紙面石膏板的隔聲性能及應(yīng)用

紙面石膏板的隔聲性能及應(yīng)用——給可耐福公司的講解資料。本文就建筑聲學(xué)中一些根本概念，結(jié)合紙面石膏板的隔聲及應(yīng)用進(jìn)展一些爭論。一、建筑聲學(xué)的根本概念聲音物體的振動產(chǎn)生“聲材料學(xué)甚至群體行為學(xué)等多方面問題。0dB15dB鄉(xiāng)村的夜晚大多是25-30dB，除了細(xì)心才能夠體會到的流水、風(fēng)、小動物等自然聲音以外，同而有所不同。較為安靜區(qū)域的室內(nèi)一般在30-35dB，假設(shè)你住在繁華的鬧市區(qū)或是交通干40-50dB〔甚至更高夜深人靜時蹦蹦跳跳、高聲喧嘩，或許更要飽受煎熬了。人們正常講話的聲音大約是60-70dB，大聲呼喊可達(dá)100dB。在中式餐館中，往往由于缺乏吸聲處理，人聲鼎沸，聲音將到達(dá)70-80dB，有國外爭論報道噪聲中進(jìn)餐會影響安康。人耳的聽覺上限一般是120dB，超過120dB的聲音會造成聽覺器官的損傷，140dB的聲音會使人失去聽覺。高分貝喇叭、重型機(jī)械、噴氣飛機(jī)引擎等都能夠產(chǎn)生超過120dB的聲音。1dB的聲音變化，3dB的差異將感到明顯不同。人耳存在掩蔽效應(yīng)，當(dāng)一個聲音高于另一個聲音10dB時，較小的聲音因掩蔽而難于被聽到和理解90-100dB的環(huán)境中，即使近距離講話也會聽不清。人耳有感知聲音頻率的力氣，頻率高的聲音人們會有“高音”的感覺，頻率低的聲音人們會有“低音”的感覺20-20KHz2-3cm的小管，由于頻率共振2023-3000Hz的范圍內(nèi)聲音被增加，這一頻率在語言中的輔音中占主導(dǎo)地位，500Hz以下為低頻，500Hz-2023Hz為中頻，2023Hz以上為高頻。語言的頻率范圍主要集中在中頻。人耳的聲音，中頻聽起來要比低頻和高頻的聲音響。頻率特性聲音可以分解為假設(shè)干〔甚至無限多〕頻率重量的合成。為了測量和描述聲音頻率特性，人們使用頻譜。頻率的表示方法常用倍頻程和1/331.5、63、125、250、500、1K、2K、4K、8K、16KHz十個頻率，后一個頻率均為前一個頻率的兩倍，要求下，將頻率更細(xì)地劃分，形成1/3倍頻程，也就是把每個倍頻程再劃分成三個頻帶，中心20、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、等三十個頻率，后一個頻率均為前一個頻率的21/3倍。在實際工程中更關(guān)心人耳敏感的局部，因此，除進(jìn)展必要的科學(xué)爭論以外，大多數(shù)狀況下考慮的頻率范圍在100Hz到5KHz。假設(shè)將聲音的頻率重量繪制成曲線就形成了頻譜。吸聲性能，有的材料具有良好的低頻吸聲性能，有的材料對某些頻率具有良好的吸聲性能，不一而同。隔聲等其他聲學(xué)性能也是如此。分貝和A聲級貝(dB)是以美國制造家貝爾命名的，由于貝的單位太大，因此承受分貝，代表1/10貝。60dB120dB63dB。假設(shè)某種吸聲材料吸取了80%的聲能，0.8dB80dB而是10lg(1-0.8)=7dB。假設(shè)某種隔墻隔聲量為50dB，0.00001。分貝的計算較為簡潔，需要具備專業(yè)學(xué)問才能完成。使用分貝描述聲音時需要同時給出頻率。任何一個聲音，不同頻率的分貝數(shù)可能是不同的。我們可以說在某頻率時，聲壓級是多少，或吸聲系數(shù)是多少，或隔聲量是多少等等。A〔不是簡潔的算術(shù)相加〕得到的聲音大小，A聲級是各個頻率的聲音通過A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)后再相加得到的大小，A聲級反映了人耳對低頻和高頻不敏感的聽覺特性。例如，假設(shè)100Hz的聲壓級為80dB，在A50.5dB29.5dB1KHz的聲壓級為80dB，0dB80dB計算。A聲級的目的在于，A聲級越大，則說明聲音聽起來越響。A聲級分貝通常計為dBA。