コンクリート壁の遮音性能−ボードを貼った状態の音響透過損失

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-