建筑隔声、吸声知识及石膏板隔墙体系优势

建筑隔声、吸声方面知识及石膏板隔墙体系优势吸声和隔声当前,噪声已成为一种主要的环境污染源,建筑物的声环境问题越来越受到人们的关注和重视。选用适当的材料对建筑物进行吸声和隔声处理是建筑物噪声控制工程中最常用最基本的技术措施之一。隔声声波在空气中传播时，一般用各种易吸收能量的物质消耗声波的能量使声能在传播途径中受到阻挡而不能直接通过的措施，称为隔声。用构件将噪声源和接收者分开，隔离空气噪声的传播，以减少声能透射，从而降低噪声污染程度。采用适当的隔声设施，能降低噪声级20～50分贝左右。这些设施包括隔墙、隔声罩、隔声幕和隔声屏障等。吸声当声波从介质中传播再入射至材料表面时，除部分声能被反射外其余的声能被材料吸收和透射，这种现象称为材料的吸声。吸音和隔音的区别吸声处理所解决的目标是减弱声音在室内的反复反射,也即减弱室内的混响声,缩短混响声的延续时间即混响时间;在连续噪声的情况下,这种减弱表现为室内噪声级的降低,此点是对声源与吸声材料同处一个建筑空间而言。隔声处理则着眼于隔绝噪声自声源房间向相邻房间的传播,以使相邻房间免受噪声的干扰。由此可以看出,利用隔声材料或隔声构造隔绝噪声的效果比采用吸声材料的降噪效果要高得多。这说明,当一个房间内的噪声源可以被分隔时,应首先采用隔声措施;当声源无法隔开又需要降低室内噪声时才采用吸声措施。吸声处理所解决的目标是减弱声音在室内的反复反射,也即减弱室内的混响声,缩短混响声的延续时间即混响时间;在连续噪声的情况下,这种减弱表现为室内噪声级的降低,此点是对声源与吸声材料同处一个建筑空间而言。隔声处理则着眼于隔绝噪声自声源房间向相邻房间的传播,以使相邻房间免受噪声的干扰。由此可以看出,利用隔声材料或隔声构造隔绝噪声的效果比采用吸声材料的降噪效果要高得多。这说明,当一个房间内的噪声源可以被分隔时,应首先采用隔声措施;当声源无法隔开又需要降低室内噪声时才采用吸声措施。吸声材料和隔声材料的区别材料吸声和材料隔声的区别在于,材料的吸声着眼于声源一侧反射声能的大小,目标是反射声能要小。吸声材料对入射声能的衰减吸收,一般只有十分之几,因此,其吸声能力即吸声系数可以用小数表示;吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。材料隔声着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小,目标是透射声能要小。隔声量用分贝（dB）的计量方法表示。☆隔声与吸声是完全不同的概念，好的吸声材料不一定是好的隔声材料。对于又重又厚的砖墙或厚钢板，单位面积质量大，声波入射时只能激发起此隔层的微小振动，使对另一空间辐射的声波能量(透射声能)很小，所以隔声量大，隔声效果好。但对于原来空间而言，绝大部分能量被反射，所以吸声系数很小,对于单一材料(不是专门设计的复合材料)来说，吸声能力与隔声效果往往是不能兼顾的。如上述砖墙或钢板可以作为好的隔声材料，但吸声效果极差；反过来，如果拿吸声性能好的材料(如玻璃棉)做隔声材料，即使声波透过该材料时声能被吸收99％(这是很难达到的)，只有1％的声能传播到另一空间，则此材料的隔声量也只有20dB，并非好的隔声材料。有人把吸声材料误称为“隔音材料”是不对的。专业术语、符号摘自：民用建筑隔声设计规范Codefordesignofsoundinsulationofcivilbuildings（报批稿）•2.1.5单值评价量single-numberquantity•按照《建筑隔声评价标准》GB/T50121-2005规定的方法，综合考虑了关注对象在100～3150Hz中心频率范围内各1/3倍频程（或125～2000Hz中心频率范围内各1/1倍频程）的隔声性能后，所确定的单一隔声参数。