コンク リー ト壁の遮音性能 ―ボー ドを貼 つた状態の音響透過損失 一 早稲田大学 大学院 小 西 雅 ・山 崎 芳 男 1 口 まえがき 武蔵工業大学 工学部 今井 章久 ある壁の遮 音性能を良 く しようとするとき , そ の 昨年の新潟県中越地震 による被災者 の方々が入居 壁 に何 かを増 し貼る ことは多 くの人が考える方法で されて しヽ る仮設住宅 では ,「隣戸 か らの 音 が 気 にな 二 あろ う。分譲マ ンシ ョンの 広告で 「 防音性 の良 しヽ る人 か ら多 しヽ,と い う新 聞 る」との指摘 が 住 ん でしヽ 重壁」などの表現がよく用しヽられるように ,一 般 に 報道 (1)があ った。入居者のなかに￨よ,ス テ レオか ら よ う隣との壁 に自分で一 畳大 流れる音楽 が漏れなしヽ 二重構造」や 「 二重貼 り」の壁￨よ 「 遮音性能に優れて てしヽ る人もしヽ ると言 う。 の発泡スチ ロールを立てか￨ナ 仮設住宅のよ うな極端な例 はともか く ,一 般の住 てオ ー デ ィオ (AV)装 置 を 宅 ,特 に集合住宅 におしヽ 再生する場合 ,何 かと気を遣 うものである。また住 る 際 ,周 宅以外 でも教室 や会議室で AV機 器 を用 しヽ しヽ るとの印象を与えている。 しか し組み合わせる材料や構造 によつて￨よ ,必 す しも遮音性能が向上すると￨よ 。本報告で￨よ 限らなしヽ 具体例と してRCに 板状断熱材料を貼 つた壁を取 り 上￨ず 定 した結果を示 し, ,実 験室で音響透過損失を沢」 設計 ・施工時の注意点を述べる。 囲へ の 影響 や周囲か らの騒音 を気 にせす使える適当 2日 壁構造の種別と音響透過損失 。 な部屋が意外 に少な しヽ 通 り ,本 格的な遮音性能 を備えた リス ニ ン 周IElの 2.1音 響透過損失の定義 グル ー ムをつ くる 際 に￨よ,何 よ りも配置計画 に留意 建築部位の遮音性能 (狭義 の i空 気伝搬音 に対す し,大 がか りな遮音 ・防振構造 が収 まる空間を確保 る )は ,音 響透過率 あるしヽ は 音響透過損失 で表 す。 図 1の よ うに,壁 に入射する音 の 音響 パ ワー を %と することが大切 である。 しか し多 くの場合 ,さ まざ のも まな制約か らこれ らの 条件 を満たすのが難 ししヽ 事実である。また ロ ビー のよ うな フ リー スペ ー スや すれば ,そ の一 部路 は反 射 し,一 部 Waは 壁体中に吸 収され ,残 りのWiが透過すると考える ことができる。 で間 く音楽 に￨よ,専 リビングル ー ムな どで くつ ろしヽ 用の リス ニ ングル ー ムでの再生 とは違 つた楽 しみが ある。 大多数の人々が音 を耳 にする環境 を課題 と して捉 十 よ他 えるな らば ,理 想的とは言えな しヽ 環境 ,あ るしヽ の 条件 や 目的 との両立が必要な環境 におしヽ て ,音 環 境性能をできる限 り向上させるための研究や開発も 大切であろ う。私たちの研究室ではこう した視点 か 音場 と明瞭な拡声 との両立 (3)などに取 り組んできた。 同様 の 視点 か ら ,本 報告で は集合住宅な どで実際 に用しヽられる ことが多しヽ 鉄筋 コン ク リー ト(RC)壁 の表画の構造 と遮音性能 との 関係 につ しヽ て論 じる。 -40- こ こで 音 響 透 過 率 「と 音 響 透 過 損 失 Rは ,そ れ ぞ れ式 (1)と 式 (2)で 定義 され る。 =後 τ 尺 =1 0 1ogl。 １ 一τ ら新た に開発 した平板ス ピー カを用しヽ て ,TV視 聴環 境 の改善 (2)やクラ シ ック コンサ ー トに適 した 残響 図1 音 響入射 ・反射 ・吸収 ・透過パワー 口) [dB] (2) 2日2板 状材料 を貼 つたRC壁 の音響透過損失 遮音性能を実現するに￨よ,単 位面積あた りの 高 しヽ 現在で はG L 工 法の遮音性能上の 問題点 が比 較 的 る。 