Lightweight sound-absorbing concrete, lightweight sound-absorbing concrete unit and sound absorption/insulation panel made therefrom, and manufacture of lightweight sound-absorbing concrete and sound absorption/ insulation panel

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、道路、鉄道、工場、産業用機器など防音対策が必要な部位に用いられる軽量吸音コンクリート、軽量吸音コンクリートユニット、およびそれらを用いた吸遮音パネル、ならびに軽量吸音コンクリートおよび吸遮音パネルの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸音材としては、グラスウール、ロックウールなど鉱物繊維及びそれを成形したもの、石膏ボード、石綿セメント板、パルプセメント板を穴あけしたもの、さらに最近ではセラミック系、多孔質コンクリート系などがある。

【０００３】グラスウール、ロックウールは、複合板等の間に詰めて使用する場合、それにバインダーを加えて成形し天井板として使用する例などがある。 また、穴あき石膏ボードも天井板として使用されるケースが多い。

【０００４】グラスウールは道路用防音壁の吸音材としても使用されており、グラスウールを用いた防音壁の代表的なものが図１５に示す日本道路公団統一型のメタル系ボックスタイプである。 図１５は（ａ）が正面図、
（ｂ）が側面図、（ｃ）が側面を詳細に示した図であるが、この防音壁の素材構成は、通常、表面多孔板１がアルミニウム板、吸音材２がグラスウール、背面板３が亜鉛鉄板からなっている。

【０００５】近年上市されたものとしてセラミック吸音材があり、道路、鉄道、工場、産業用機器などの防音材料として用いられている。 セラミック吸音材は、所定の範囲に整粒された無機質粒子と結合剤を混合、成形、焼成したものである。 このようなセラミック吸音材は、例えば特公平２−１４４９７号、特公平５−４５５５７
号、特開平５−１９５５１６号などに開示されている。

【０００６】また、本発明に近い技術として、同じく鉄道、工場の内外装材、産業用機器などの防音材料として用いられている多孔質コンクリート系吸音材がある。 多孔質コンクリート系吸音材は、セメント及びシリカ質材料に起泡剤により生成させた気泡を加え、オートクレーブ養生により硬化させたものである。 多孔質コンクリート系吸音材は、例えば特公昭５７−３２０２３号、特公昭５８−２５８１６号などに開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した日本道路公団統一型の防音壁は、施工性が良く吸音性に優れていることから高速道路用の主流を占めている。 しかし、グラスウールへの雨水侵入を防止する観点からグラスウールを透気型防水フィルムで包み込んでいるため、吸音性が低下してしまう。 また、グラスウール自体の経時的劣化、
さらに超高速道路に対しては強度不足であるなどの問題が最近指摘されている。

【０００８】セラミック吸音材は、強度が高く吸水も少ないため汚染した時洗浄が可能なこと、セラミックであるため耐火性、耐久性に優れること、多彩な着色が可能で意匠性に優れることなど多くの特徴をもつが、比重が大きく高価なことが課題である。

【０００９】多孔質コンクリート系吸音材は、セラミック吸音材と同様に耐火性、耐久性に優れるが、強度が低く商用化に際し、ＧＲＣ板（ガラス繊維補強セメント板）、ケイ酸カルシウム板、押出成形板などの無機系建築ボード、モルタル・コンクリート板、鋼板等と複合化する必要がある。 また、吸水した場合凍結融解により破損する恐れがあり、屋外で使用する場合、表面をはっ水処理する必要がある。 さらに、高い吸音性をもたせるには、細かい気孔（数百ミクロンオーダー）を均一に生成させしかも貫通気孔（開気孔）とする必要があり、細かい気泡の生成、貫通気孔とするための凝結時期の調整など厳しい製造条件を強いられる。 このように多孔質コンクリート系吸音材も種々の課題を有している。

【００１０】本発明は、上記のような問題点を解決するためなされたもので、その目的は、軽量性、吸音性、耐久性に優れ、多孔質コンクリート系吸音材のように厳しい製造条件を強いられることがなく通常のコンクリート製品と同等な製造プロセスで製造できる軽量吸音コンクリート、軽量吸音コンクリートユニット、およびそれらを用いた吸遮音パネルを提供することにある。 また、このような軽量吸音コンクリートおよび吸遮音パネルの製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、 （１）ある程度の強度および最大吸音率８０％以上を確保し、吸音コンクリートの軽量化を図るためには、単位容積質量で１．０ｋｇ／ｌ以下、好ましくは０．８ｋｇ
／ｌ以下、さらに好ましくは０．５ｋｇ／ｌ以下の軽量骨材を用い、吸音コンクリートの気孔率、かさ密度が所定の範囲になるように、この軽量骨材を水和硬化性材料と共に配合して成形する必要があること （２）骨材を、１４メッシュ篩上以上８メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上になるように、または８メッシュ篩上以上４メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上になるように整粒することにより、特に吸音率を高めることができ、また、このように異なる軽量骨材の粒径範囲のいずれかを選択することにより吸音率が最大となる周波数が異なる軽量吸音コンクリートが得られること （３）最大吸音周波数の異なる２以上の軽量吸音コンクリートを規則的または不規則的に（例えば交互に）配設するか、あるいはこれらを積層して軽量吸音コンクリートユニットを構成することにより、幅広い周波数で高い吸音率が得られること （４）これらの軽量吸音コンクリートは、コンクリート二次製品で用いられている即時脱型製造プロセスを適用することができ、従って、厳しい製造条件を強いられることがなく、高い生産性で安価に製造できる可能性があること （５）軽量吸音コンクリートと各種無機系建築ボード、
モルタル・コンクリート板、鋼板等と一体化し、パネル化することにより、さらに遮音性を付与できることを見出し、本発明を発明を完成するに至った。

