新型墻體材料空氣聲隔聲性能檢測與分析

郭萬江，張 松，杜國峰，楊 丹

(天津市建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心，天津 300381)

材料科學(xué)與工程

新型墻體材料空氣聲隔聲性能檢測與分析

郭萬江，張 松，杜國峰，楊 丹

(天津市建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心，天津 300381)

住宅建筑的隔聲問題逐漸被廣泛關(guān)注．按照國家標準對現(xiàn)今常用的不同材質(zhì)的墻體材料的隔聲性能進行了檢測與分析，結(jié)果表明：用單一輕型砌塊墻及條板墻做分戶墻體時，很難達到現(xiàn)行《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》的要求，而復(fù)合墻體材料在隔聲性能方面具有優(yōu)越性．

建筑隔聲；新型墻體材料；復(fù)合墻體材料

當今建筑物主要以框架、輕鋼結(jié)構(gòu)為主，墻體材料主要起空間圍護和填充作用．傳統(tǒng)黏土磚墻因自重過大、土地保護等問題，已基本被輕質(zhì)墻體材料所取代．隨著人們對住宅品質(zhì)要求的不斷提高，住宅建筑的隔聲問題逐漸被廣泛關(guān)注[1-3]．住宅隔聲主要有空氣聲隔聲和樓板撞擊聲兩種：空氣聲隔聲是指二次結(jié)構(gòu)墻隔離空氣中傳播聲音的量值；樓板撞擊聲是指由于撞擊固體而在室內(nèi)引起的一種噪聲．針對二次圍護結(jié)構(gòu)材料的聲學(xué)性能特點，住宅隔聲主要是空氣聲隔聲．從隔聲性能的角度考慮，由單一的輕質(zhì)材料(如加氣混凝土砌塊、輕集料混凝土砌塊、建筑隔墻用輕質(zhì)條板等)構(gòu)成的單層墻很難達到黏土磚的隔聲效果．

為滿足GB50118—2010《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》[4]的要求，用新型墻體材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)黏土磚時，除了要考慮樓體主體結(jié)構(gòu)承重的要求，還應(yīng)考慮其聲學(xué)功能性的要求，但對此領(lǐng)域的研究相對較少，且目前我國對市場上廣泛使用的建筑材料也很少要求進行隔聲性能檢測．為了保證室內(nèi)環(huán)境的私密性，降低外界聲音的影響，提高舒適度，需要弄清現(xiàn)有各種材料的隔聲效果，為建筑設(shè)計師們提供有效的設(shè)計依據(jù)，因此有必要對我國目前廣泛使用的墻體材料的隔聲性能進行檢測與分析．

1 隔聲性能的測試原理與方法

1.1 測試原理[5]

當聲波入射至墻體表面時，一部分聲能被反射，另一部分聲能被吸收，還有一部分聲能會透過墻體傳至被墻分隔的另一個空間．透射聲能Eτ與入射聲能Ei之比，稱為透射系數(shù)τ，τ=Eτ/Ei；而隔聲性能則用隔聲量R來表示，R=10,lg(1/τ)，R越大，說明隔聲效果越好．

由于實驗室的測量條件可以控制，能夠保證聲源室的聲能主要從試件中傳透到接收室，其他途徑傳透的聲能可以忽略不計，從而能較為準確地評價測試產(chǎn)品的空氣聲隔聲特性．

1.2 測試方法

根據(jù)我國現(xiàn)行標準要求[6-8]，采用國營紅聲器材廠嘉興分廠HS5660,B-X噪聲測量分析系統(tǒng)進行檢測．將試件安裝在聲源室與接收室之間的洞口內(nèi)，做好灰縫及表面處理，待干燥后進行測量；采用1/3倍頻程對100～5,000,Hz范圍內(nèi)規(guī)定的18個中心頻率進行測量，通過計算(R=LP1?LP2+lg(S/ A)，其中，LP1為聲源室內(nèi)的平均聲壓級，dB；LP2為接收室內(nèi)的平均聲壓級，dB；S為試件面積，m2；A為接收室的吸聲量，A＝0.161 V/t，m3/s；V為接收室的容積，m3；t為接收室測量的混響時間，s.)，得出聲源室和接收室的平均計權(quán)隔聲量；同時根據(jù)各頻率的測量值繪制隔聲頻率特性曲線，與標準曲線復(fù)合組成評價圖，從評價圖上500,Hz處向上做垂線與標準曲線相交，通過交點做水平線與評價圖的縱坐標相交，此交點即為所求的單值計權(quán)隔聲量Rw，這也是通常簡稱的隔聲量．

為了更加真實地反映構(gòu)件隔聲性能，還要考慮兩種噪聲源的頻譜修正[8]：一種是以生活噪聲為代表的中高頻為主的噪聲源頻譜修正，通常被稱作粉紅噪聲頻譜修正量，用C表示；另一種是以交通噪聲為代表的低中頻為主的噪聲源頻譜修正，被稱為交通噪聲頻譜修正量，用Ctr表示．采用Rw＋C或Rw＋Ctr比單用Rw對建筑構(gòu)件空氣聲隔聲性能的評價更加符合實際的隔聲效果．

