JP3957434B2 - 建築用緩衝材及びそれを用いた浮き床構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築用緩衝材に関し、さらに詳しくは、優れた防振、遮音効果、および耐水性を有すると共に、耐圧縮クリープ性能にも優れた浮き床用緩衝材およびそれを用いた浮き床構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の建築用緩衝材としては、地下鉄、電車の軌道敷近傍では、固体伝送音を防止するために、図１に示すように、地盤１と建築物２との間にコンクリート板３と緩衝材４として、３０倍〜４０倍に発泡させたポリスチレンフォームを介在させて地盤からの振動を建築物に伝えにくくする地下緩衝構造が知られているが、上記構造における緩衝材４は動的バネ定数が高く、固体伝送音を防止する効果が十分ではないという問題点があった。
【０００３】
また、建築物の床の遮音性能を向上させるために、図２に示すように、コンクリートスラブ５上に、緩衝材６および立ち上げ絶縁材７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んだ上に浮き床層８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９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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解決するために発泡ポリスチレンを圧縮し、発泡セルの一部を破壊した発泡ポリスチレンを緩衝材として用いることが提案されているが、低い発泡倍率のポリスチレンをプレスした緩衝材は、耐クリープ性能において、グラスウールに劣るという問題点があった。
【０００５】
本出願人は鋭意研究の結果、発泡倍率が１００倍以上である高倍率発泡スチレンを圧縮し、次いで自然に回復させてなる発泡体を緩衝材として用いると、耐クリープ性能が著しく高くなることを見出し本発明に至ったのである。
【０００６】
本発明の目的は、優れた防振効果、遮音効果、および耐水性を有すると共に、耐圧縮クリープ性能にも優れた建築用緩衝材および床構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る建築用緩衝材は、１００倍〜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が３０〜９０％に回復させた建築用緩衝材に関するものである。
【０００８】
この建築用緩衝材によれば、発泡ポリスチレンを使用することで、優れた防水性能を有し、１００倍〜１７０倍に発泡させたもの、好ましくは１０５倍〜１５０倍に発泡させたものを、厚さが５〜２０％、好ましくは７〜１５％となるように圧縮した後、圧縮荷重を除いて厚さが３０〜９０％、好ましくは４０〜８０％、更に好ましくは４０〜６０％になるまで回復させることによって、それより低倍で発泡したポリスチレンを圧縮したものと比較して、容易に低い動的バネ定数を得ることが可能となり、発泡セル壁が薄くなることにより、弾性が増加し、圧縮によるセル壁の座屈が起こりにくくなり、耐クリープ性能に優れた緩衝材を得ることが可能となる。
【０００９】
請求項２に係る建築用緩衝材は、１００倍〜１７０倍に発泡させて成形した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が３０〜９０％になるまで回復させ、厚さが１０〜３００ｍｍとなるようにカットしたもので、荷重１００〜２０００ｋｇ／ｍ^２のときの動的バネ定数を１〜４０×１０^６Ｎ／ｍ^３としたものである。
【００１０】
この緩衝材は、高倍率発泡スチレンを圧縮して回復させたそのものであってもよいが、１０〜３００ｍｍの厚さにスライス乃至カットし、荷重１００〜２０００ｋｇ／ｍ^２のときの動的バネ定数を１〜４０×１０^６Ｎ／ｍ^３の範囲になるように設定することによって、優れた防振性能、遮音性能をもつ構造を容易に設計することが可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の建築用緩衝材は、請求項２記載の建築用緩衝材において、動的バネ定数を３〜２０×１０^６Ｎ／ｍ^３に設定したものである。動的バネ定数を３×１０^６Ｎ／ｍ^３以上とすることで、より優れた耐クリープ性能を得ることが可能となり、２０×１０^６Ｎ／ｍ^３以下とすることで、より優れた防振性能、遮音性能を得ることが可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の建築用緩衝材は、請求項２記載の建築用緩衝材において、厚さを２０〜１００ｍｍに設定したものである。厚さを１００ｍｍ以下とすることで、建築物に容易に納まるようになる。また、厚さと動的バネ定数は反比例の関係にあるため２０ｍｍ未満では３×１０^６Ｎ／ｍ^３のバネ定数を得ることが困難であることから２０ｍｍ以上に設定することとなる。