【００１２】すなわち、本発明は、 （ｉ）単位容積質量１．０ｋｇ／ｌ以下の軽量骨材と、
前記骨材１ｍ ³に対して２５０〜４００ｋｇの割合で配合された水和硬化性材料を水和硬化させてなる水和物とからなり、みかけ気孔率が３５％以上８０％以下、かさ密度が１．５ｋｇ／ｌ以下であり、かつ最大吸音率が８
０％以上であることを特徴とする軽量吸音コンクリート （ii）前記軽量骨材が、１４メッシュ篩上以上８メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上であるか、または８メッシュ篩上以上４メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上であることを特徴とする軽量吸音コンクリート （iii ）単位容積質量１．０ｋｇ／ｌ以下の軽量骨材と、前記骨材１ｍ ³に対して２５０〜４００ｋｇの割合で配合された水和硬化性材料を水和硬化させてなる水和物とからなり、みかけ気孔率が３５％以上８０％以下、
かさ密度が１．５ｋｇ／ｌ以下であり、かつ最大吸音率が８０％以上であって、最大吸音周波数の異なる２以上の軽量吸音コンクリートが積層されてなることを特徴とする軽量吸音コンクリートユニット （iv）単位容積質量１．０ｋｇ／ｌ以下の軽量骨材と、
前記骨材１ｍ ³に対して２５０〜４００ｋｇの割合で配合された水和硬化性材料を水和硬化させてなる水和物とからなり、みかけ気孔率が３５％以上８０％以下、かさ密度が１．５ｋｇ／ｌ以下であり、かつ最大吸音率が８
０％以上であって、最大吸音周波数の異なる２以上の軽量吸音コンクリートを規則的または不規則的に配設してなることを特徴とする軽量吸音コンクリートユニット （ｖ）以上の軽量吸音コンクリートまたは軽量吸音コンクリートユニットを不燃性建材よりなる型枠と一体化してなることを特徴とする吸遮音パネル （vi）単位容積質量１．０ｋｇ／ｌ以下、好ましくは０．８ｋｇ／ｌ以下、さらに好ましくは０．５ｋｇ／ｌ
以下の軽量骨材を準備する工程と、前記骨材１ｍ ³に対して２５０〜４００ｋｇの水和硬化性材料、および前記材料に対する重量比で２５〜４０％の水を加えて混練する工程と、生成された混練物を所定の形状に成形する工程と、生成された成形物を養生硬化する工程と、を備えたことを特徴とする軽量吸音コンクリートの製造方法 （vii ）単位容積質量１．０ｋｇ／ｌ以下の軽量骨材を準備する工程と、前記骨材１ｍ ³に対して２５０〜４０
０ｋｇの水和硬化性材料、および前記材料に対する重量比で２５〜４０％の水を加えて混練する工程と、生成された混練物を所定の形状に成形する工程と、生成された成形物を養生硬化する工程と、これにより形成された軽量吸音コンクリートを不燃建材よりなる型枠と一体化する工程と、を備えたことを特徴とする吸遮音パネルの製造方法 （viii）単位容積質量１．０ｋｇ／ｌ以下の軽量骨材に、この軽量骨材１ｍ ³に対して２５０〜４００ｋｇの水和硬化性材料、および前記材料に対する重量比で２５
〜４０％の水を加えて混練、成形および養生硬化してなり、みかけ気孔率が３５％以上８０％以下、かさ密度が１．５ｋｇ／ｌ以下であり、かつ最大吸音率が８０％以上であることを特徴とする軽量吸音コンクリートを提供するものである。

【００１３】なお、本発明において、メッシュとは、Ｔ
ｙｌｅｒ篩に基づくＴｙｌｅｒ番号をいう。

【００１４】

【作用】本発明における軽量吸音コンクリートは、単位容積質量で１．０ｋｇ／ｌ以下の軽量骨材を使用することが必須となる。 軽量骨材の単位容積質量が１．０ｋｇ
／ｌより大きくなると、軽量コンクリートのかさ密度を１．５ｋｇ／ｌ以下とすることが困難となり、パネル化した時、軽量化を図ることができない。 軽量骨材の単位容積質量は、好ましくは０．８ｋｇ／ｌ以下、さらに好ましくは０．５ｋｇ／ｌである。 軽量化の観点からは、
軽量骨材の単位容積質量の下限は存在しないが、耐久性および強度等の観点からは、無機系軽量骨材の場合、
０．２ｋｇ／ｌ以上であることが好ましい。 なお、０．
０１〜０．２ｋｇ／ｌの有機系軽量骨材を用いることもできるが、パネルの不燃性、耐火性、強度、コスト等の観点から、その使用量は制限される。

【００１５】本発明の軽量吸音コンクリートは、このような軽量骨材と水和硬化性材料を水和硬化させてなる水和物とからなるものであるが、全体のみかけ気孔率が３
５％以上８０％以下であり、かさ密度が１．５ｋｇ／ｌ
以下である。 これにより十分軽量でしかも吸音特性に優れたものとなる。 また、かさ密度の好ましい範囲は０．
４〜１．０ｋｇ／ｌである。 かさ密度が０．４ｋｇ／ｌ
未満では、強度が低くなる傾向にある。 このように、みかけ気孔率を３５％以上８０％以下で、かさ密度を１．
５ｋｇ／ｌ以下とすることにより、軽量である程度吸音特性が優れたものとなるが、本発明では、特に、交通騒音、工場騒音など、比較的大きな騒音の低減に対して効果的な吸音材料を得る観点から、さらに垂直入射法による最大吸音率が８０％以上であることを要件とする。 前述したグラスウール、ロックウール、セラミック系、多孔質コンクリート系などの吸音材は、いずれも垂直入射法による最大吸音率が８０％以上と高い吸音性を有するものである。 最大吸音率が８０％未満、例えば穴あき石膏ボードのような穴あき板も吸音材料の一種とされているが、比較的騒音が小さく騒音の低減の程度も小さくてよい場合か、あるいは前記高吸音製の吸音材と組み合わせて使用されている。 本発明の軽量吸音コンクリートは、比較的大きな騒音の低減に対して使用される前記高吸音性の吸音材と同等の吸音性を有するものである。