一 方 , G L 工 法 は 断熱材 を施 広 く認識 されてしヽ て建築 質量 (画密度 )が 大 きしヽ 材 料 を隙間無 く用 しヽ 部位 を構成すれば良 い。また 部位 の 材質 が単 一 で均 した外壁の 下地 ( 図4 ) と して多 用されてきた経緯が ある。断熱 ・遮音性能双方を考慮する部分 には断熟 ― な らば ,比 較 的簡 単 に遮音性 能 (音響透過損失 ) 材接着貼 り工法 ( 3 1 工 法 ; 図5 ) が 用 しヽられてしヽ る。 が 予沢」 で きる (質量則 )。例 え ばRC壁 に つ しヽ て ￨よ, 一 単体 (素画)な らば単 均質板 と しての 音響透過損失 RC素 面 2001Em厚 → る。ところが実際の 特性 を持 つ ことが確認 されてしヽ 建物で ￨よ,断 熟 ・耐火 ・耐久な どの性能を網羅する 必要があ り ,こ れを単 一 の 材料で満足するのは困難 ↑片面 GL工 法 (石青ボー ド12.5mm である。そのため建築部位の最終完成状態は ,表 画 に複 数 の材料 を組み合わせた構造 になる場合が多しヽ 。 ては ,表 画の下地材 ・仕上材 従来 この 構造 につしヽ 分の質量を加えるか ,下 地材 ・仕上材 を無視 した単 一 均質板 と して音響透過損失 を予沢」してしヽ た。とこ 1/3オクタープバ ン ド中心周波数 IHz] 図3 GL工 法壁の音響透過損失沢」 定伊」(4) ろが 一 部 の工法 では ,RC壁 単体状態 よ り音響透過 る。 損失 が著 しく低下する ことが報告されて しヽ 一 ー この よ うな工 法 の つ に ,石 膏 ボ ド直 付 工 法 石青 ボー ド(9.め モ ル ル〔 空気層](12.5) タ (GL工 法 i図 2)が ある。GL工 法 は ,石 膏 ボ ー ドを 点状 モル タル でRC画 へ 接着 する工法である。主 に 凹 凸面 で ,平 滑 な 下 地 を造 る場 合 に用 い られ る 。 日C造 ビル 内の事務所 や店舗の 内装壁 工 法 と して 一 図4 0L工 法断熱壁の立断面例 石奮ボー ド(9.51 ・ スチレ ンフ ォ弘 (2ゆ 発泡ホ サ る。 般的に用 しヽられてしヽ GL工 法の音響透過損失 ￨よ,特 定周波数帯域で RC 壁単体 状 態 よ り小 さ くな る 。 図 3に 比 較演」 定例 (4) を示す。 この事 象 につい て￨よ,伊 藤 が実験的検討 (5) を ,田 端 らが理論 的検討 (6)を報告 してしヽ る。また )や杉野 ら(8)は,実 験検討結果 か ら遮 音性能 中川 (フ る。 改善工法を提案 してしヽ ()内 図5 Sl工 法壁の立断面lpl S ] 工 法 に 関 す る遮 音 性 能 の 性 状 と そ の 要 因 は , 現在 に至 る まで 明確 で はな しヽ 。 この 工 法 に つ しヽ て文 の 数 字 は 代 表 的 な 厚 さ [mm](以 下 同様 ) R C と ボー ドが密着 してしヽ 献 ( 9 ) では 「 ればほとんど … 遮音性能に影響がなしヽ ( 中略) … 空隙が生 じる工 法の場合は遮音性能に影響を及ぼす可 能性 がある」 と記述されてしヽ R C と ボー る。一方 , 文 献 ( 1 0 ) で ￨ よ「 石青ボー ド(9.ゆ モルタ ル[空気層](12. こと」が遮音性能低下の原因にな ドの密着度が高 しヽ る , と してしヽ る。 これ ら報告を念頭に置き, 次 章では残響室に設置 図2 0L工 法壁の立断面例 した実物大試験体の音響透過損失を沢」 定 し, そ の結 果を検証する。 -41- 3日 Sl工 法堅の実験塁における測定(11) 武蔵工業大学工学部音響実験室 (12)内の 残響室 に 画を図8に 示す。