【００１３】
請求項５に記載の浮き床用緩衝材は、コンクリート製スラブと浮き床層との間に敷設される緩衝材であって、この緩衝材が、請求項１〜４記載の緩衝材であることによって、優れた防振性能、遮音性能、耐水性、および耐クリープ性能を兼ね備えた床構造を得ることが可能となる。
【００１４】
請求項６に係る浮き床構造は、図３に示すように、コンクリートスラブ１０上に浮き床用緩衝材１１と、立上げ絶縁材１２として使う浮き床用緩衝材とからなる緩衝層を介して浮き床層１３が敷設されてなる浮き床構造において、浮き床層１３の単位面積当たりの質量が１００〜２０００ｋｇ／ｍ^２であり、かつ緩衝材に請求項５記載の浮き床用緩衝材を使用したものである。
【００１５】
この床構造によれば、緩衝材に耐水性、遮音効果および耐クリープ性能に優れた材料を用い、かつ、浮き床層に１００〜２０００ｋｇ／ｍ^２の質量を持たせることにより、長期にわたり、遮音性能を維持することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する発泡ポリスチレンは、押出発泡成形された板状のものでも差し支えはないが、好ましくは型内発泡成形法乃至ビーズ発泡法による発泡ポリスチレンが工業的には有利である。この発泡ポリスチレンの形状は板状であっても直方体等のブロック状であってもそれ以外の形状であってもよいが板状乃至ブロック状が好ましく、本発明はこれらを含むものである。
【００１７】
このような発泡ポリスチレンは通常は発泡倍率１００倍以下で使用される用途が殆どであり、１００倍以上で使用される分野はごく限られていた。本発明ではこのような１００倍以上高倍率の発泡ポリスチレンを高度に圧縮するのが特徴である。これによって耐クリープ性が高い特性をもつ緩衝材とすることができる。１００倍以下の低発泡倍率の発泡ポリスチレンの場合は、耐クリープ性が発揮できず、又１７０倍以上の発泡ポリスチレンの場合は適当なバネ状定数を外れ、結果として耐クリープ性を満足できない。
【００１８】
圧縮するためには、ブロック状や板状の高倍率発泡ポリスチレンをポリスチレンの軟化温度以下、好ましくは室温付近の温度で、要すれば室温以下でロール法又はプレス法又はそれらの組み合わせで元の厚さの５〜２０％となるように圧縮する。圧縮している時間は任意であるが、工業的には短い方が有利であるが、厚さの回復程度や動的バネ定数を考慮して最適な条件を決め手も良いのは当然である。この圧縮荷重を除くと元の厚さの３０〜９０％程度、好ましくは４０〜８０％まで回復する。それを緩衝材として使用すればよい。
【００１９】
ブロックなどの厚さの大きな高倍率発泡ポリスチレンの場合は、圧縮してから荷重を除くと元の厚さの３０〜９０％程度まで回復するといっても、未だ相当な厚さをもっているのであり、その場合は必要な厚さにスライスして使用すればよい。又種々の形状にカットしたり切り抜いて使用することもできる。
【００２０】
本発明にかかわる建築用緩衝材は、緩衝材単独ではなく、他の素材と組み合わせてその性能を発揮することもできる。
【００２１】
このようにして得た厚さが２０〜１００ｍｍであり、荷重２００〜２０００ｋｇ／ｍ^２のときの動的バネ定数が３〜２０×１０^６Ｎ／ｍ^３である緩衝材は、それ以下の発泡倍率（低倍率）の発泡スチレンを圧縮して得た厚さが２０〜１００ｍｍであり、荷重２００〜２０００ｋｇ／ｍ^２のときの動的バネ定数が３〜２０×１０^６Ｎ／ｍ^３である緩衝材と比較して、耐クリープ性能が高いことを見出した。以下、本発明の実施の態様について実施例、比較例により具体的に説明する。
【００２２】
１１２倍に発泡させたポリスチレン（寸法幅９２０ｍｍ×長さ１９３０ｍｍ×厚さ２５０ｍｍ）をプレス機で厚さ２５ｍｍになるまで圧縮した後荷重を除去し、厚さ１７５ｍｍに回復させ、厚さ５０ｍｍにスライスした緩衝材を作製した。ＪＩＳＫ７２２０に基づいて測定したこの緩衝材の５％圧縮強度は０．８８Ｎ／ｃｍ^２であった。
【００２３】
