阻尼隔聲板在工業(yè)與民用建筑上的應用.doc

阻尼隔聲板在工業(yè)與民用建筑上的應用 林嘉祥 何鷺鳳 林超 周自強（廈門嘉達聲學技術有限公司，廈門，福建，361009）摘 要：本文針對隔聲材料的隔聲功能進行分析，根據二種以上不同質量的復合材料可避開各自的阻隔低谷，能更有效地提高阻隔寬頻噪聲的總體性能的聲學原理，提出了設置約束阻尼層的隔聲板，有效地提高了阻尼隔聲板的隔聲量。關鍵詞：噪聲影響；復合材料；吻合效應；阻尼隔聲板The application of damping sound insulation board in industrial and civil buildingsLin Jiaxiang, He Lufeng, Lin Chao, Zhou Ziqiang(1 Xiamen Jiada of Acoustic Technology Engineering Co. Ltd , Xiamen 361009, Fujian)Abstract: This paper analyzed the sound insulation function of insulation material, the composite material more than two kinds of different quality can avoid the respective barrier trough, can more effectively improve the overall performance of acoustic principle barrier broadband noise, put forward sound insulation board is arranged with constrained damping layer, effectively improve the sound transmission loss of damping sound insulation board.Key words: The influence of noise; composite materials; anastomosis effect; damping sound insulation board一、引言當前，噪聲已成為一種主要的環(huán)境污染,建筑物的聲環(huán)境問題越來越受到人們的關注和重視。選用適當的材料進行隔聲處理是建筑物噪聲控制工程中最常用最基本的技術措施之一。所謂的隔聲材料是指把空氣中傳播的噪聲隔絕、隔斷、分離的一種材料、構件或結構。材料一側的入射聲能與另一側的透射聲能相關的分貝數就是該材料的隔聲量，通常以符號R（dB）表示。理論上，任何材料、結構都具有隔聲效果，凡是能用來阻斷噪聲的材料，統(tǒng)稱為隔聲材料。但是我們把平均隔聲量超過30dB的板材才稱作隔聲板。 二、隔聲材料的“質量定律”“質量定律”是指決定墻或其它建筑板材隔聲量的基本規(guī)律。可表述如下：墻或其他建筑板材的隔聲量與其表面密度（或單位面積的質量）的對數成正比，用公式可表示為R0=20log（fps）-43，式中：R0為正入射隔聲量；ps為面密度；f為聲波頻率。質量定律說明，當墻的材料已經決定后，為增加其隔聲量，唯一的辦法是增加墻的厚度，厚度增加一倍，單位面積質量即增加一倍，隔聲量增加6dB；該定律還表明，低頻的隔聲比高頻的隔聲要困難。 