2 檢測結(jié)果與分析

墻體材料是主要的空氣聲建筑隔聲材料之一，品種規(guī)格較多．根據(jù)墻體材料形態(tài)的不同，一般分為磚、條板、復(fù)合墻體三大類．

2.1 磚類隔墻材料隔聲性能

2.1.1 普通黏土磚墻隔聲性能

大家通常認為傳統(tǒng)黏土磚的隔聲性能較好．本實驗選用市場用量較多的天津某廠生產(chǎn)的240,mm× 115,mm×53,mm普通黏土磚，兩面各抹10,mm水泥砂漿砌筑成檢測墻體，面密度為530,kg/m2．該墻體的隔聲性能測量評價圖如圖1所示，經(jīng)計算該試件墻體計權(quán)隔聲量為56,dB．

圖1 普通黏土磚墻的隔聲量測定曲線

黏土磚作為傳統(tǒng)的墻體材料，它以黏土為主要原料，經(jīng)坯料制備壓制成型后焙燒而成．其自重較大，240,mm厚的磚墻一般面密度在500,kg/m2左右．由于磚墻既厚又重，根據(jù)隔聲質(zhì)量定律，因此其具有較好的隔聲性能．但由于其自重過大，不適合用于二次結(jié)構(gòu)填充材料；加之以黏土為原料會大量破壞耕地，因此已在逐漸退出歷史舞臺．

2.1.2 砌塊墻隔聲性能

砌塊品種按功能劃分有承重和非承重砌塊．承重砌塊強度高，自重大，面密度與黏土磚墻接近的承重砌塊墻，其隔聲性能與黏土磚墻也大致相同，但由于其自重過大，因此不適于做填充材料；非承重砌塊一般是指以陶粒、粉煤灰、爐渣等輕集料為原料生產(chǎn)的混凝土空心或?qū)嵭钠鰤K，此類砌塊墻的隔聲量隨著墻體的質(zhì)量、厚度的不同而不同．根據(jù)以往對各種砌塊大量的檢測數(shù)據(jù)看，水泥砂漿抹灰輕質(zhì)砌塊填充隔墻的隔聲性能，在很大程度上取決于墻體表面抹灰層的厚度．

本實驗選用市場上應(yīng)用較多的某廠生產(chǎn)的爐渣混凝土砌塊，強度等級為3.5,MPa，密度等級800 kg/m3．用190,mm厚輕集料混凝土砌塊兩面抹10,mm水泥砂漿層砌筑成檢測墻體，面密度為182,kg/m2．該墻體的隔聲性能評價圖如圖2所示，經(jīng)計算該墻體計權(quán)隔聲量為45,dB．

圖2 混凝土砌塊墻的隔聲量測定曲線

2.2 條板類隔墻材料隔聲性能

2.2.1 隔墻條板隔聲性能

輕質(zhì)條板是新型墻體材料的主要類型，因其輕質(zhì)高強、板幅大、施工方便等優(yōu)點，在現(xiàn)代框架結(jié)構(gòu)建筑中被廣泛使用．工業(yè)灰渣混凝土空心隔墻條板是現(xiàn)今最為常見的一種板材，原材料與輕集料混凝土小型空心砌塊基本相同，多以工業(yè)爐渣、粉煤灰、陶粒為主，其結(jié)構(gòu)型式也相近，因此在隔聲性能方面與前述空心砌塊相似，其隔聲量的大小很大程度上取決于墻體表面抹灰層的厚度．

本實驗采用90,mm厚的工業(yè)灰渣條板兩面抹各10,mm的水泥砂漿層砌筑成檢測墻體，面密度為110,kg/m2．該墻體的隔聲性能評價圖見圖3，經(jīng)計算該試件墻體計權(quán)隔聲量為39,dB．

2.2.2 加氣混凝土板隔聲性能

材料選自市場應(yīng)用較廣的某廠生產(chǎn)的150,mm厚的蒸壓砂加氣混凝土板，兩面各抹10,mm的水泥砂漿層砌筑成檢測墻體，此類墻體面密度約為120,kg/m2左右．該墻體的隔聲性能評價圖見圖4，經(jīng)計算該測試墻體計權(quán)隔聲量為44,dB．

圖3 隔墻條板隔聲量測定曲線

圖4 蒸壓砂加氣混凝土板的隔聲量測定曲線

加氣混凝土隔墻條板在市場上較為常見的有蒸壓砂加氣和蒸壓粉煤灰加氣兩種，板厚通常為60～150,mm，面密度隨著生產(chǎn)工藝及原材料的不同而有很大區(qū)別，但一般單質(zhì)產(chǎn)品面密度小于90,kg/m2，具備質(zhì)輕、施工方便等優(yōu)點．根據(jù)已往對大量各種條板隔聲性能的檢測，其隔聲量通常在35～45,dB之間．由于加氣混凝土為鋁粉發(fā)泡而成，因此制品內(nèi)部填充大量氣泡，在一定程度上使得聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鸬揭欢ǖ母袈曅Ч?，所以其隔聲性能與其他材料相比較為優(yōu)越．

