輕質(zhì)隔墻隔聲性能的影響因素及如何攻克的研究

與傳統(tǒng)的混凝土和砌體結(jié)構(gòu)相比，輕質(zhì)隔墻具有施工方便、輕質(zhì)高強(qiáng)、延性好、易于拆卸、可回收利用等優(yōu)勢，一大批具有保溫、耐火、耐水、隔音等功能的輕鋼龍骨隔墻已形成系列化的產(chǎn)品。人們在追求內(nèi)熱舒適的同時，對聲環(huán)境也提出相應(yīng)的要求，在輕質(zhì)隔墻的推廣應(yīng)用中，隔聲一直都是難以攻克的問題，本文從輕質(zhì)隔墻的結(jié)構(gòu)出發(fā)，系統(tǒng)的比較和闡述輕質(zhì)隔墻隔聲性能的影響因素，從而提出一些可以提高隔聲性能的有效措施。

輕質(zhì)隔墻在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用前景及隔聲要求

1.輕質(zhì)隔墻在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用前景

近代以來，建筑方式不斷發(fā)展，以框架結(jié)構(gòu)為代表的現(xiàn)代建筑成為主流。而輕質(zhì)隔墻因其占用資源較少、能耗低、可規(guī)?；a(chǎn)、可回收利用，適應(yīng)現(xiàn)代建筑的發(fā)展等優(yōu)勢迅速淘汰磚砌墻體并占領(lǐng)市場。

2.各類建筑對隔聲的要求

據(jù)圣戈班亞洲聲學(xué)中心的測試，常規(guī)的輕鋼龍骨紙面石膏板墻體的實驗室空氣聲隔聲量為52dB，該墻體由C型75mm豎向龍骨和雙面雙層12mm紙面石膏板組成，內(nèi)填50mm玻璃棉。

據(jù)《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》GB50118-2010，商業(yè)用途的房屋隔聲要求是≤55dB，學(xué)校、辦公室等空間的隔聲量需要≤45dB，酒店客房的隔聲量需要≤40dB，一些有特殊功能的房間隔聲要求更甚。

傳統(tǒng)隔墻的做法遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到規(guī)范要求，為輕質(zhì)隔墻得以推廣，需進(jìn)一步的提高輕質(zhì)隔墻的隔聲性能。

輕質(zhì)隔墻結(jié)構(gòu)及隔聲性能影響

1.輕質(zhì)隔墻墻體結(jié)構(gòu)及功能

輕質(zhì)隔墻通常采用雙面墻板結(jié)構(gòu)，即我們通常所說的“板+龍骨+板”的結(jié)構(gòu)，每面的墻板一般分為單層板和雙層板；龍骨為間隔排布，使龍骨間產(chǎn)生空腔，起到隔聲效果，一般而言空腔越大，隔墻的隔聲性能越好；為進(jìn)一步提高輕質(zhì)隔墻的隔聲性能，會選擇在龍骨間形成的空腔中填隔音棉；

（1）龍骨

龍骨是輕質(zhì)隔墻的核心結(jié)構(gòu)，起到支撐和穩(wěn)定墻體的作用；龍骨根據(jù)材質(zhì)一般分為木龍骨和輕鋼龍骨，早期的室內(nèi)裝飾中木龍骨的使用比較普遍，但相比輕鋼龍骨，木龍骨耐火性能差、耐久度差和隔聲性能差的問題逐漸暴露，在現(xiàn)代室內(nèi)裝飾中已經(jīng)基本被輕鋼龍骨取代，我們將著重分析輕鋼龍骨。

輕鋼龍骨根據(jù)厚度的不同一般分為50mm、75mm和100mm，根據(jù)形狀可分為C型和M型減震龍骨。

（2）墻板

墻板是輕質(zhì)隔墻系統(tǒng)的面層，墻板一般特指紙面石膏板，紙面石膏板根據(jù)厚度分類一般分為9.5mm、12mm和15mm；石膏板可單層使用也可雙層或多層疊加使用。

（3）內(nèi)填棉

內(nèi)填棉是輕質(zhì)隔墻系統(tǒng)的非核心結(jié)構(gòu)，可根據(jù)實際填放或不放；常見的內(nèi)填棉有巖棉和玻璃棉，一些有防火要求的墻體一般會填防火巖棉。

2.理論影響因素

（1）材料密度

通過實驗室的實驗得出，輕質(zhì)隔墻系統(tǒng)的隔聲存在一個普遍的規(guī)律，即紙面石膏板的密度越大，輕質(zhì)隔墻的隔聲效果越好。對于單層密致勻?qū)崏?，密度每增加一倍，隔聲量在理論上增?dB；根據(jù)此實驗結(jié)果，我們可以得出增加板的層數(shù)或厚度可以獲得隔聲性能的提高。