【００１６】なお、ここでいうみかけ気孔率は、吸音コンクリート（成形体）内部ガスを真空置換し、アルキメデス法により測定したものであり、水和物に閉塞されない骨材の開気孔を含む値である。 従って、本発明の軽量吸音コンクリートのみかけ気孔率３５〜８０％は、水和物に閉塞されない骨材の開気孔率を含む値である。 軽量吸音コンクリートのみかけ気孔率に骨材の開気孔がとの程度含まれるかは、それらを区別する測定法がなく、明らかではない。

【００１７】本発明者らが検討した結果によれば、吸水率がほぼ０の骨材を用いて作製した吸音コンクリートは、みかけ気孔率が２０％以上で、高い吸音率、例えば最大吸音率で８０％以上が得られる。 すなわち、骨材の開気孔率をほとんど含まず、骨材および水和物によってのみ形成される空隙（気孔）が２０％以上であれば、高い吸音率を得ることができる。 骨材の開気孔部分が吸音率にどの程度寄与しているかは明らかではないが、骨材および水和物によってのみ形成される気孔率が少なくとも２０％は必要である。 また、骨材および水和物によってのみ形成され、かつ骨材の開気孔を含まない上限の気孔率は４０％である。 ４０％を超える気孔率は、高い吸音率を得るために必要としない。 また、４０％を超える場合、軽量吸音コンクリートの製造が実用上困難となるばかりか、強度、耐久性等が大幅に低下し好ましくない。

【００１８】一方、本発明に使用する軽量骨材は、開気孔を例えば骨材の吸水率（ＪＩＳＡ１１３４「構造用軽量骨材の比重及び吸水率試験方法」で測定される値）で表示した場合、通常５％以上である。 本発明の軽量吸音コンクリートは、水和硬化性材料の量を通常のコンクリートよりも少なくしていることから、軽量骨材の開気孔部分（吸水部分）が水和物により完全に閉塞されることはなく、開気孔部分が残存している。 その量は、前述したように明確ではないが、本発明者らが吸水率の異なる軽量骨材で検討した結果、およそ１５〜４０％の範囲であろうと推定された。 従って、本発明では、軽量吸音コンクリートにおける軽量骨材の開気孔部分を含むみかけ気孔率を３５〜８０％の範囲に規定した。

【００１９】軽量骨材としては、パーライト系、バーミキュライト系など一般に市販されているものを用いることができる。 また、フライアッシュ、赤泥、下水汚泥等の焼却灰などの廃棄物に発泡剤等を加え、造粒、焼成、
発泡させた軽量骨材を用いることができ、これらの骨材を使用することは資源リサイクルの観点から好ましい。
また、これらの骨材は、いずれも無機系軽量骨材であるが、軽量化の補助的手段として、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン等有機系発泡ビーズを本発明の目的を逸脱しない範囲で用いてもよい。

【００２０】軽量骨材の粒度は、１４メッシュ篩上以上８メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上であるか、または８メッシュ篩上以上４メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上であることが好ましい。

【００２１】軽量骨材の９０重量％以上が、１４メッシュ篩上以上８メッシュ篩下以下で篩分けられた範囲、または８メッシュ篩上以上４メッシュ篩下以下で篩分けられた範囲という狭い範囲内に含まれるようにすることにより、吸音率に関係する気孔率が好ましいものとなり、
特に良好な吸音率を得ることができる。 軽量骨材の上記いずれかの篩分けの範囲に含まれる量が９０重量％未満となり粒度分布がブロードになると、上述したような好ましい気孔率が確保できなくなり、吸音率の最大値が８
０％以上となるような高い吸音性をもつ軽量吸音コンクリートが得難くなる。

【００２２】粒度の範囲を上記範囲に規定することにより、吸音特性上重要な低周波数域において吸音率が最大となる。 すなわち、軽量吸音コンクリートの厚さを６０
ｍｍとした場合、１４メッシュ篩上以上８メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上である軽量骨材の場合には６００Ｈｚ前後で吸音率が最大となり、８メッシュ篩上以上４メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上である軽量骨材の場合には１０００Ｈｚ前後で吸音率が最大となる。 なお、軽量骨材の粒度分布が１４メッシュ篩下の範囲を主体とするようなものとなる場合には、上述したような好ましい気孔率を確保し難くなり好ましくない。

【００２３】また、このように軽量骨材の篩分けの範囲を１４メッシュ篩上以上８メッシュ篩下以下の範囲、または８メッシュ篩上以上４メッシュ篩下以下の範囲と２
種類の中から選択することにより、吸音率が最大となる周波数を異ならしめることができ、吸音周波数帯域が極めて広いものとなる。

【００２４】従って、これらの篩分け範囲の軽量骨材を用いて得られた軽量吸音コンクリートを例えば交互配置することにより、最大吸音周波数が異なる２種類の軽量吸音コンクリートが配置されることとなり、６００Ｈｚ
前後〜１０００Ｈｚ前後までの幅広い周波数帯域で高い吸音率を持つ軽量吸音コンクリートユニットを得ることができる。 なお、配置は必ずしも交互的でなくてもよく、また規則的であっても不規則的であってもよい。