•2.1.6计权隔声量weightedsoundreductionindex•在实验室测得的建筑构件空气声隔声性能的单值评价量。•2.1.10频谱修正量spectrumadaptationterm•因空气声隔声频谱不同而对空气声隔声单值评价量的修正值。•当声源为粉红噪声频率特性时，计算得到的频谱修正量是粉红噪声频谱修正量；当声源为交通噪声频率特性时，计算得到的频谱修正量是交通噪声频谱修正量。•粉红噪音是自然界最常见的噪音，简单说来，粉红噪音的频率分量功率主要分布在中低频段。从波形角度看，粉红噪音是分形的，在一定的范围内音频数据具有相同或类似的能量。从功率（能量）的角度来看，粉红噪音的能量从低频向高频不断衰减，曲线为1/f，通常为每8度下降3分贝。粉红噪音是最常用于进行声学测试的声音。利用粉红噪音可以模拟出比如瀑布或者下雨的声音。•2.1.11降噪系数noisereductioncoefficient•通过对中心频率在200～2500Hz范围内的各1/3倍频程的无规入射吸声系数测量值进行计算，所得到的材料吸声特性单一值。影响轻钢龙骨轻质板隔墙的隔声性能的因素单层墙体因受质量定律的限制，必须是重墙才能获得良好的隔声性能。对于住宅分户墙，为达到国家最低标准rw=40db的要求单层隔墙至少需要100kg/m2以上的面密度（面密度是每平方米墙体的重量）。如果将墙体分成两层或多层，隔声量会显著提高。这是因为，声音撞击到第一层墙板时，透射的部分将进入两层墙板之间空腔，在空腔中来回反射多次后，一部分透射到墙体对面，另一部分被损耗掉。同时，两层之间的腔体有类似弹簧的作用，使墙板系统具有有利于消耗声音的弹性，进一步隔声。如果在腔体中填入离心玻璃棉等吸声材料后，声音传播过程中在腔体中来回反射的声音将被大大衰减，隔声量大为提高。对于120厚的砖墙隔声量从45db左右提高到50db以上需要重量提高一倍，即需要240砖墙。而对于75轻钢龙骨双面双层12纸面石膏板隔墙而言，只需在腔体内添加一层50厚24kkg/m3的玻璃棉，计权隔声量就从44db提高到50db。可见，隔墙腔体中的吸声材料对隔声量的影响非常重要。根据测定，使用双层75龙骨的六层12纸面石膏板（三道墙板，每道两层石膏板，共两个龙骨空腔）的轻型墙体内添两层50厚24kkg/m3的玻璃棉，计权隔声量将达到rw=60db，这是半米厚混凝土隔墙的隔声量。然而，轻型多层板隔墙即使使内填了离心玻璃棉等吸声材料，低频的隔声能力也不能完全和重型墙相比，计权隔声量同样是rw=50db的混凝土墙和轻墙相比，在125hz频率上，混凝土隔墙的隔声量r=40db，而轻墙的隔声量只有23、24dB左右。一个有利的因素是，人耳对低频并不敏感，因此在大多语言环境下轻墙完全可以满足隔声要求，但在机械噪声、迪斯科舞厅等低频声音严重的场合必须考虑低频隔声量是否足够。轻墙低频隔声较差的主要原因是墙板比较轻柔，难于阻隔振动幅度较大、波长较长的低频声，同时，空腔中的吸声材料低频吸声性能也比较有限。一、龙骨：龙骨弹性越好隔声性能越好，尤其低频隔声量有显著提高。轻钢龙骨的弹性好于木龙骨，故使用轻钢龙骨轻墙比木龙骨轻墙计权隔声量高1-3db。如果采用z型减振龙骨，计权隔声量可以提高1-2db。如果在龙骨上采用s型的减振条，计权隔声量可以提高2db。如果使用两层完全分离的龙骨（双排龙骨：龙骨之间没有任何连接），隔声量能够提高5-7db。龙骨越宽，也就是空腔越大隔声性能越好，100厚龙骨比75厚龙骨计权隔声量提高1db左右。安装墙板的螺丝钉钉距越稀疏，隔声性能越好，因为稀疏的钉距使墙板连接的刚性变差，据测定，300mm的钉距比250mm的钉距计权隔声量提高0.5db左右，但是钉距不能过于稀疏，因为必须保证墙体的强度。二、墙板：在实验中发现，面密度越大同时越薄的墙板隔声性能越好。