很多與噪聲有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)都是按A聲級作為指標(biāo)的。吸聲是吸聲系數(shù)a那么它的a=0a=1。事實上，全部材料的a01之間，也就是不行能全部反射，也不行能全部吸取。吸聲性能。依據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，吸聲測試報告中吸聲系數(shù)的頻率范圍是100-5KHz。將100-5KHz的吸聲系數(shù)取平均得到的數(shù)值是平均吸聲系數(shù)的吸聲性能。在工程中常使用降噪系數(shù)NRC粗略地評價在語言頻率范圍內(nèi)的吸聲性能，這一數(shù)值是材料在250、500、1K、2K四個頻率的吸聲系數(shù)的算術(shù)平均值，四舍五入取整到0.05NRC0.2的材料是反射材料，NRC0.4的材料才被認(rèn)為是吸聲材璃棉屬于高NRC吸聲材料，5cm24kg/m3的離心玻璃棉的NRC0.90。多孔吸聲材料，如離心玻璃棉、巖棉、礦棉、植物纖維噴涂等，吸聲機(jī)理是材料內(nèi)部有大量多孔吸聲材料的吸聲特性是隨著頻率的增高吸聲系數(shù)漸漸增大吸聲性能，如穿孔的石膏板、木板、金屬板、甚至是狹縫磚等，它的吸聲機(jī)理是亥姆霍茲共頸部的空氣及內(nèi)部空間之間產(chǎn)生猛烈的共振作用而損失聲能吸取聲能。薄板共振吸取大多在低頻具有較好的吸聲性能?；祉懞突祉憰r間15dB，同時緩而愉悅。對于語言使用的空間，如電影院、教室、禮堂、錄音室等需要削減混響使講話更加清楚。因此，不同使用要求的房間需要不同的混響效果。60dB所經(jīng)受T=0.161V/(S×a)T是混響時間，V是房間體積，S是房間墻面的總外表積，a是房越大，混響時間越短。如體育館等體積巨大的空間，假設(shè)不進(jìn)展吸聲處理的話，混響時間會房間音質(zhì)指標(biāo)常指的是中頻混響時間。據(jù)爭論，就較抱負(fù)的混響時間而言〔中頻，音樂廳1.8-2.21.3-1.51.0-1.40.6-1.00.4-0.80.2-0.42.0秒。在建筑設(shè)計中正確地應(yīng)用吸聲材料可以把握混響時間，保證音質(zhì)效果滿足使用要求。隔聲為了保證室內(nèi)環(huán)境的私密性，降低外界聲音的影響，房間之間需要隔聲。隔聲與吸聲是1〕通過孔洞直接進(jìn)入。2〕聲波撞擊到墻面引起墻體振動而輻射聲音。3〕物體撞擊地面或墻體產(chǎn)生構(gòu)造振動而輻射聲音。前兩種方式為空氣聲傳聲，第三種方式是撞擊聲傳聲。描述空氣聲傳聲隔聲性能的指標(biāo)是隔聲量，隔聲量的定義是R=10l〔1τ，其中τ是透射聲能與入射聲能的比，隔聲量的單位是dB。隔聲量可以粗略地理解為墻體兩邊聲音分貝數(shù)的差值，但確定不是差值這樣簡潔?？锥吹母袈暳縍=0dB，隔掉99%聲能的隔墻的隔聲量20dB99.999%50dB。墻體在不同頻率下的隔聲量一般并不一樣，一般規(guī)律是高頻隔聲量好于低頻。不同材們使用計權(quán)隔聲量Rw。Rw是使用標(biāo)準(zhǔn)評價曲線與墻體隔聲量頻率特性曲線進(jìn)展比較得到的，標(biāo)準(zhǔn)評價曲線符合人耳低頻不敏感的聽覺特性。具體評價方法可參見國標(biāo)GBJ121-88“建筑隔聲評價標(biāo)準(zhǔn)6dB120260kg/m246-48dB；240520kg/m2，隔聲量為52-54dB。磚墻墻體過重，構(gòu)造荷載負(fù)擔(dān)較大，使用黏土磚也不利于耕地保護(hù)，因的方法。7560kg/m2左右，隔聲量50dB9036dB。對于住宅隔聲，Rw45dB50dB。〔一種能夠產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)撞擊能量的設(shè)備撞擊樓板時，級反映了人在樓上活動時對樓下房間產(chǎn)生聲音的大小。樓板撞擊聲壓級隨頻率不同而變化，為了使用單一指標(biāo)比較不同樓板的隔絕撞擊聲的性能，人們使用計權(quán)撞擊聲壓級Lpn，w。