【００２５】また、より低周波数側でより高い吸音性を必要とするならば、１４メッシュ篩上以上８メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上の軽量骨材（細粒径側）を用いた軽量吸音コンクリートの割合が高くなるように配置すればよいし、より高周波数側でより高い吸音性を必要とするならば、８メッシュ篩上以上４メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上の軽量骨材（粗粒径側）を用いた軽量吸音コンクリートの割合が高くなるように配置すればよい。 例えば、より低周波数側でより高い吸音性を必要とするならば細粒径側の軽量骨材を用いた軽量吸音コンクリートと粗粒径側の軽量骨材を用いた軽量吸音コンクリートとを３：１の割合で配置し、高周波数側でより高い吸音性を必要とするならば低粒径側の軽量骨材を用いた軽量吸音コンクリートと高粒径側の軽量骨材を用いた軽量吸音コンクリートとを１：
３の割合で配置するようにし、これらの割合が３：１〜
１：３の範囲で任意に選択するようにすることができる。 ただし、この範囲は例示であってこれに限定されるものではない。

【００２６】１４メッシュ篩上以上８メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上の軽量骨材を用いて形成した軽量吸音コンクリートと、８メッシュ篩上以上４メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上の軽量骨材を用いて形成した軽量吸音コンクリートとを積層してユニット化した場合にも、最大吸音周波数が異なる軽量吸音コンクリートが存在することとなり、幅広い周波数帯域で高い吸音率を得ることができる。 積層する軽量吸音コンクリートの厚さは１０〜７０ｍｍの範囲であることが好ましく、積層したユニットの厚さを４０〜１００
ｍｍとすることが好ましい。

【００２７】積層するそれぞれの軽量吸音コンクリートの厚さは、低周波数側でより高い吸音性を必要とするならば、１４メッシュ篩上以上８メッシュ篩下以下の範囲を主体とする軽量骨材で作製したものをより厚くすればよいし、高周波数側でより高い吸音性を必要とするならば、８メッシュ篩上以上４メッシュ篩下以下の範囲を主体とする軽量骨材で作製したのものをより厚くすればよい。

【００２８】なお、このように幅広い周波数帯域で高い吸音率を得るためには、上述した２種類の粒径の範囲を主体とする軽量骨材を用いることが好ましいが、必ずしもこれらに限定されず、少なくとも最大吸音周波数の異なる２以上の吸音コンクリートの組み合わせであればよい。

【００２９】同一粒径範囲を主体とした軽量骨材のみを用いて軽量吸音コンクリートを作成し、その厚さを変えることによっても吸音率が最大となる周波数を変えることができ、厚さを大きくすることにより、吸音率が最大となる周波数が低周波数側へ移行する。 すなわち、同一厚さにおいて実質的に同一の最大吸音周波数および帯域を有し、実質的に同一材料で構成されている軽量吸音コンクリートでも、厚さが異なれば最大吸音周波数帯域が異なる。 従って、厚さが異なる２以上の軽量吸音コンクリートを例えば交互に配置することによっても、幅広い周波数帯域で高い吸音率を得ることができる。 なお、この場合にも配置は必ずしも交互的でなくてもよく、また規則的であっても不規則的であってもよい。

【００３０】例えば、１４メッシュ篩上以上８メッシュ篩下以下の範囲のものが９０重量％以上の軽量骨材を用いて形成した軽量吸音コンクリートのみを用い、厚さを異ならしめたユニットを形成することにより、６００Ｈ
ｚ前後〜１０００Ｈｚ前後までの幅広い周波数帯域で高い吸音率をもつ軽量吸音コンクリートを得ることができる。

【００３１】ここで用いる軽量吸音コンクリートの厚さは、２０〜８０ｍｍの範囲であることが好ましい。 厚さの選定およびその配置の仕方は、高い吸音率を必要とする周波数に応じ選択することができる。 より低周波数側で高い吸音性をもつ最適な厚さは５０〜８０ｍｍであり、より高周波数側で高い吸音性をもつ最適な厚さは２
０〜５０ｍｍである。 これらの配置の仕方は、低周波数側でより高い吸音率を必要とするならば、厚さ５０〜８
０ｍｍのものの割合を増加させればよいし、高周波数側でより高い吸音率を必要とするならば、厚さ２０〜５０
ｍｍのものを増加させればよい。 この場合にも、厚さ５
０〜８０ｍｍのものと２０〜５０ｍｍのものとを例えば３：１〜１：３の範囲で選定するようにすることができる。 そして、この場合にもこの範囲は例示であってこれに限定されるものではない。

【００３２】本発明の軽量吸音コンクリートは、上述のような軽量骨材を準備し、骨材１ｍ ³に対して２５０〜
４００ｋｇの水和硬化性材料、および前記材料に対する重量比で２５〜４０％の水を加えて混練し、成形し、養生硬化することにより得られる。 軽量骨材は上述したように予め粒度調整して用いることが好ましい。

【００３３】水和硬化性材料の量は、軽量骨材１ｍ ³に対し２５０〜４００ｋｇが好適である。 ２５０ｋｇ未満であると、強度発現が低いばかりか成形後の即時脱型や移送等ハンドリングも困難となる。 また、４００ｋｇを越えると骨材間の空隙をペースト（水和硬化性材料＋
水）が埋めてしまい気孔率が低下し、吸音率が低くなる。

【００３４】水和硬化性材料としては、ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントなどＪＩＳに制定されているセメントが一般的に使用できる。 また、これらセメントに高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカ質粉末、炭酸カルシウム粉末などの混和材を加えてもよい。 さらに、速硬性を必要とするならば、カルシウムアルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カルシウムサルフォアルミネート等を主成分とする速硬性のセメントもしくは混和材、高強度を必要とするならば、シリカヒューム、ネオヒューム等のシリカ質超微粉、ブレーン比表面積６０００ｃｍ
² ／ｇ以上の高炉スラグ微粉末、フライアッシュを気流分級機等により微粉化した粉末、などをセメントに混合して使用してもよい。