断面②では石膏断熱複合板の発泡 ポ リスチ レンフォームを平画 (A)の 形状 に肖」つて , て ,S]工 法壁の音響透過損失 を沢」 定 した。 2 5 rln m厚 の空 気層を持たせた。また断画 ⑤ では , 3日1試 験体 石膏断熟複合板を断面①の場合と裏表逆 に貼 った。 第 ]残 響室 (受音側 i容 積 227m3)∼ 第 2残 響室 (音源倶」i容 積 ]]]rln 3)間の 開 田部 (面積 9.フrln 2) 2測 定方法 3日 音響透過損失沢」 定 は ,i30140お よび』IS A に厚 さ ]50rlnmの RC壁 を施工 し,こ れを RC単 体試 験体 と した。ボ ー ド￨よ 集合住宅の 8畳 程度の居室戸 1416(]3)に 準拠 した。音源恨」 残響室内に試験音を 境壁の補強 断熟部 を想定 したlal積(1.66rln2 i開回 発生させて ,受 音狽」(第1)残 響室の平均音圧 レベル 部面積 の 約 17%)分 乙1[dB]お よび音源側 (第2)残 響室の平均音圧 レベ を ,音 源側の図 6に 示す位置 に の塗 布範囲 は 図フに示す (A)∼ (D) 接着 した。接着斉」 ル乙2[dB]を 沢」 定 した。次に受音側残響室の残響時 のいすれかと した。 間か ら,受 音倶」 残響室の等価吸音面積 A[rln 2]を 算 出 し,式 (3)か ら音響透過損失 沢 [dB]を 導 しヽ た。 個々の断面の音響透過損失沢」 定値を用しヽ て ,ボ ー ド Ｆ淳Ｅ ００トベ を接着 したことによる レベル差 (総合音響透過損失 減少量)ムRを 式 (4)か ら算出 した。 図6 試 験体正面図 (音源倶」 ) Ｓ 一И 父= 二2 れ+ 1 0 1 0 g 1 0[dB](3) △沢=父c一沢色 [dB] 鰯躙接着剤塗布部分 (4) ここでRci RC単 体時の音響透過損失 [dB] Rヨ B:ボ ー ド接着時の音響透過損失 [dB] 3.3測 定結果 ω む ) (O mm厚 青 党 ぺ 勢 ③ ① ド申 綴 頴 鞠⑤ ・ ボ 巾ぉ 圏 く Ｈ Ｈ 日 賜 角 Ｈ Ｈ 日 外 帥 ジス チ レ ン 断熱材 (25 ・静 ， ④ ︻ 申 中 的 ウ 吻 内 申 申 中 申 腸 鋼② 阿 ︻お 巾 図ア 接 着材塗布範囲 ン ク リー ト 150 mm厚 ) RC単 体 時 の 音響透過損失 を図9に 示 す。破線 ￨よ O) た計算 値 である。 質量則 に基 づしヽ ボ ー ド接着 時の総合音響透過損失減少墨 を図 10 ∼ 11に 示す。接着画 に ]rln rln厚 の空 気層を想定 した 空気の共鳴周波数 /111A=780Hz,および断熱層のコ ンプライアンスか ら求めた共 鳴周波数 /111s=440 日z付近の帯域で減少量 △Rが 大きくな ってしヽ る。接 着方法を変えた図 10に おいて ,(A)で ￨よぁ献,/111s 図 8 試 験体 断面 図 付近双方で減少墨 ムRが 大きくな り,(B)→ (C)と ボー ド￨ よ 石膏ボ ー ド単板 , 押 出法発泡 ポ リスチ レ ンフ ォー ム断熟材単 板 , 石 膏 断熱複合板 ( 石膏 ボ ー 接着塗布面積が大きくなるほど ,そ の周波数付近で ドに発泡 ポ リスチ レンフォー ムがあ らか じめ貼 り合 また石膏断熱複合板の ,石 膏板の コインシデンス のムRIよ小さくなる。 る △Rの 変化 近にお￨す わされた板) と した。いすれも石膏層 が 9 . 5 r l R r l n, 厚 最低周波数 九G=4t4kHz付 厚 ー ドを用しヽ た。試験体の断 断熟層 が 2 5 r l n r l Rのボ ￨よ なしヽ 。この傾向は断面を変更 した ,特 に現れてしヽ -42- 。断熟層単板 (断面③)で 場合 (図11)も 変わらなしヽ は ,]rln rln厚 の空気層を想定 した共鳴周波数あぶ = 響 透 過 率 を τB,ボ ー ド接着 画 の面 積 をざB[rln 2], る。 