这是因为，密度越大隔声量越大，越薄则在中高频出现的吻合谷越往高的频率偏移，偏出感兴趣的频率范围之外。例如，同样厚度的75龙骨双面单层25mm厚内填棉的纸面石膏板墙的吻合谷在2500hz，计权隔声量仅为47db，而75龙骨双面双层12mm厚内填棉的纸面石膏板墙的吻合谷在3150hz，吻合效应影响变弱，计权隔声量为50db。对于grc板、硅酸钙板等墙板，由于密度比石膏板大，而厚度比石膏板薄，因此具有更好的隔声性能。另外，使用不同厚度的板材复合，或使用不同材料的板材复合可以将共振和吻合频率错开，有利于提高隔声量，例如使用10mm的grc板与12mm纸面石膏板复合的双面双层填棉轻墙的计权隔声量比两层石膏板的轻墙高2db，可达52db。三、内填棉：内填离心玻璃棉的厚度和容重越大，吸声效果越好，由于声音在空腔来回反射多次而消耗，即使每次反射吸声较小，多次反射的积累效果也非常大，因此5cm厚24kg/m3的离心玻璃棉作为内填吸声材料已经足够了，更厚或更大的密度所带来的隔声增加量非常有限，一般不会提高1db以上的隔声量。但是，2.5cm以下、不足16kg/m3的离心玻璃棉由于过于稀松，吸声性能太差，会使隔声量下降2-3db。5cm厚容重大于40kg/m3岩棉和玻璃棉的隔声效果是类似的，理论上讲，因为岩棉容重往往大于玻璃棉，隔声略有优势，但很难相差1db，那种认为轻墙中岩棉隔声好于玻璃棉的观点是不正确的。还有一点非常重要，就是空腔中的棉不能满填，这样会造成棉将两层墙板连接在一起，出现声桥，使隔声量下降。填棉时，应尽量保证棉体两边不同时接触板材，以防止声桥。如果使用50mm厚的c型龙骨，那么填棉厚度应小于50mm，如25mm或40mm的岩棉或玻璃棉。有些设计人员认为棉体需要满填、填实在空腔中，和板之间不留空气层，这是不对的。实验表明，满填棉隔声性能将下降1－3db。另外填棉厚度不均、回弹率过大等造成的棉板与两边板材局部或大面积接触都会引起隔声量下降，施工操作中应尽量避免。四、板缝和孔洞：隔墙上如果出现缝隙和孔洞，会大大降低隔墙的隔声量。假如隔墙墙体本身的隔声量达到50db，而墙上有万分之一的缝隙和孔洞，则综合隔声量将下降到40db。为了防止石膏板墙和原结构之间的缝隙，通常在墙体四周安装龙骨时垫入塑料弹性胶条。另外，当每面两层石膏板时，应错缝安装，里层可以不勾缝，只对外层勾缝，这对隔墙隔声量影响不大。但是每面一层板时必须勾缝，否则隔声量将会下降12－17db。五、施工及其他等因素：以下若干因素对隔声的影响并非墙板本身，而是设计、施工、整体结构等方面疏忽造成的，这些因素有时造成纸面石膏板隔墙隔声量下降非常严重。①板－板之间空腔内填棉不饱满，或棉钉粘合不牢固，过一段时间后棉体下坠（玻璃棉常出现这种情况），造成出现填棉缝隙。严重时可能引起3－5db隔声量的下降。②隔墙外框和房屋结构刚性连接，未按规定垫入弹性垫条，结构受荷变形或结构振动，造成板缝开列，形成缝隙漏声。③管道穿墙，未按规定要求密封处理，造成孔隙；电器开关盒、插销盒在墙上暗装，未按规定要求做内嵌石膏板盒隔声处理，造成隔声薄弱环节；甚至隔墙两边电器盒对装而不做任何处理，都会大大降低隔声性能。④在实际建筑物中，两个房间除了隔墙传声外，还有其他途径引起声音从一个房间进入另一个房间，这些途径的传声称为侧向传声，如地面结构传声、侧墙结构传声、门窗传声、管道风道传声等。有些有吊顶的大房间用石膏板隔墙分隔成一些小间，因为先做的吊顶，隔墙只做到吊顶下沿，而没有延伸到结构层楼板底，出现吊顶内的侧向传声，造成房间实际隔声量比隔墙隔声量低很多。石膏板墙与其他墙体隔声对比--其他墙体不同隔墙的计权隔声量(RW)国标GB/T50121-2005《建筑隔声评价标准》龙牌岩棉吸声系数表龙牌纸面石膏板50、100系列龙骨隔声墙系统汇总表龙牌纸面石膏板75系列龙骨隔声墙系统汇总表