2.3 復(fù)合墻板隔聲性能

復(fù)合墻板是新型墻體材料的發(fā)展方向，具有輕質(zhì)、隔熱、隔聲的特點．本復(fù)合墻板是在60,mm厚的硅鎂加氣混凝土抽孔條板兩面各增加30,mm的玻璃棉，再覆蓋一層9,mm的紙面石膏板組成，墻體面密度為80,kg/m2．該墻體隔聲性能評價圖見圖5，經(jīng)計算墻體的計權(quán)隔聲量為47,dB．

圖5 復(fù)合墻板的隔聲量測定曲線

2.4 各種墻體材料隔聲性能比較

將上述各種墻體材料的隔聲量歸納列于表1中．

表1 各種墻體材料隔聲性能比較

對單一墻體材料來講，空氣聲隔聲性能與材料的面密度有很大的關(guān)系[9]．根據(jù)隔聲質(zhì)量定律，墻體越厚、越重，單位面積質(zhì)量越大，隔聲效果越好．從表1看出：混凝土空心砌塊、混凝土空心條板、蒸壓加氣混凝土板的面密度都遠低于黏土磚的，所以隔聲性能較差，且遵循隔聲質(zhì)量定律；復(fù)合墻板面密度最低，但隔聲性能卻優(yōu)于其他新型墻體材料，這是由于它采用了玻璃棉，其內(nèi)部有大量微小的孔隙，使得聲波沿著這些孔隙傳播的過程中，與材料發(fā)生摩擦作用使聲能轉(zhuǎn)化為了熱能而消失殆盡．墻板被聲波激發(fā)進行彎曲振動時，在一定頻段會發(fā)生吻合效應(yīng)，形成隔聲低谷．復(fù)合墻采用不同厚度的板進行疊合，使得吻合谷彼此錯開，有效避免了吻合現(xiàn)象的發(fā)生，降低了整體隔墻的共振頻率，因此具有很好的隔聲效果[10]．

3 結(jié) 語

如今的樓房多為高層建筑，要求填充材料的自身質(zhì)量越小越好，因此填充材料的自重受到限制．為了結(jié)構(gòu)安全的需要，設(shè)計師們只能選擇輕質(zhì)材料作為填充隔墻材料．隨著人們對住宅隔聲性能要求的提高，為滿足國家標準要求，用新型墻體材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)黏土磚以節(jié)約能源、資源目的的同時，還應(yīng)考慮其聲學(xué)功能性的要求．現(xiàn)代輕型砌塊墻及條板墻做分戶墻體時，單一材質(zhì)很難達到規(guī)范要求，而復(fù)合墻板面密度低，且由于內(nèi)部特殊結(jié)構(gòu)的作用，使其具有了很好的隔聲效果．因此用復(fù)合墻體作為高層建筑的填充墻體，不但質(zhì)輕，還能夠使建筑具有良好的隔聲性能，所以被作為高層建筑填充墻體的首選．

［1］ 鞠 珊. 加強對現(xiàn)代住宅建筑隔聲問題的重視[J]. 環(huán)境工程，2012，30(9)：465-467.

［2］ 任海清，江澤慧，費本華，等. 中國現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)住宅未來發(fā)展之路[J]. 木材工業(yè)，2006，20(2)：45-47.

［3］ 王 珊. 建筑隔聲減振與建筑材料[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，21(20)：248-249．

［4］ GB 50118—2010，民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范[S].

［5］ 董明磊. 聲學(xué)材料隔聲量測量系統(tǒng)的研究[D]. 上海：上海交通大學(xué)，2008.

［6］ GB/T 19889.3—2005，聲學(xué) 建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量第3部分 建筑構(gòu)件空氣聲隔聲的實驗室測量[S].

［7］ GB/T 19889.8—2006/ISO，聲學(xué) 建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量 第8部分 重質(zhì)標準樓板覆面層撞擊聲改善量的實驗室測量[S].

［8］ GB/T 50121—2005/ISO，建筑隔聲評價標準[S].

［9］ 王季卿. 建筑隔聲研究的進展[J]. 噪聲與振動控制，2007，33(10)：1-8.

［10］ 張樹燕. 輕質(zhì)墻體隔聲性能研究[D]. 西安：西安建筑科技大學(xué)，2009．

Testing and Analysis of Air Sound Insulation Performance of New Wall Materials

GUO Wan-jiang，ZHANG Song，DU Guo-feng，YANG Dan
(Tianjin Building Materials Product Quality Supervision and Inspection Center，Tianjin 300381，China)

The problem of residential building sound insulation has gradually received wide attention. This paper tests and analyzes the sound insulation performances of the commonly used different wall materials by the national standard. The result shows that the single light block walls and slat walls that are used as household walls are not up to the standard of the current specification for design of civil building sound insulation requirements，whereas the composite wall materials have superiority in terms of sound insulation performance.

sound insulation for building；new wall material；composite wall material

TU552

A

2095-719X(2014)01-0041-03

2013-09-24；

2013-11-12

郭萬江（1972—），男，天津人，天津市建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心高級工程師．