Lpn，w同樣使用標(biāo)準(zhǔn)評價曲線與撞擊聲隔聲頻率特性曲線進(jìn)展比較得到的，具體評價方法可參見國標(biāo)GBJ121-88“建筑隔聲評價標(biāo)準(zhǔn)65dB。然而，大量使用的一般10cm厚混凝土樓板計權(quán)撞擊聲壓級為80-82dB，樓板隔聲問題比較嚴(yán)峻，住戶多有埋怨，誰沒有聽到樓上的腳步聲以及孩子的跑跳聲的經(jīng)受呢？承受浮筑地板的方法可以提高樓板隔聲性能構(gòu)樓板上鋪一層高容重的玻璃棉減振墊層再做40mm厚的混凝土地面，計權(quán)撞擊聲壓級可60dB。二、輕鋼龍骨紙面石膏板墻隔聲的一般規(guī)律(空腔)——板”構(gòu)造，每填巖棉板或玻璃棉。單層紙面石膏板的隔聲效果很差，例如：12mm10Kg/m2左右的紙面石膏板標(biāo)準(zhǔn)計權(quán)隔聲量Rw=29dB。即使將四層這樣的紙面石膏板疊和在一起隔聲量理論上Rw也只41dB。假設(shè)將紙面石膏板做成雙層墻構(gòu)造，隔聲量可以獲得提高。如上述四層紙面石膏板做成75mm輕鋼龍骨雙面雙層墻，Rw44dB。假設(shè)空腔內(nèi)再填入棉板，Rw可以提高到50dB。從理論上分析，影響紙面石膏板墻隔聲的主要因素有以下幾個方面：質(zhì)量定律：對于隔墻隔聲存在一個普遍的規(guī)律，即材料越重〔面密度越大〕隔聲效果越好。對于單層密致勻?qū)崏Γ婷芏让吭黾右槐?，隔聲量在理論上增?dB,這種規(guī)律即為質(zhì)單純的單層墻簡潔。共振頻率：任何隔墻都存在固有的共振頻率,當(dāng)聲波的頻率和墻的共振頻率全都時，墻體整體產(chǎn)生共振，該頻率的隔聲量將大大下降。一般地，墻體越厚重，共振頻率越低，當(dāng)共振頻率低于隔聲評價最低參考頻率100Hz時，Rw100Hz。12mm15mm12mm紙面石膏板面10Kg/m2，15mm12Kg/m2。15mm厚的紙面石膏板墻的共振頻率根本低于最低考慮頻率范圍100Hz,因此共振頻率對15mm板構(gòu)造的墻體構(gòu)件隔聲性能影12mm100Hz四周的隔聲性能影響較大，造成低頻100Hz、125Hz、200Hz處隔聲量比15mm板下降較多，主要是由于共振頻率的緣由，而在共振頻率以外200Hz、250Hz處的隔聲量接近，這是由于阻尼把握。吻合效應(yīng)：聲波接觸墻板后，墻板除了垂直方向的受迫振動以外，還有沿著板面方這時板就格外聽從地跟隨入射聲彎曲這種現(xiàn)象被稱作吻合效應(yīng)，這個與材料有關(guān)的特定截止頻率被稱為吻合頻率fc。理論和試驗均說明，輕、薄、柔的墻fc高，吻合效應(yīng)弱；厚、重、剛的墻fc低，吻合效應(yīng)強(qiáng)。12mm、15mm紙面石膏板的fc3.15KHz2KHz左右。12mm3.15KHz處的隔聲量產(chǎn)生下降，15mm2KHz處的隔聲量下降更為嚴(yán)峻，甚至下降的趨勢強(qiáng)過質(zhì)量定律，造成在這一頻率位置上隔聲量比12mm的板還低很多。雙層一樣的板疊合的吻合頻率fc和單層板根本等同，但吻合效應(yīng)更加猛烈，吻合谷會隔聲性能有利。雙層板的猛烈吻合效應(yīng)是格外明顯的，會造成雙層15mm板構(gòu)造的隔墻隔聲量反倒低12mm12mm15mm15mm隔墻的面密度變低，但隔聲量反倒會提高,這是吻合效應(yīng)作用的結(jié)果。吻合效應(yīng)的因素比較簡潔，不但與材料的面密度有關(guān)，還和材料的彈性模量、厚度、泊松比弱，對隔聲有利。聲橋：板材直接固定在龍骨上時，受聲一側(cè)板的振動會通過龍骨傳到另一側(cè)板，這種象板墻隔聲有確定的改善量，最多可以提高3dB。此外，輕鋼龍骨本身剛度比較小，對兩側(cè)板材的聲橋作用要好于矩形截面的木龍骨和石膏龍骨木龍骨和石膏龍骨隔墻隔聲效果好。上。理論上講，錯列龍骨隔墻隔聲優(yōu)于一般龍骨隔墻，可以提高1－3dB；雙層龍骨隔墻隔聲優(yōu)于錯列龍骨隔墻，比一般龍骨隔墻可以提高7－8dB。