【００３５】水和硬化性材料に対する水の比率（水セメント比）は、２５〜４０％の範囲、好ましくは２５〜３
０％の範囲である。 軽量吸音コンクリートの強度を高めるためには、水セメント比が低いことが好ましいが、２
５％未満であると混練が困難となり骨材とペーストとを均一に混合することができなくなる。 ４０％を越えると軽量吸音コンクリートの強度が低下するばかりか、成形時に骨材とペーストが分離しやすく、下部側にペーストが多くなり吸音率が低下するとともに、上下部で強度差が生じる。 なお、高性能減水剤等の混和剤を使用すれば水を２５％未満とすることが可能であるが、混和剤を多く必要とし、コスト高となるばかりか、強度向上効果もそれほど大きくない。 また、本発明では、各種混和剤の使用が必須ではないが、水和硬化性材料の種類（速硬性材料、超微粉材料等）によっては混和剤の使用が必要となる場合もある。 なお、軽量骨材の吸水率が大きい場合、事前に吸水させ表面乾燥状態としておくか、吸水する分に見合う分の水を多く加えることが必要である。

【００３６】混練は、モルタル及びコンクリート等の混練に通常使用されているミキサーを用いることができる。 軽量骨材の強度が弱く、混練中に骨材が破壊する恐れがある場合は、例えばオムニミキサーなどを用いるとよい。

【００３７】得られた混練物は、型枠に投入し成形される。 本発明により得られる混合物は、水セメント比が低いため、単に型枠に投入しただけでは十分な充填が行えない恐れがある。 従って、振動を加えて充填する振動成形法が好適である。 なお振動成形法は、インターロッキングブロック、コンクリート平板などコンクリート二次製品の即時脱型製造プロセスに一般的に用いられている。 従って、振動成形法を用いることにより、既存の製造プロセスを使用することができるため新たな設備投資の必要がなく、高い生産性で製造できる。 また振動成形法は、金型を加工すれば複雑な形状の成形体を得ることも可能である。

【００３８】次に、このようにして得られた成形体は養生され、その際の水和反応により硬化される。 養生方法は特に限定されるものではないが、短期間で製造するため一般的に常圧蒸気あるいは高圧蒸気による養生が採用され、その中でも特に、コンクリート二次製品などに用いられている常圧蒸気養生が、設備費、養生コスト等の面で好適である。 蒸気養生温度は、一般的には３０〜９
０℃好ましくは４０〜７０℃の範囲である。 またこのような蒸気養生では、一般的にボイラーで得た蒸気を養生室へ吹き込み所定温度に制御する。 しかし蒸気養生温度が３０〜４０℃と低くてよい場合、蒸気を吹き込むことなしに行うこともできる。 すなわち、ある程度密閉された養生室内で、かつ多量の成形体を養生することにより、その水和反応で発熱し、蒸気を吹き込む場合と同様な効果が得られる。

【００３９】軽量吸音コンクリートに着色する場合、特願平５−１３０９００号公報に記載されているような炭酸ガスを含んだ雰囲気で養生する方法を適用することが好ましい。 この養生方法を用いることにより、コンクリート特有の白華が抑制された鮮明な着色が可能となり、
意匠性に優れたものとなる。 炭酸ガスの濃度は、１０％
以上あればよい。 特に炭酸ガス１０％以上を含む排ガスを利用すれば、コスト面で有利である。 また炭酸ガスを含んだ雰囲気で養生する場合、その温度は１０〜６０℃
の範囲で行うのがよい。 １０℃以下では、石灰分の水への溶解度が小さくなり、炭酸化反応の進行に時間を要する。 また６０℃以上では、炭酸ガスの水への溶解度が小さくなり、炭酸化反応の進行が遅くなる。 なお、炭酸化反応を進行させるためには、水が不可欠であり、相対湿度６０％以上好ましくは８０％以上の雰囲気とし、成形体から水分が完全に逸脱しないようにすることが必要である。 なお水セメント比が高い場合、相対湿度を６０〜
７０％とし成形体から水分を若干逸脱させた方が、炭酸ガスの成形体内部への拡散速度が大きくなり、炭酸化反応の進行が速くなる場合もある。

【００４０】以上のようにして得られる軽量吸音コンクリートは、それほど強度が高くなく、これを単体で使用するのは通常困難である。 また、端面を保護しておかないと、角欠けなど剥離を生じる恐れもある。 従って、本発明の軽量吸音コンクリートをパネルとして商用化する場合、ＧＲＣ板、ケイカル板等の無機系建築ボード、モルタル・コンクリート板、鋼板等の不燃建材よりなる型枠と一体化することが必要である。 また、このような不燃建材よりなる型枠と一体化することにより、吸音性のみならず遮音性も優れたものとなる。 本発明は、既述したような軽量吸音コンクリートまたは軽量吸音コンクリートユニットを不燃建材よりなる型枠と一体化してなる吸遮音パネルをも提供するものである。

【００４１】軽量吸音コンクリートをモルタル・コンクリート板と一体化する場合、モルタル・コンクリートの型枠部分と軽量吸音コンクリート部分とを同時成形した後、養生するのが好ましい。 同時成形に際しては、コンクリート型枠部分からモルタル分が分離し、軽量吸音コンクリート部分の空隙を大きく埋めることのないように、コンクリート型枠部分のコンクリート配合設計を行うことが必要である。

【００４２】また、軽量吸音コンクリートとＧＲＣ板、
ケイカル板等の無機系建築ボード、モルタル・コンクリート板、鋼板等とを一体化する場合、モルタル、ポリマーモルタル等セメント系接着剤、エポキシ系、酢酸ビニル系などの有機系接着剤を用いて行う方法を採用することができる。

【００４３】なお上記型枠と軽量吸音コンクリートとの接着強度が十分確保できない場合、上記各種型枠と軽量吸音コンクリートとの間にポリエステル、ポリプロピレンなどの不織布を介在させ、エポキシ系、酢酸ビニル系などの有機系接着剤を用いて一体化すると、より強固に接着することが可能である。