在這一定律支配下，若要顯著地提高隔聲能力，可選擇高質量的隔聲層材料或者增加隔聲層的厚度，如同等厚度的材料鉛的隔聲效果比鋼材好，或者增加隔聲層的厚度等。但由于建筑結構承受荷載的原因，更多情況下只允許設置輕質隔墻。因而受各種條件的制約，增加隔聲層的厚度，有時是不可能的。三、隔聲材料的“吻合效應”隔聲材料在物理上有一定彈性，當聲波入射時便激發(fā)振動在隔層內傳播。因聲波入射角度造成的聲波作用與隔墻中彎曲波傳播速度相吻合而使隔聲量降低的現象，叫做吻合效應。板在斜入射聲波激發(fā)下產生的受迫彎曲波的傳播速度Cf等于板固有的自由彎曲波傳播速度Cb，則曾發(fā)生了“吻合”，這時候板就非?！绊槒摹钡馗S入射聲波彎曲，使入射聲能大量透射到另一側去。當入射角=/2時，可得到發(fā)生吻合效應的最低頻率“吻合臨界頻率fc”當ffc，某個入射聲頻率總跟某個入射角對應，產生吻合效應。任意吻合頻率fc與聲波入射角 有關。在大多數房間中的聲場都接近于混響聲場，到達隔層的入射角從0到90都有可能，因此吻合頻率出現在從掠入射( =90) 的fc0開始的一個頻率范圍，也就是說吻合效應使某一頻率范圍的隔聲效果變差。即所謂的隔聲材料對聲波頻譜的阻隔低谷，單質材料的質量再大，對某頻率的聲波阻隔的不足也制約著其隔聲量的提高。如使用二種以上不同質的材料，可避開各自的阻隔低谷，能更有效地提高阻隔噪聲的總體性能。聲波傳播的特征性是在同一媒質中傳播不會有反射，只有當傳播中遇到不同密度（阻抗）的新媒質時才會有反射，即減少透射，這是聲波必須依次在物理性質不同的材料間多次反射，而使聲強逐級衰減的緣故。在實踐中雙層材料的隔聲性能優(yōu)于同質量的單層材料，如果隔聲效果相同，夾層結構就比單層結構的質量輕。一般雙層隔聲結構的兩層，使用不同厚度不同材料，以避免這兩層出現相同的吻合頻率。對于雙層或多層中空隔聲構造，宜在兩板中間填充一定厚度的吸聲材料來降低空腔內的聲能量密度，進一步提高中空構造的隔聲性能。四、阻尼隔聲板阻尼結構對薄板材料的隔聲性能有明顯的提升作用，特別是在抑制隔聲構件因低頻共振和吻合效應所形成的隔聲低谷上十分有效。這就突破了“質量定律”的限制。阻尼結構分為自由阻尼層、間隔阻尼層、約束阻尼層和間隔約束阻尼層等四種基本結構形式，工程實踐中常用約束阻尼層結構獲得更好的減振降噪效果。根據以上理論研發(fā)出的約束阻尼復合隔聲結構板（簡稱阻尼隔聲板）。該阻尼隔聲板是使用雙層不同材料中間夾著約束阻尼層隔聲結構，雙層不同材料可以避免這兩層出現相同的吻合頻率，中間的約束阻尼層可以增加隔聲板的介質層，從而形成新的聲場媒介，聲波不斷進出聲場媒介，會產生再次折射，能使隔聲板的隔聲量得到進一步提高。同時，約束阻尼層的存在會抑制隔聲板的振動，隔聲頻率較寬，對低頻聲波的阻隔性能可進一步改善。厚度為15、質量為16Kg/、隔聲量可達36dB(A)。五、阻尼隔聲板的安裝工藝1、舊墻體隔聲改造的安裝工藝針對原墻體有一定的隔聲功能但隔聲量不足的情況?？稍谠瓉韷w外使用單C型輕鋼龍骨，輕鋼龍骨與原來墻體不直接連結，靠外一面安裝隔聲墻板，中間空腔填80K礦棉板，而其增加厚度為100mm，可增加隔聲量40dB。2、平均隔聲量為50dB的安裝工藝使用單C型100mm輕鋼龍骨一面安裝隔聲墻板，中間空腔填80K礦棉板，另一面安裝15mm及12mm的石膏板之間錯縫疊合?？蓾M足一般工程的隔聲要求。而其墻厚度為150mm，單位面積質量只有240mm厚磚墻的五分之一，相當于240mm墻的隔聲量。