2.3kttz付 近の帯域で,ムRが 特に大きくなつてしヽ が成立する。 日C単 体 時 の 音響 透過 率 を Tc,と す る と ,式 (5) τ 。 τ 8 ・S B 告 S tt τ c ・( S ― S B ) 十 τ 。 τ (S―SB) 占S―τc・ B= (5) SB したが つて ,ボ ー ド接着部分 の 音響透過損失 すな わちボー ドを壁全面 へ 接着 した場合 に換算 した音響 透過損失RBは ,式 (6)で求 めることができる。 25 250 500 1k 2k 4k 図9 R C 壁 単体の音響透過損失 Ｂ 一 ) 一 ｔ 却 Ｓ 法 く ′ Ｂ τ ｒ 方 ︲ ︲ 糠 焦 ▼ い 軸試 A) ョ 口 ‐ ロ ロ 3) 宅 単 〈 革 - O H C ) Ｓ 一孔 尺 B=101og10tど !) 8k 1 / 3 オクター ブバ ン ド中心周波数 脚z l ⑥ (S― SB) )側 試験体断面① のなかで最 も総合透過損失減少量 △R が 大きか つた接着法 ( A ) と, 実 際の施工現場で ︱ る音響透過損失R B を 用い られる接着法 ( C ) に お￨ す 図 1 2 に 示す。 この結果か ら, ボ ー ドを全面 に接着 燃 した場合の音響透過損失減少量 は最大 で7 d B 程 度 に なる。 1/3オ クター プバ ン ド中心周波数 [HzB Ｊ ｎ ｔ Ｆ十 気 空 ． 壊転唱 悪悪瑠襲聯梅 考 ｒ 帥 お ” 拘 ﹃ ﹃ ﹃ 図 l ① ボ ー ド接着時の総合音響透過損失減少量 一接着法別 ( 試験体断面①) 25 250 500 1k 2k 4k 8k Hzl 1/3オ クタープバンド中心周波数 【 ‐ r 図 12 ボ ー ド接着壁 の音響透過損失例 k Hz] 1 / 3 オクター プバ ン ド中心周波数 【 4口 むす 図 1 1 ボ ー ド接着時の総合音響透過損失減少量 一試験体別 ( 接着法 ( A ) ) R C に 積層板材 料 を貼 つた構 造 の壁 の 例 と して , さ らに壁全画 にボー ドを接着 した時の音響透過損 S l 工 法 を取 り上 ￨ ザ, R C 断熱壁画 へ の 採用例 が多しヽ 定結果を単純 に画 計算する。上記沢」 失減少量を予沢」 単体の音響透過損失 と比較検討 した。その結果 , 意 積比 で換算す る場合 , 試 験体全体 の 平均音響透過率 を T ' B , 試 験体 の面積を ざ[ m 2 ] , ボ ー ド接着画 の音 S ] 工 法 におしヽ ても総合音響 図的 に空 隙 を設 けな しヽ -43- 透過損失が減少する傾向 があることを確認 した。 通 常 の 設計 ・施工実務 におしヽ て ,S]工 法のよ う 参考文献】 【 に意 図的 に中空層 を設 ￨ナ 工 法で ￨よ なしヽ 遮音性能 に与 (1)朝 国新聞東京本社 i2004年 12月 22日 付夕刊 える影響が こく小さ しヽ,と 考え られてしヽ る。今 回の (2)行 川 さを り ,荒 井孝 ,山 崎芳男 :聴 覚機能低下 を 定でも ,接 着 を全面で確 実 に行え ば ,ldB以 演」 内の 考慮 したテ レビ視聴空 間の評価 と改善策 日 本音 響学会議演論文集 , p p . 9 1 5 - 9 1 6 ( 2 0 0 2 . 3 ) . 低下 (片側補強断熟を想定 した場合 )で 収ま つた。 しか し実 際 の建築 施 工 現場 におしヽ て ,こ のよ うな ( 3 ) 山 崎 芳男 , 及 川靖広 , 桶 田泰弘 , 増 田潔 , 平 松友 孝 , 増 田裕康 i 広 島大学サ タケメモ リアル ホー ル 接着方法を想定する ことは現 実的ではな しヽ 。建 材 メ ー カ ー や建 設事 業者 が 用 意 して しヽ る施工要 領 書 で の 音響― 平板 ス ピー カの導入 による 多様 な音空 間 の 実 現― , 日 本 音 響 学 会 議 演 論 文 集 , p . 