（2）共振頻率

任何物體都有一個固定的共振頻率，輕質(zhì)隔墻系統(tǒng)也不例外， 當(dāng)聲波的頻率和墻體的共振頻率一致時，墻體整體產(chǎn)生共振，輕質(zhì)隔墻產(chǎn)生共振后，隔聲性能將大大下降。

人耳能聽到的聲波頻率范圍為20HZ～20000HZ，音頻越接近極限值，人耳越不敏感；根據(jù)物體的共振特點(diǎn)，墻體越厚重，共振的頻率越低，當(dāng)共振頻率低于100Hz時，隔聲效果將大大提高，一般設(shè)計輕鋼龍骨紙面石膏板隔墻時，應(yīng)使共振頻率盡量低于100Hz。

常規(guī)使用的12mm和15mm兩種紙面石膏板存在不同共振頻率。12mm紙面石膏板面密度為10Kg/m2，15mm紙面石膏板面密度約12Kg/m2。15mm厚的紙面石膏板墻的共振頻率基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)件隔聲性能影響較小。但對于12mm板構(gòu)造100Hz附近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，主要是因共振頻率的原因，而在共振頻率以外200Hz、250Hz處的隔聲量接近，這是因為阻尼控制。

（3）共振吻合效應(yīng)

當(dāng)觸發(fā)物體振動的頻率等于物體自身的固有頻率時，物體振幅最大。聲波接觸墻板后，墻板除了垂直方向的受迫振動以外，還有沿著板面方向的受迫彎曲振動。在某個特定頻率以上，受迫彎曲振動將和板固有的自由彎曲振動相吻合，這時板就非常順從地跟隨入射聲彎曲，造成聲能大量地透射到另一側(cè)去，形成隔聲量的低谷，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。

理論和實驗均表明，輕、薄、柔的墻吻合頻率高，吻合效應(yīng)弱；厚、重、剛的墻吻合頻率低，吻合效應(yīng)強(qiáng)。12mm、15mm紙面石膏板的吻合頻率分別為3.15KHz和2KHz左右。12mm板在3.15KHz處的隔聲量產(chǎn)生下降，15mm板在2KHz處的隔聲量下降更為嚴(yán)重，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。雙層相同的板疊合的吻合頻率吻合頻率和單層板基本等同，但吻合效應(yīng)更加劇烈，吻合谷會變得更深。雙層板的劇烈吻合效應(yīng)是非常明顯的，會造成雙層15mm板構(gòu)造的隔墻隔聲量反倒低于雙層12mm板的隔墻。一層12mm和一層15mm板疊合的隔墻比雙層15mm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。

雙層板的墻體如果使用不同厚度的板進(jìn)行疊合，吻合谷將彼此錯開，且每個吻合谷都較淺，對隔聲性能有利。

（4）音橋

在制作輕鋼龍骨隔墻系統(tǒng)的時候，通常是石膏板直接用螺絲固定在龍骨上，這時受聲一側(cè)板的振動會通過龍骨傳到另一側(cè)板，這種像橋一樣傳遞聲能的現(xiàn)象被稱為音橋。音橋越多、接觸面積越大、剛性連接越強(qiáng)，音橋現(xiàn)象越嚴(yán)重，隔聲效果越差。對于輕鋼龍骨薄板墻，為了減少音橋，獲得更高的隔聲量，有時將龍骨結(jié)構(gòu)做成錯列結(jié)構(gòu)和雙層結(jié)構(gòu)。

（5）設(shè)備孔洞及縫隙

現(xiàn)代室內(nèi)裝飾對室內(nèi)的電氣和智能化的要求越來越高，輕質(zhì)隔墻不可避免的會安裝各種各樣的設(shè)備，但隔墻上如出現(xiàn)縫隙和孔洞，會大大降低隔墻的隔聲性能。假如隔墻墻體本身的隔聲量達(dá)到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。為盡量減少墻體的縫隙和孔洞，一般雙層墻板需要錯位安裝，單層墻板的必須要膩?zhàn)庸纯p。

（6）施工及其它等因素

除理論上的影響因素以外，室內(nèi)裝飾現(xiàn)場情況往往錯綜復(fù)雜，設(shè)計、施工、整體結(jié)構(gòu)等方面的疏漏均會對墻體的隔聲性能造成影響，有些因素有時造成紙面石膏板隔墻隔聲量下降嚴(yán)重。