3、平均隔聲量為65dB的安裝工藝 對重點噪聲源區(qū)的輕質隔聲墻，使用雙C型70mm輕鋼龍骨，一面安裝隔聲墻板，另一面安裝15mm及12mm的石膏板之間錯縫疊合。內層安裝一隔聲墻板，兩邊C型輕鋼龍骨的中間空腔加填80K礦棉板，可滿足高隔聲量的工程要求。而其墻厚度為240mm，相當于半米厚混凝土隔墻的隔聲量。4、阻尼隔聲板的安裝方法阻尼隔聲墻板的隔聲量高的成品，安裝方便，可切可刨，效果顯著且施工更方便快捷，并具有密實、質重、阻尼性強、高彈性、耐水性、耐候性佳、耐油性、阻燃性好的結構特征。施工簡單，易于安裝，易切割，可根據需要切割成各種尺寸，在安裝時無需特殊其它工具。 輕鋼龍骨之間及與樓板間不能有硬聯接，避免構件的吻合效應及聲橋的影響，輕鋼龍骨之間及與樓板之間加彈性墊，如彈性金屬條或彈性材料墊對板墻隔聲有一定的改善量，最多可以提高3dB。此外，輕鋼龍骨本身剛度比較小，對兩側板材的聲橋作用要好于矩形截面的木龍骨和石膏龍骨，輕鋼龍骨的隔墻要比相同構造的木龍骨和石膏龍骨隔墻隔聲效果好。六、阻尼隔聲板的應用1、娛樂場所的應用娛樂場所的各類音響是娛樂場所的主要噪聲源，主要有全頻音箱、低頻音箱等。其聲學性能從頻率上分析，全頻音箱發(fā)聲的頻帶較寬，高、中、低頻較為豐富，并以中、高頻為主；低頻音箱發(fā)聲的頻帶主要集中在中、低頻段，主要集中在300Hz以下，高頻聲相對較少。所有音箱的聲波均包含低頻頻段，也會產生低頻噪聲。其噪聲值往往超出100dB，建筑隔墻材料的隔聲量一般不超過50dB。同時，高分貝的噪聲往往進入建筑結構中傳往同一建筑結構的居民住宅。因而經由結構傳聲是娛樂場所噪聲控制的難點，也是重點。聲能透射墻體或樓板等構件的大小與聲波的頻率有關，一般頻率越低透射聲能也越大。聲能在建筑構件中的傳播速度快，能量損耗少，沿著建筑構件向四面八方傳播，到與之相連的每一個角落。導致娛樂場所附近居民無法安靜生活，從而產生的投訴會使娛樂場所無法正常營業(yè)，給商家?guī)砭薮蟮膿p失。而傳統(tǒng)的隔聲材料無法解決具有如此穿透力的噪聲，而應用隔聲板在原建筑隔墻設置一層高效隔聲輕質墻，就可阻隔結構傳聲，使噪聲在隔聲量內多次反射，而使聲強逐級衰減，恢復附近居民的安靜生活。2、星級酒店客房的應用為了保證室內環(huán)境的私密性，降低外界聲音的影響，房間之間也需要隔聲。星級酒店對客房的圍護結構就有嚴格要求。隔墻的隔聲設計的前提是要明確各個房間內的室內最大允許噪聲級，依據室內噪聲限值及室外噪聲級的大小來確定圍護結構需要的隔聲量，并設計符合隔聲要求的各種構造。通常，可供選擇的方案主要包括磚墻、鋼筋混凝土墻、加氣混凝土砌塊墻、輕質復合隔墻幾種。由于建筑結構承受荷載的原因，更多情況下只允許設置輕質隔墻，使用輕質復合隔墻，可滿足高隔聲量的工程要求。3、工業(yè)企業(yè)上的應用為了保護生產第一線的工作人員及不對廠界外的其它人員產生影響，需對噪聲進行有效地阻隔。特別是對高噪聲車間，對主要高噪聲設備設置隔聲房、隔聲屏障，能有效低車間的噪聲等級。對設備眾多或實際上難于設置設備隔聲房的，可將設備控制人員集中在車間內的隔聲控制室內，以減少噪聲對操作人員的影響。而設備隔聲房、隔聲屏障、隔聲控制室使用隔聲板可方便搭建，成本低效果顯著。4、其它應用 在需要安靜和隔聲要求較高的及高噪聲場所如：醫(yī)院、住宅、辦公樓、影劇院、琴房、隔聲房、檢測室、試聽室、演播廳、錄音室、設備機房、電梯機房、井道隔聲、水泵機房等。七、結語阻尼隔聲墻板的研發(fā)和生產，為建筑聲學工程提供了一種高效隔聲的新型材料。它的隔聲效果顯著，安裝方便快捷，價格低廉，是