【００４４】本発明の軽量吸音コンクリートおよびそれとコンクリートで作製した型枠とを一体化した吸遮音パネルの一例を図１に、また鋼板で作製した型枠と一体化した吸遮音パネルの一例を図２に示す。 両図とも（ａ）
が平面図で（ｂ）が断面図である。 これらの図に示すように、複数の軽量吸音コンクリート１１をコンクリート型枠１２または鋼板型枠１３内に配置することにより吸遮音パネルが構成されている。

【００４５】

【実施例】以下に実施例により、本発明を詳細に説明する。

【００４６】（実施例１）骨材としてフライアッシュを主原料に製造された軽量骨材を用いた。 軽量骨材は、骨材Ａ（１４メッシュ篩上以上８メッシュ篩下以下の範囲のものが９６重量％、吸水率１８．７％、単位容積質量０．２６ｋｇ／ｌ）、骨材Ｂ（８メッシュ篩上以上４メッシュ篩下以下の範囲のものが９４％、吸水率１９．６
％、単位容積質量０．２１ｋｇ／ｌ）を使用した。 また参考のため骨材Ｃ（２８メッシュ篩上以上１４メッシュ篩下以下の範囲のものが９８重量％、吸水率１９．６
％、単位容積質量０．２６ｋｇ／ｌ）も使用した。 なお軽量骨材は、表面乾燥状態で使用した。 水和硬化性材料としては、普通ポルトランドセメント（以下、単に「セメント」という）を用いた。

【００４７】骨材Ａ、Ｂ、Ｃ１ｍ ³に対し、セメント量３００ｋｇ、水量７５ｋｇ（水セメント比；２５％）の配合割合で、ホバート型のモルタルミキサーで混練した後、型枠に投入し、振動成形（加振時間；３０秒、振動数；４０００ｒｐｍ、振幅；０．５ｍｍの条件）を行った。 なお、成形体の寸法は、幅１００×長２００×厚６
０ｍｍとした。

【００４８】振動成形後、即時に脱型を行い、２０℃の湿空状態で５時間の前養生を行い、６０℃まで２時間で昇温し、１０時間の蒸気養生を行った。 その後、２０℃
まで降温し、材令７日まで湿空養生を行った。

【００４９】得られた成形体から、直径１００×高６０
ｍｍの試験体を切出し、吸音率の測定に供した。 吸音率の測定は、ＪＩＳ Ａ １４０５「管内法による建築材料の垂直入射吸音率測定方法」により行った。

【００５０】測定結果を図３に示す。 図３は横軸に周波数をとり縦軸に垂直入射吸音率をとってこれらの関係を示すものであるが、この図から明らかなように、骨材Ａ
では吸音率の最大が６００Ｈｚ前後に、骨材Ｂでは吸音率の最大が１０００Ｈｚ前後になることが確認された。
また両骨材とも最大吸音率が９０％以上と高い吸音性を示している。 これに対して参考のための骨材Ｃでは、吸音率の最大が、４００Ｈｚ前後と低くなるが、最大吸音率が６０％程度と吸音性が低いことが確認された。

【００５１】（実施例２）実施例１により骨材Ａで作製した軽量吸音コンクリートと骨材Ｂで作製した軽量吸音コンクリートとを積層してユニット化した。 骨材Ａを用いた吸音コンクリート、骨材Ｂを用いた吸音コンクリートとも厚さ３０ｍｍとなるように調整し、実施例１と同じ方法で振動成形、養生を行い、厚さ６０ｍｍの積層成形体を作製した。 実施例１と同様に試験体を切出し、吸音率の測定を行った。

【００５２】測定結果を図４に示す。 図４も図３と同様、周波数と垂直入射吸音率との間の関係を示すものであるが、この図から明らかなように、異なる粒度をもつ軽量骨材で作製した軽量吸音コンクリートを積層することにより、幅広い周波数で高い吸音率が得られることが確認された。

【００５３】（実施例３）骨材Ａ１ｍ ³に対し、セメント量３００ｋｇ、水量７５ｋｇ（水セメント比；２５
％）の配合割合とし、実施例１と同じ方法で成形体厚さを２０、４０、６０、８０ｍｍに変えて作製した。 実施例１と同様に試験体を切出し、吸音率の測定を行った。

【００５４】測定結果を図５に示す。 図５も周波数と垂直入射吸音率との間の関係を示すものであるが、この図から明らかなように、軽量吸音コンクリートの厚さを変えることにより、吸音率が最大となる周波数が異なることが確認された。

【００５５】（実施例４）骨材Ａ１ｍ ³に対し、セメント量を１５０、２００、２５０、３００、３５０、４０
０ｋｇと変えて実施例１と同じ方法で成形体を作製した。 なお水量は、水セメント比を２５％一定として加えた。 実施例１と同様に試験体を切出し、吸音率の測定を行った。

【００５６】測定結果を図６に示す。 図６も周波数と垂直入射吸音率との間の関係を示すものであるが、この図から明らかなように、セメント量を増加することにより最大吸音率が低下していく傾向にある。 セメント量４０
０ｋｇを超えて配合した場合には、最大吸音率が８０％
未満になることが予想され、セメント量は４００ｋｇ以下とすることが必要であることがわかった。

【００５７】（実施例５）実施例４と同じ条件で作製した成形体の曲げ強度およびかさ密度を測定した。 測定結果を図７に示す。 曲げ強度は、セメント量に比例し向上する。 図７に示すように、曲げ強度で４ｋｇｆ／ｃｍ ²
以上と多孔質コンクリート系吸音材（商品名「ポアセル」、大同コンクリート製、曲げ強度；４ｋｇｆ／ｃｍ
² 、圧縮強度；１１ｋｇｆ／ｃｍ ² ）より大きくするためには、セメント量２５０ｋｇ以上が必要であることが確認された。