9 4 5 - も ,部 分 的に接着斉」 を塗布する方法 (本報告の (C)) 946,(2003.9). を推 奨 して しヽ る 。 した が つて片倶」 に全 画 施 工 した S]工 法壁の音響透過損失 ￨よ,RC単 体 時に比 べ て5 dB一 性能評価尺度 (14)で]ラ ンク ー程度低下すると 考 えるべ きである。 冒頭の新聞記事 に戻れば ,発 泡スチ ロー ルを壁 に 立 てかけた入 居者 は壁 に何 か (特に一 見音 を吸しヽ そ うなもの)を 付 ￨す れ ば ,多 少な りとも 音 が 隣 に伝わ りにくくなると考えた と想 像する。壁 に立てか￨ナ た と思われるが ,同 様の考 程度で は性能 に影響 しなしヽ え方 か らRC壁 へ 発泡 スチ ロー ルな どを貼る ことは 遮音性能を改善 しなしヽ ばか りか ,む しろ性 能 の 低下 を招 くおそれがある。 ( 4 ) 日 本建築学会編 : 音 響材料の特性 と選定 ( 国本建 築学会 , 東京 , 1 9 9 7 ) , p . 3 5 , (5)伊 藤 隆康 !ボ ン ド直付 け工法 による界壁の遮音性 状 =音 響技術 18,pp.5チ 62(19フ ア=4). (6)田 端淳 ,河 原塚透 i石 膏ボー ド直貼 り工 法壁 にお ける低 中音域の遮音欠 損 につ いて一 その 2結 合部 の岡」 性が振動伝搬 に及ぼす影響 に関する数値解析 的検討 一 日 本 音響学会議演論文集 ,pp.8]]― 812(1998.3). (フ)中 川清 i石 膏 ボー ド直貼 り工法壁の遮 音改善 につ しヽ て 、音響技術 38,pp.6チ 70(1982.5) (8)杉 野潔 ,尾 熊籐 榮 ,百 瀬幸治 ,井 原貫示 ,八 尾 富 博 ,脇 谷禎 一 !石 こうボー ド直貼 り工 法の遮音改 善方法 `日 本音響学会建築音響研 究会資料 ,A A… 一般 に建物 の仕様 ・構造 と遮 音性能との関係で￨よ, るほど性能が向上すると思われがちであ 手間をか￨す る。少な くとも手 間をかけた分 を見込まなしヽ だ￨ナ 安 に予演」した ,と 考える設計者や施工者が多しヽ 全倶」 の ではなしヽ だろ うか。 しか し単純で手 間のかか らなしヽ 構造 の方が性能的に優位で 目的に適 う場合もある。 近年では建物が個人資産 と してだけで￨よ な く ,社 87-2(198フ ,1). (9)日 本建築学会編 i音 響材料の特性 と選定 (日本建 築学会 ,東 京 ,1997),p4フ = (10)日 本建築学会編 :建 物の遼音設計資料 .(技 報堂 出版 ,東 京 ,1988),p.1]]. (11)小 西雅 ,今 井章久 iコ ンク リー トに板状 材料 を 積層 した壁の遮 音性能 につ しヽ て 日 本音響学会 議演論文集 , p p 8 6 7 - 8 6 8 ( 2 0 0 2 , 3 ) = 会資産 と して長 期 にわた り優良 である ことが求め ら (12)斉 藤貴宏 ,今 井章久 ,小 西睦男 ,井 原買示 i武 れ つつ ある。環境 性能の大事な 一 項 目である遮音性 蔵工業大学新 音響実験室 につ しヽ て .日 本音響学 ても ,個 人の経験や直感 を優先 した性 能把 能 につ しヽ 会議演論文集 ,pp.84み 848(19953). 握か ら ,長 期の使用 に耐える工学的な性能把握の ヘ (13)日 本 工 業規格 1実 験室 にお ける建築 部材の空気 音遮断性能の沢」 定方法 JIS A 1416,(2000 ) の普及が不可欠である ことを改めて強調 したしヽ 。 (14)国 本工業規格 !建 築物 および建築部材の遮音性 能の評価方法 一第 1部 :空 気首遮断性能 `』I S A 1419-1,(2000), -44-
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