阻尼隔聲板在工業(yè)與民用建筑上的應(yīng)用.doc

阻尼隔聲板在工業(yè)與民用建筑上的應(yīng)用 林嘉祥 何鷺鳳 林超 周自強(qiáng)（廈門嘉達(dá)聲學(xué)技術(shù)有限公司，廈門，福建，361009）摘 要：本文針對(duì)隔聲材料的隔聲功能進(jìn)行分析，根據(jù)二種以上不同質(zhì)量的復(fù)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(xué)原理，提出了設(shè)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(guān)鍵詞：噪聲影響；復(fù)合材料；吻合效應(yīng)；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(dāng)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(guān)注和重視。選用適當(dāng)?shù)牟牧线M(jìn)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(shù)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(gòu)件或結(jié)構(gòu)。材料一側(cè)的入射聲能與另一側(cè)的透射聲能相關(guān)的分貝數(shù)就是該材料的隔聲量，通常以符號(hào)R（dB）表示。理論上，任何材料、結(jié)構(gòu)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(zhì)量定律”“質(zhì)量定律”是指決定墻或其它建筑板材隔聲量的基本規(guī)律?？杀硎鋈缦拢簤蚱渌ㄖ宀牡母袈暳颗c其表面密度（或單位面積的質(zhì)量）的對(duì)數(shù)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(zhì)量定律說明，當(dāng)墻的材料已經(jīng)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(zhì)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(zhì)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(jié)構(gòu)承受荷載的原因，更多情況下只允許設(shè)置輕質(zhì)隔墻。因而受各種條件的制約，增加隔聲層的厚度，有時(shí)是不可能的。三、隔聲材料的“吻合效應(yīng)”隔聲材料在物理上有一定彈性，當(dāng)聲波入射時(shí)便激發(fā)振動(dòng)在隔層內(nèi)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(xiàn)象，叫做吻合效應(yīng)。板在斜入射聲波激發(fā)下產(chǎn)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(shí)候板就非常“順從”地跟隨入射聲波彎曲，使入射聲能大量透射到另一側(cè)去。當(dāng)入射角=/2時(shí)，可得到發(fā)生吻合效應(yīng)的最低頻率“吻合臨界頻率fc”當(dāng)ffc，某個(gè)入射聲頻率總跟某個(gè)入射角對(duì)應(yīng)，產(chǎn)生吻合效應(yīng)。任意吻合頻率fc與聲波入射角 有關(guān)。在大多數(shù)房間中的聲場(chǎng)都接近于混響聲場(chǎng)，到達(dá)隔層的入射角從0到90都有可能，因此吻合頻率出現(xiàn)在從掠入射( =90) 的fc0開始的一個(gè)頻率范圍，也就是說吻合效應(yīng)使某一頻率范圍的隔聲效果變差。即所謂的隔聲材料對(duì)聲波頻譜的阻隔低谷，單質(zhì)材料的質(zhì)量再大，對(duì)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(zhì)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(zhì)中傳播不會(huì)有反射，只有當(dāng)傳播中遇到不同密度（阻抗）的新媒質(zhì)時(shí)才會(huì)有反射，即減少透射，這是聲波必須依次在物理性質(zhì)不同的材料間多次反射，而使聲強(qiáng)逐級(jí)衰減的緣故。在實(shí)踐中雙層材料的隔聲性能優(yōu)于同質(zhì)量的單層材料，如果隔聲效果相同，夾層結(jié)構(gòu)就比單層結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕。一般雙層隔聲結(jié)構(gòu)的兩層，使用不同厚度不同材料，以避免這兩層出現(xiàn)相同的吻合頻率。對(duì)于雙層或多層中空隔聲構(gòu)造，宜在兩板中間填充一定厚度的吸聲材料來降低空腔內(nèi)的聲能量密度，進(jìn)一步提高中空構(gòu)造的隔聲性能。四、阻尼隔聲板阻尼結(jié)構(gòu)對(duì)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(gòu)件因低頻共振和吻合效應(yīng)所形成的隔聲低谷上十分有效。這就突破了“質(zhì)量定律”的限制。阻尼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式，工程實(shí)踐中常用約束阻尼層結(jié)構(gòu)獲得更好的減振降噪效果。根據(jù)以上理論研發(fā)出的約束阻尼復(fù)合隔聲結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，雙層不同材料可以避免這兩層出現(xiàn)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(zhì)層，從而形成新的聲場(chǎng)媒介，聲波不斷進(jìn)出聲場(chǎng)媒介，會(huì)產(chǎn)生再次折射，能使隔聲板的隔聲量得到進(jìn)一步提高。