錯列龍骨構(gòu)造的雙面單層墻和雙面雙層墻隔聲量都比一般龍骨同構(gòu)造的隔墻提高2-3dB，這是聲橋減弱了的緣由。板縫和孔洞：隔墻上假設(shè)消滅縫隙和孔洞，會大大降低隔墻的隔聲量。假設(shè)隔墻墻體本50dB，而墻上有萬分之一的縫隙和孔洞，則綜合隔聲量將下降到40dB。為了防止石膏板墻和原構(gòu)造之間的縫隙不大。但是每面一層板時必需勾縫，否則隔聲量將會下降12－17dB。三、影響輕鋼龍骨輕質(zhì)板隔墻的隔聲性能的因素到達(dá)國家最低標(biāo)準(zhǔn)Rw=40dB100kg/m2以上的面密度〔面密度是每平方米墻體的重量。假設(shè)將墻體分成兩層或多層，隔聲量會顯著提高。這是由于，聲音后，聲音傳播過程中在腔體中來回反射的聲音將被大大衰減，隔聲量大為提高。對于12045dB50dB240磚墻。而對7512紙面石膏板隔墻而言，只需在腔體內(nèi)添加一層50厚24Kkg/m3的玻璃棉，計權(quán)隔聲量就從44dB提高到50dB。可見，隔墻腔體中的吸聲材料對隔聲量的影響格外重要。依據(jù)測定，使用雙層7512紙面石膏板〔三道墻板，每道兩層石膏板，共兩個龍骨空腔〕50厚24Kkg/m3的玻璃棉，計權(quán)隔聲量將到達(dá)Rw=60dB，這是半米厚混凝土隔墻的隔聲量。重型墻相比，計權(quán)隔聲量同樣是Rw=50dB的混凝土墻和輕墻相比，在125Hz頻率上，混凝土隔墻的隔聲量R=40dB，而輕墻的隔聲量只有23、24dB左右。一個有利的因素是，人耳科舞廳等低頻聲音嚴(yán)峻的場合必需考慮低頻隔聲量是否足夠是墻板比較輕柔，難于阻隔振動幅度較大、波長較長的低頻聲，同時頻吸聲性能也比較有限。骨，故使用輕鋼龍骨輕墻比木龍骨輕墻計權(quán)隔聲量高1-3dB。假設(shè)承受Z型減振龍骨，計權(quán)隔1-2dB。假設(shè)在龍骨上承受S型的減振條，計權(quán)隔聲量可以提高2dB。假設(shè)使用兩層完全分別的龍骨〔龍骨之間沒有任何連接，隔聲量能夠提高5-7d。龍骨越寬，也就是空腔越大隔聲性能越好，100751dB左右。安裝墻板的螺絲釘釘距越稀疏，隔聲性能越好，由于稀疏的釘距使墻板連接的剛性變差，據(jù)測定，300mm250mm0.5dB左右，但是釘距不能過于稀疏，由于必需保證墻體的強(qiáng)度。7525mm厚內(nèi)填棉的紙面石膏板墻的吻合谷在2500Hz，計權(quán)47dB7512mm3150Hz，吻合效應(yīng)影響變?nèi)?，計?quán)隔聲量為50dB。對于GRC板、硅酸鈣板等墻板，由于密度比石膏板大，而厚度比石膏板薄，因此具有更好的隔聲性能。另外，使用不同厚度的板材復(fù)合，或10mm的GRC12mm紙面石膏板復(fù)合的雙面雙層填棉輕墻的計權(quán)隔聲量比兩層石膏板的輕墻2dB52dB。而消耗，即使每次反射吸聲較小，屢次反射的積存效果也格外大，因此5cm厚24kg/m3的離心玻璃棉作為內(nèi)填吸聲材料已經(jīng)足夠了，更厚或更大的密度所帶來的隔聲增加量格外有限，一般不會提高1dB以上的隔聲量。但是，2.5cm以下、缺乏16kg/m3的離心玻璃棉由于2-3dB5cm40kg/m3巖棉和玻璃棉差1dB棉時，應(yīng)盡量保證棉體兩邊不同時接觸板材，以防止聲橋。假設(shè)使用50mm厚的C型龍骨，50mm25mm40mm要滿填、填實在空腔中，和板之間不留空氣層，這是不對的。試驗說明，滿填棉隔聲性能將下降1－3dB。另外填棉厚度不均、回彈率過大等造成的棉板與兩邊板材局部或大面積接觸都會引起隔聲量下降，施工操作中應(yīng)盡量避開。50dB，而墻上有萬分之一的縫隙和孔洞，則綜合隔聲量將下降到40dB。為了防大。但是每面一層板時必需勾縫，否則隔聲量將會下降12－17dB。等方面疏忽造成的，這些因素有時造成紙面石膏板隔墻隔聲量下降格外嚴(yán)峻?！膊Ａ蕹Ｏ麥邕@種狀況，造成消滅填棉縫隙。嚴(yán)峻時可能引起35dB隔聲量的下降。板縫開列，形成縫隙漏聲。④管道穿墻，未按規(guī)定要求密封處理，造成孔隙；電器開關(guān)盒、插銷盒在墻上暗裝，未按規(guī)處理，都會大大降低隔聲性能。