【００５８】なお、かさ密度はセメント量２５０〜４０
０ｋｇの範囲で０．６ｋｇ／ｌ〜０．８ｋｇ／ｌであり、このようにして製造された吸音コンクリートが軽量であることが確認された。

【００５９】また、これらの成形体のみかけ気孔率を測定した結果、セメント量２５０ｋｇの場合５８％、セメント量４００ｋｇの場合７８％であった。 なお、みかけ気孔率は成形体内部ガスを真空置換しアルキメデス法にて測定した。

【００６０】（実施例６）吸水率が比較的低い軽量骨材として、同様にフライアッシュを主原料に製造された骨材Ｄ（１４メッシュ篩上以上８メッシュ篩下以下の範囲のものが９１重量％、吸水率５．２％、単位容積質量０．９１ｋｇ／ｌ）を用いた。 骨材Ｄ１ｍ ³に対し、セメント量２５０ｋｇ、４００ｋｇの２水準とし、実施例４と同様に成形体を作製し、吸音率の測定を行った。

【００６１】測定結果を図８に示す。 図８も周波数と垂直入射吸音率との間の関係を示すものであるが、この図から、骨材の種類を変えても図６と同等の吸音率が得られることが確認された。

【００６２】また、これらの成形体のみかけ気孔率を測定した結果、セメント量２５０ｋｇの場合３６％、セメント量４００ｋｇの場合５５％であった。 また、かさ密度はそれぞれ１．１ｋｇ／ｌ、１．４ｋｇ／ｌであった。

【００６３】（実施例７）即時脱型後のハンドリング性を判断するために、実施例４と同じ条件で作製した脱型直後の成形体を５００ｍｍ ^□ ×厚さ３．２ｍｍの鋼板に乗せた。 次に一端を２ｃｍ持ち上げて落とした。 これを３回繰り返し、成形体の変形状況を観察した。 結果を表１に示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】（実施例８）骨材Ａ１ｍ ³に対し、セメント量３００ｋｇ、水量を６０、７５、９０、１０５、１
２０、１３５ｋｇ（水セメント比；２０、２５、３０、
３５、４０、４５％）と変えて、混練状況および振動成形の状況を観察した。 水セメント比２０％では、混練時に骨材とセメントの均一混合を行うことができなかった。 水セメント比２５％以上では、均一混合を行うことが可能であった。 水セメント比２５％以上の混練物は、
直ちに振動成形を行ったが、水セメント比４５％になると水が多すぎ、骨材とペーストが分離し、特に成形体下部は骨材間の空隙を埋めた状態となった。 従って、振動成形を行うためには、水セメント比を２５〜４０％の範囲とすることが必要であることが確認された。

【００６６】（実施例９）図２で示したような軽量吸音コンクリートと鋼板による型枠とを一体化し、吸遮音パネルを作製した。 吸遮音パネルの寸法は、幅５００×長１９６０×厚さ約６０ｍｍとした。 図９に示すように、
軽量吸音コンクリートの部分は、実施例１により骨材Ａ
で作製したもの（細粒軽量吸音コンクリート１４）と骨材Ｂで作製したもの（粗粒軽量吸音コンクリート１５）
でかつ厚さ６０ｍｍとし、それらを交互に配置した。 軽量吸音コンクリートと鋼製型枠の接着は、目付け量５０
ｇ／ｍ ²のポリエステル不織布をその間に介在させ、エポキシ樹脂により接着した。 なお鋼製の型枠は、厚さ１．６ｍｍの鋼板を加工し作製した。

【００６７】また軽量吸音コンクリートと普通コンクリートにより作製した型枠と一体成形した吸遮音パネルも同様に作製した。 吸遮音パネルの寸法を厚さ９５ｍｍとした以外は、鋼板製の型枠と一体化した吸遮音パネルと同じように軽量吸音コンクリートの配置を行った。

【００６８】吸音率の測定は、ＪＩＳ Ａ １４０９
「残響室法吸音率の測定方法」により行った。 測定は、
残響室内に吸遮音パネルを横方向に２個（１．９６×２
＝３．９２ｍ）、縦方向に６個（０．５×６＝３．００
ｍ）並べて行った。

【００６９】測定結果を図１０に示す。 図１０は横軸に中心周波数をとり縦軸に残響室法吸音率をとってこれらの関係を示すものであるが、この図から明らかなように、上記鋼板製型枠およびコンクリート型枠を用いた本発明の吸遮音パネルは、いずれも幅広い周波数で高い吸音率を示すことが確認された。

【００７０】（実施例１０）ここでは、実施例２に示した、骨材Ａで作製した軽量吸音コンクリートと骨材Ｂで作製した軽量吸音コンクリートとを積層してユニット化したものを、実施例９と同様に鋼製の型枠と一体化した吸遮音パネルを作製し、実施例９と同様に吸音率の測定を行った。

【００７１】その測定結果を図１１に示す。 図１１も図１０と同様、横軸に中心周波数をとり縦軸に残響室法吸音率をとってこれらの関係を示すものであるが、この図から明らかなように、このような積層タイプのものを用いた吸遮音パネルの場合にも、幅広い周波数で高い吸音率を示すことが確認された。

【００７２】（実施例１１）ここでは、実施例３と同様の方法で厚さ４０ｍｍおよび６０ｍｍの軽量吸音コンクリートを作製した。 そして、これらの軽量吸音コンクリートを図１２に示すようにコンクリート製型枠と一体成形した吸遮音パネルを作製した。 この吸遮音パネルは、
その平面図を同図（ａ）、断面図を同図（ｂ）に示すように、上記６０ｍｍの厚さを有する厚い軽量吸音コンクリート１６と、４０ｍｍの厚さを有する薄い軽量コンクリート１７を交互に配置したものであり、この吸遮音パネルを用いて実施例９と同様に吸音率の測定を行った。