同時(shí)，約束阻尼層的存在會(huì)抑制隔聲板的振動(dòng)，隔聲頻率較寬，對(duì)低頻聲波的阻隔性能可進(jìn)一步改善。厚度為15、質(zhì)量為16Kg/、隔聲量可達(dá)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(duì)原墻體有一定的隔聲功能但隔聲量不足的情況。可在原來墻體外使用單C型輕鋼龍骨，輕鋼龍骨與原來墻體不直接連結(jié)，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(cuò)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(zhì)量只有240mm厚磚墻的五分之一，相當(dāng)于240mm墻的隔聲量。3、平均隔聲量為65dB的安裝工藝 對(duì)重點(diǎn)噪聲源區(qū)的輕質(zhì)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(cuò)縫疊合。內(nèi)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(dāng)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(shí)、質(zhì)重、阻尼性強(qiáng)、高彈性、耐水性、耐候性佳、耐油性、阻燃性好的結(jié)構(gòu)特征。施工簡單，易于安裝，易切割，可根據(jù)需要切割成各種尺寸，在安裝時(shí)無需特殊其它工具。 輕鋼龍骨之間及與樓板間不能有硬聯(lián)接，避免構(gòu)件的吻合效應(yīng)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(duì)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(duì)兩側(cè)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(gòu)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(yīng)用1、娛樂場(chǎng)所的應(yīng)用娛樂場(chǎng)所的各類音響是娛樂場(chǎng)所的主要噪聲源，主要有全頻音箱、低頻音箱等。其聲學(xué)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(duì)較少。所有音箱的聲波均包含低頻頻段，也會(huì)產(chǎn)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(shí)，高分貝的噪聲往往進(jìn)入建筑結(jié)構(gòu)中傳往同一建筑結(jié)構(gòu)的居民住宅。因而經(jīng)由結(jié)構(gòu)傳聲是娛樂場(chǎng)所噪聲控制的難點(diǎn)，也是重點(diǎn)。聲能透射墻體或樓板等構(gòu)件的大小與聲波的頻率有關(guān)，一般頻率越低透射聲能也越大。聲能在建筑構(gòu)件中的傳播速度快，能量損耗少，沿著建筑構(gòu)件向四面八方傳播，到與之相連的每一個(gè)角落。導(dǎo)致娛樂場(chǎng)所附近居民無法安靜生活，從而產(chǎn)生的投訴會(huì)使娛樂場(chǎng)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(yīng)用隔聲板在原建筑隔墻設(shè)置一層高效隔聲輕質(zhì)墻，就可阻隔結(jié)構(gòu)傳聲，使噪聲在隔聲量內(nèi)多次反射，而使聲強(qiáng)逐級(jí)衰減，恢復(fù)附近居民的安靜生活。2、星級(jí)酒店客房的應(yīng)用為了保證室內(nèi)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(jí)酒店對(duì)客房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)就有嚴(yán)格要求。隔墻的隔聲設(shè)計(jì)的前提是要明確各個(gè)房間內(nèi)的室內(nèi)最大允許噪聲級(jí)，依據(jù)室內(nèi)噪聲限值及室外噪聲級(jí)的大小來確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)需要的隔聲量，并設(shè)計(jì)符合隔聲要求的各種構(gòu)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(zhì)復(fù)合隔墻幾種。由于建筑結(jié)構(gòu)承受荷載的原因，更多情況下只允許設(shè)置輕質(zhì)隔墻，使用輕質(zhì)復(fù)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(yīng)用為了保護(hù)生產(chǎn)第一線的工作人員及不對(duì)廠界外的其它人員產(chǎn)生影響，需對(duì)噪聲進(jìn)行有效地阻隔。特別是對(duì)高噪聲車間，對(duì)主要高噪聲設(shè)備設(shè)置隔聲房、隔聲屏障，能有效低車間的噪聲等級(jí)。對(duì)設(shè)備眾多或?qū)嶋H上難于設(shè)置設(shè)備隔聲房的，可將設(shè)備控制人員集中在車間內(nèi)的隔聲控制室內(nèi)，以減少噪聲對(duì)操作人員的影響。而設(shè)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(yīng)用 在需要安靜和隔聲要求較高的及高噪聲場(chǎng)所如：醫(yī)院、住宅、辦公樓、影劇院、琴房、隔聲房、檢測(cè)室、試聽室、演播廳、錄音室、設(shè)備機(jī)房、電梯機(jī)房、井道隔聲、水泵機(jī)房等。七、結(jié)語阻尼隔聲墻板的研發(fā)和生產(chǎn)，為建筑聲學(xué)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(jià)格低廉，是