個房間，這些途徑的傳聲稱為側(cè)向傳聲，如地面構(gòu)造傳聲、側(cè)墻構(gòu)造傳聲、門窗傳聲、管道比隔墻隔聲量低很多。四、輕鋼龍骨紙面石膏板墻隔聲使用中的考慮我國部頒標(biāo)準(zhǔn)JGJ37-87《民用建筑設(shè)計通則》中，要求各類主要用房的隔墻計權(quán)隔聲量Rw40dB。辦公建筑中需要安靜和一般性保密要求的辦公室之間的隔墻，Rw可選≥45dB，牽強(qiáng)一點(diǎn)可選≥40dBRw不應(yīng)小于45dB，最好選用≥50dB。對隔聲要求不高的房間之間，或兩邊房間本身較安靜，如圖書館閱覽室、醫(yī)院病房、手術(shù)室、學(xué)校教室等可選用≥40dB，牽強(qiáng)一點(diǎn)可選≥35dB。Rw是在標(biāo)準(zhǔn)試驗Rw比實際要求高3-5dB1dB左右。五、建筑聲學(xué)中相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)GB3096-93《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了不同區(qū)域環(huán)境噪聲的上限，指標(biāo)如下：類別適用區(qū)域白天dB(A)晚上dB(A)0療養(yǎng)區(qū)、高級賓館和別墅區(qū)等需要特別安靜的區(qū)域50401居住、文教區(qū)域為主的區(qū)域55452居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)域60503工業(yè)區(qū)65554交通干線兩側(cè)70551聲通過翻開的窗戶傳入室內(nèi)大致比室內(nèi)低10dB。GBJ118-88《民用建筑隔聲設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》樓板撞擊聲隔聲標(biāo)準(zhǔn)。對住宅，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：室內(nèi)允許噪聲級房間名稱允許噪聲級(A聲級，dB)一級二級三級臥房、書房〔或臥房兼起居室〕≤40≤45≤50起居室≤45≤50空氣聲隔聲標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)構(gòu)造部位計權(quán)隔聲量(dB)一級二級三級分戶墻及樓板≥50≥45≥50撞擊聲隔聲標(biāo)準(zhǔn)樓板部位計權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化撞擊聲壓級(dB)一級二級三級分戶層間樓板≤65≤75注：當(dāng)確有困難時，可允許三級樓板計權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化撞擊聲壓級小于等于85dB，但在樓板構(gòu)造上應(yīng)預(yù)留改善的可能條件。GB50096-1999《住宅設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》住宅的臥房、起居室〔廳〕內(nèi)的允許噪聲級(A聲級)晝間應(yīng)小于或等于50dB，夜間應(yīng)小于或等于40dB。分戶墻與樓板的空氣聲計權(quán)隔聲量應(yīng)大于或等于40dB。樓板的計權(quán)標(biāo)準(zhǔn)75dB。住宅的臥房、起居室〔廳〕宜布置在背向聲源的一側(cè)。電梯不應(yīng)與臥房、起居室〔廳〕緊鄰布置。凡受條件限制需要緊鄰布置時，必需實行隔聲減振措施。4)JGJ37-87《民用建筑設(shè)計通則》第五章室內(nèi)環(huán)境要求第三節(jié)隔聲條〔一〕 建筑物各類主要用房的允許噪聲級不應(yīng)大于下表規(guī)定。用房類別允許噪聲級睡眠用房50〔晝〕40〔夜〕無特別安靜要求的用房5