本発明の緩衝材の遮音性能については、ＪＩＳ Ａ６３２２で規定される測定法に基づいて、減衰振動波形を測定し、自由振動になった減衰振動波形の隣り合う３個のピークから周期を読みとり、その平均値から固有振動数を求めた。但し、載荷板の荷重は７００ｋｇ／ｍ^２とした。耐圧縮クリープ性能については、２００ｍｍ×２００ｍｍの荷重板を介して７００ｋｇ／ｍ^２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、７日後の測定値の平均値をクリープ変形量とし、これにより判定した。結果を表１に示す。
【００２４】
比較例として、８８倍に発泡させたポリスチレン（寸法幅９２０ｍｍ×長さ１８２０ｍｍ×厚さ４２０ｍｍ）をプレス機で厚さ４０ｍｍになるまで圧縮した後荷重を除去し、厚さ２００ｍｍに回復させ、厚さ５０ｍｍにスライスした緩衝材を作製した。この緩衝材の５％圧縮強度は０．８６Ｎ／ｃｍ^２であった。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】

表１に示すように、実施例と比較例の動的バネ定数、５％圧縮強度はほぼ等しいが、耐クリープ性能においては、比較例のクリープ変形量２．８ｍｍに対して、実施例は０．８ｍｍとなり、プレス前の発泡倍率を１００倍〜１７０倍とすることによって耐クリープ性能が大きく向上することが判る。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１に係る緩衝材は、ポリスチレンを１００倍〜１７０倍に発泡させて成形したものを、高さが５〜２０％となるように圧縮した後、圧縮荷重を除いて高さが４０〜８０％になるまで回復させたものとすることで、耐クリープ性能に優れた緩衝材を得ることが可能となる。
【００２７】
請求項２に係る緩衝材は、厚さが１０ｍｍ〜３００ｍｍとなるようにスライスしたもので、荷重１００〜２０００ｋｇ／ｍ^２のときの動的バネ定数が１〜４０×１０^６Ｎ／ｍ^２であることで、優れた防振性能、遮音性能を得ることが可能となる。
【００２８】
請求項３に記載の建築用緩衝材は、請求項２記載の建築用緩衝材において、動的バネ定数を３〜２０×１０^６Ｎ／ｍ^３に設定したものである。動的バネ定数を３×１０^６Ｎ／ｍ^３以上とすることで、より優れた耐クリープ性能を得ることが可能となり、２０×１０^６Ｎ／ｍ^３以下とすることで、より優れた防振性能、遮音性能を得ることが可能となる。
【００２９】
請求項４に記載の建築用緩衝材はによれば、厚さを１００ｍｍ以下とすることで、建築物に容易に納まるようになり、２０ｍｍ以上とすることで３〜２０×１０^６Ｎ／ｍ^３のバネ定数を得ることが容易に可能となる。
【００３０】
請求項５に記載の浮き床用緩衝材によれば、コンクリート製スラブと浮き床層との間に敷設されることによって、優れた防振性能、遮音性能、耐水性、および耐クリープ性能を兼ね備えた床構造を得ることが可能となる。
【００３１】
請求項６に係る浮き床構造はよれば、浮き床層の単位面積当たりの質量が１００〜２０００ｋｇ／ｍ^２であり、かつ緩衝材に請求項５記載の浮き床用緩衝材を使用することによって、長期にわたり、遮音性能を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 地下緩衝構造
【図２】 浮き床構造
【図３】 本発明の浮き床構造
【符号の説明】
１ 地盤
２ 建築物
３ コンクリート板
４ 緩衝材
５ コンクリートスラブ
６ 緩衝材
７立ち上げ絶縁材
１浮き床層
２防水層
３コンクリートスラブ
４緩衝材
５立ち上げ絶縁材
６浮き床層

Claims (6)

1. １００倍〜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％に回復させてなる建築用緩衝材。
2. 厚さが１０〜３００ｍｍであり、且つ荷重１００〜２０００ｋｇ／ｍ^２のときの動的バネ定数が１〜４０×１０^６Ｎ／ｍ^３であることを特徴とする請求項１記載の建築用緩衝材。
3. 前記動的バネ定数が３〜２０×１０^６Ｎ／ｍ^３であることを特徴とする請求項２記載の建築用緩衝材。
4. 前記厚さが２０〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項２又は３記載の建築用緩衝材。
5. 請求項１〜４記載の緩衝材であり、且つコンクリート製スラブと浮き床層との間に敷設されることを特徴とする浮き床用緩衝材。
6. コンクリートスラブ上に浮き床用緩衝材と、立上げ絶縁材として使う浮き床用緩衝材とからなる緩衝層を介して浮き床層が敷設されてなる浮き床構造において、前記浮き床層の質量が単位面積当たり１００〜２０００ｋｇ／ｍ^２であり、かつ前記緩衝材が請求項５記載の浮き床用緩衝材であることを特徴とする浮き床構造。

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