＳ成形部材を用いるのであるが、この通気度が好ましい理由は、図６に示すように、その通気度の範囲において優れた遮音特性が得られるからである。

この場合のポーラスＥＰＳの試験体の仕様は、１８１０×８００×３０mmの大きさで、密度３０ｋｇ／ｍ^３以上のポーラスＥＰＳ成形部材のうち、通気度が５．９ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃのものと１.３１ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃの密度が同じで通気度が異なるポーラスＥＰＳ成形部材である。

図７は、弾性ＥＰＳの静的バネ定数と遮音性の関係を示すグラフである。
本発明では、３０×１０^６Ｎ／ｍ^３以下の静的バネ定数を有する弾性ＥＰＳ成形部材を用いるのであるが、この静的バネ定数が好ましい理由は、図７に示すように、弾性ＥＰＳ成形部材と密度２５ｋｇ／ｍ^３以上のＥＰＳ（ポーラスを含む）成形部材の静的バネ定数は、各々、ＸＰＳ材のそれとは全く異なる。即ち、共振周波数帯域がＸＰＳでは５００Hz以上の高域側に在るのに対し、ＥＰＳ材のそれは、密度２５Kg／ｍ^３以上では中域側に、弾性ＥＰＳでは低域側と、各々５００〜１００Hzに存在する。このことは、集合住宅で問題となる生活騒音の内、特にかん高い話し声やテレビのコマーシャル音に対しＥＰＳ材は、空気伝播音遮断効果が大きいことが判る。又、この時コンクリートの界壁や界床を介して反対側にＸＰＳ材が在ると、ＥＰＳが不得意な低域側でも、優れた遮音特性が得られる。

以上説明した断熱材は、界壁３１にように屋外に面した界壁では、部屋側の壁面に配設される壁断熱材５１がそれに該当する。また、部屋間を区切る界壁３２の場合には、他方の壁面側に断熱材として、ＸＰＳ断熱材を配設するのが遮音効果の好ましい結果を与える。

（コンクリート界床）
以上、コンクリート界壁の場合について説明したが、コンクリート界床の場合も同様に応用することができる。
すなわち、コンクリート界床に沿って断熱材を配設して形成される遮音断熱床において、床上面側または床下面側の少なくとも一方の面に設けられる断熱材として、２５ｋｇ／ｍ^３以上の密度を有するＥＰＳ成形部材を用いるか、又は同等密度を有し隣り合うポリスチレン発泡粒子をそれ自体が溶融した融着部により結合した成形体であって、通気度５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃ以上の三次元連通気孔を有し、１０N／ｃｍ^２以上の曲げ強度を有するポーラスＥＰＳ成形部材を用いる点を特徴とするＲＣ構造部材である。
また、前記ＥＰＳ成形部材、又はポーラスＥＰＳ成形部材と、１０〜１４ｋｇ／ｍ^３の密度を有し、かつ３０×１０^６Ｎ／ｍ^３以下の静的バネ定数を有するＥＰＳ成形部材を層状に配設した複層構造体を用いる点を特徴とするＲＣ構造部材である。

更には、向かい合う他方の床面側に設けられる断熱材として、ＸＰＳ断熱材を配設したことを特徴とするＲＣ構造部材である。例えば、前記ＥＰＳ成形部材を床上面側に配設し、一方、床下面側（天井側）にはＸＰＳ断熱材を配設して、前記界壁の場合と同様に異なる断熱材を配置するようにすると遮音性能上、より好ましい結果を得ることができる。
コンクリート界床の場合も、前述したコンクリート界壁と同様、遮音欠損帯を無くすよう補完させ合うことで、遮音性に優れたＲＣ建造物の界床材を提供することができる。

２ 界床
２１ 地面に面する界床
２２ 部屋間に位置する界床
２３ 最上階屋上に面する界床
３ 界壁
３１ 屋外に面する界壁
３２ 部屋間に位置する界壁
４１、４３ 床断熱材
４２、４４ 天井断熱材
５１、５２、５３、５４ 壁断熱材

Claims (7)

1. ＲＣ建造物の境界形成構造部材であって、コンクリート界壁に沿って断熱材を配設して形成される遮音断熱壁において、一方の壁面側に設けられる断熱材として、２５ｋｇ／ｍ^３以上の密度を有するＥＰＳ成形部材を用いたことを特徴とするＲＣ構造部材。
2. ＲＣ建造物の境界形成構造部材であって、コンクリート界壁に沿って断熱材を配設して形成される遮音断熱壁において、一方の壁面側に設けられる断熱材として、２５ｋｇ／ｍ^３以上の密度を有し、かつ、隣り合うポリスチレン発泡粒子をそれ自体が溶融した融着部により結合した成形体からなり、通気度５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃ以上の三次元連通気孔を有し、また、１０N／ｃｍ^２以上の曲げ強度を有するポーラスＥＰＳ成形部材を用いたことを特徴とするＲＣ構造部材。
3. 断熱材として、請求項２に記載のポーラスＥＰＳ成形部材と、１０〜１４ｋｇ／ｍ^３の密度を有し、かつ３０×１０^６Ｎ／ｍ^３以下の静的バネ定数を有する弾性ＥＰＳ成形部材とを層状に配設した複層構造体を用いたことを特徴とするＲＣ構造部材。
4. 他方の壁面側に設けられる断熱材として、ＸＰＳ断熱材を配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＲＣ構造部材。
5. ＲＣ建造物の境界形成構造部材であって、コンクリート界床に沿って断熱材を配設して形成される遮音断熱床において、床上面側または床下面側の少なくとも一方の面に設けられる断熱材として、２５ｋｇ／ｍ^３以上の密度を有するＥＰＳ成形部材、又は同等密度を有し、かつ隣り合うポリスチレン発泡粒子をそれ自体が溶融した融着部により結合した成形体からなり、通気度５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃ以上の三次元連通気孔を有し、また、１０N／ｃｍ^２以上の曲げ強度を有するポーラスＥＰＳ成形部材を用いたことを特徴とするＲＣ構造部材。
6. 断熱材として、請求項５に記載のＥＰＳ成形部材又はポーラスＥＰＳ成形部材と、１０〜１４ｋｇ／ｍ^３の密度を有し、かつ３０×１０^６Ｎ／ｍ^３以下の静的バネ定数を有する弾性ＥＰＳ成形部材とを層状に配設した複層構造体を用いたことを特徴とするＲＣ構造部材。
7. 向かい合う他方の床面側に設けられる断熱材として、ＸＰＳ断熱材を配設したことを特徴とする請求項５または６に記載のＲＣ構造部材。
   

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