【００７３】その測定結果を図１３に示す。 図１３も図１０、図１１と同様、横軸に中心周波数をとり縦軸に残響室法吸音率をとってこれらの関係を示すものであるが、この図から明らかなように、このように厚さが異なる軽量吸音コンクリートを用いた吸遮音パネルの場合にも、幅広い周波数で高い吸音率を示すことが確認された。

【００７４】（実施例１２）実施例９で作製した、骨材Ａを用いた軽量吸音コンクリートと骨材Ｂを用いた軽量吸音コンクリートとを交互に配置し、それぞれ鋼板型枠およびコンクリート型枠と一体化した吸遮音パネルの遮音性の測定を行った。 遮音性の測定は、ＪＩＳ Ａ １
４１６「実験室における音響透過損失測定方法」により行った。

【００７５】測定結果を図１５に示す。 図１５は横軸に中心周波数をとり縦軸音響透過損失をとってこれらの関係を示す図であり、音響透過損失が高いほど遮音性に優れていることとなる。 この図から明らかなように、鋼板製型枠およびコンクリート型枠を用いた本発明の吸遮音パネルは、いずれも高い遮音性を有することが確認された。

【００７６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、軽量骨材を用い、さらに、みかけ気孔率および全体のかさ密度を規定することにより、軽量性、吸音性、耐久性に優れた軽量吸音コンクリートが提供される。 また、このような軽量吸音コンクリートは、従来の多孔質コンクリート系吸音材のように厳しい製造条件を強いられることがなく通常のコンクリート製品と同等な製造プロセスで製造できる。 また骨材の粒径を規定することにより、一層高い吸音率をもち、かつ軽量な吸音コンクリートを得ることができる。 さらに、粒度の異なる軽量骨材で作製した軽量吸音コンクリートを配設しあるいは積層化してユニット化することにより、また異なる厚さの軽量吸音コンクリートを組合せてユニット化する等、最大吸音率が異なる２以上の軽量吸音コンクリートを組み合わせることにより、幅広い周波数の範囲で高い吸音性をもたせることが可能となる。

【００７７】また、本発明によれば、軽量骨材を用い、
さらに所定量の水和硬化性材料および水を加えて、混練し、成形養生して軽量吸音コンクリートを製造するので、即時脱型プロセスが適用でき、新たな設備投資の必要がなく、高い生産性で軽量吸音コンクリートを製造することができる。 また水和硬化性材料および水の量を一定の範囲にすることにより、一層高い吸音性を得ることができる。

【００７８】さらに、このような軽量吸音コンクリートまたは軽量吸音コンクリートユニットをＧＲＣ板、ケイカル板等の無機系建築ボード、モルタル・コンクリート板、鋼板等の不燃性建材よりなる型枠と一体化することにより、軽量でかつ耐久性が高く遮音性も付与された吸遮音パネルとすることができる。

【００７９】本発明の軽量吸音コンクリートおよびそれを用いた吸遮音パネルは多くの特長をもち、本発明品を道路、鉄道、工場、産業用機器などの防音材料として用いれば、騒音の低減ができ、音環境の向上に貢献することができる等、極めて有用性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の軽量吸音コンクリートとコンクリートで作製した型枠とを一体化した吸遮音パネルの一実施例を示す図。

【図２】本発明の軽量吸音コンクリートと鋼板で作製した型枠とを一体化した吸遮音パネルの一実施例を示す図。

【図３】粒度の異なる軽量骨材で作製した軽量吸音コンクリートの垂直入射吸音率の測定結果を示す図。

【図４】粒度の異なる軽量骨材で作製した軽量吸音コンクリートを積層成形した、積層軽量吸音コンクリートの垂直入射吸音率の測定結果を示す図。

【図５】厚さを変えて作製した軽量吸音コンクリートの垂直入射吸音率の測定結果を示す図。

【図６】セメント量を変えて作製した軽量吸音コンクリートの垂直入射法吸音率の測定結果を示す図。

【図７】セメント量を変えて作製した軽量吸音コンクリートの曲げ強度およびかさ密度の測定結果を示す図。

【図８】骨材Ｄで作製した軽量吸音コンクリートの垂直入射吸音率の測定結果を示す図。

【図９】骨材Ａで作製した軽量吸音コンクリートと骨材Ｂで作製した軽量吸音コンクリートを交互に配置し、鋼板製の型枠と一体化した吸遮音パネルを示す図。

【図１０】骨材Ａで作製した軽量吸音コンクリートと骨材Ｂで作製した軽量吸音コンクリートを交互に配置し、
コンクリート製の型枠又は鋼板製の型枠と一体化した吸遮音パネルの残響室法吸音率の測定結果を示す図。

【図１１】骨材Ａで作製した軽量吸音コンクリートと骨材Ｂで作製した軽量吸音コンクリートを積層成形した軽量吸音コンクリートと鋼製の型枠と一体化した吸遮音パネルの残響室法吸音率の測定結果を示す図。

【図１２】骨材Ａで厚さの異なる軽量吸音コンクリートを作製し、それを交互に配置してコンクリート製の型枠と一体化した吸遮音パネルを示す図。

【図１３】骨材Ａで厚さの異なる軽量吸音コンクリートを作製し、それを交互に配置してコンクリート製の型枠と一体化した吸遮音パネルの残響室法吸音率の測定結果を示す図。

【図１４】骨材Ａで作製した軽量吸音コンクリートと骨材Ｂで作製した軽量吸音コンクリートを交互に配置し、
コンクリート製の型枠又は鋼製の型枠と一体化した吸遮音パネルの音響透過損失の測定結果を示す図。

【図１５】日本道路公団統一型のメタル系ボックスタイプの防音壁を示す図。

【符号の説明】

１１，１４，１５，１６，１７……軽量吸音コンクリート １２……コンクリート製型枠 １３……鋼板型枠

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁶識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｄ 11/162 Ａ