墻板與墻板之間空腔內(nèi)填棉不飽滿，或棉釘粘合不牢固，過段時間后棉體下墜，造成出現(xiàn)填棉縫隙。嚴(yán)重時會引起3-5dB隔聲量的下降。

隔墻外框和房屋結(jié)構(gòu)剛性連接，未按規(guī)定墊入彈性墊條，結(jié)構(gòu)受荷變形或結(jié)構(gòu)振動，造成板縫開列，形成縫隙漏聲。

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)定要求做內(nèi)嵌石膏板盒隔聲處理，造成隔聲薄弱環(huán)節(jié)；甚至隔墻兩邊電器盒對裝不做任何處理，都大大降低隔聲性能。

在實際建筑物中，兩個房間除了隔墻傳聲外，還有其他途徑引起聲音從一個房間進(jìn)入另一個房間，這些途徑的傳聲稱為側(cè)向傳聲，如地面結(jié)構(gòu)、側(cè)墻結(jié)構(gòu)、門窗、管道風(fēng)道傳聲等。有些吊頂?shù)拇蠓块g用石膏板隔墻分隔成一些小間，因先做的吊頂，隔墻只做到吊頂下沿，沒有延伸到結(jié)構(gòu)樓板底，出現(xiàn)吊頂內(nèi)的側(cè)向傳聲，造成房間實際隔聲量比隔墻隔聲量低很多。

改善輕質(zhì)隔墻隔聲性能的措施

1.設(shè)計措施

（1）選擇減震型龍骨

龍骨的彈性越好隔聲性能越好， 尤其低頻隔聲量有顯著提高。如采用M型減振龍骨， 計權(quán)隔聲量可以提高 1～2db。龍骨越寬，即空腔越大隔聲性能越好， 100龍骨比 75 龍骨計權(quán)隔聲量提高 1db 左右。安裝墻板的螺絲釘釘距越稀疏， 隔聲性能越好， 稀疏的釘距使墻板連接的剛性變差， 據(jù)測定， 300mm 的釘距比 250mm 的釘距計權(quán)隔聲量提高 0.5db 左右， 但釘距不能過于稀疏， 應(yīng)保證墻體的強(qiáng)度。

（2）提高墻板密度

輕質(zhì)隔墻墻板的密度越大，隔聲性能越好，因此在選擇石膏板時應(yīng)盡量選擇密度較大的石膏板，不同類型的石膏板密度也不相同，防火紙面石膏板密度大于耐水紙面石膏板大于普通紙面石膏板，防火型紙面石膏板為隔音墻體的首選。

（3）不同墻板組合避免吻合效應(yīng)

在設(shè)計采用雙層石膏板的隔墻中，為避免吻合效應(yīng)大發(fā)生，可選擇兩種不同厚度的板材疊加施工，一層9.5mm石膏板加一層12mm石膏板的隔聲性能要優(yōu)于雙層12mm石膏板，在提高墻體隔聲性能的同時降低了墻體的厚度和材料成本。

（4）減少音橋

輕鋼龍骨石膏板隔墻，為減少音橋，獲得更高的隔聲量，可以將龍骨的結(jié)構(gòu)做成錯列結(jié)構(gòu)或者雙層結(jié)構(gòu)。

錯列結(jié)構(gòu)是豎龍骨錯列分立，兩邊板不同時固定在一根龍骨上，天地龍骨共用一套；理論上，錯列龍骨結(jié)構(gòu)的雙面單層墻和雙面雙層墻隔聲量比普通龍骨同結(jié)構(gòu)的隔墻提高2-3dB，是音橋減弱了的緣故。

雙層結(jié)構(gòu)是天地龍骨和豎龍骨分別做兩層，中間無任何連接，板固定在各自龍骨上，比單層普通龍骨隔墻可以提高7-8dB。

（5）合理選用內(nèi)填棉

內(nèi)填玻璃棉的厚度和容重越大， 吸聲效果越好， 由于聲音在空腔來回反射多次而消耗， 即使每次反射吸聲較小， 多次反射的積累效果也非常大， 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， 但是， 2.5cm 以下、 不足16kg/m3的離心玻璃棉由于過于稀松， 吸聲性能太差， 會使隔聲量下降 2～3db。

空腔中的棉不能滿填，會造成棉將兩層墻板連接在一起出現(xiàn)音橋， 使隔聲性能下降。填棉時， 應(yīng)盡量保證棉體兩邊不同時接觸板材，防止音橋。 實驗表明， 滿填棉隔聲性能將下降 1-3db。

2.施工措施

（1）隔墻與結(jié)構(gòu)間增加橡膠墊層

為了防止石膏板墻和原結(jié)構(gòu)之間的縫隙，同時降低地面結(jié)構(gòu)傳聲、側(cè)墻結(jié)構(gòu)傳聲等因素，通常在墻體四周安裝龍骨時墊入橡膠墊層。橡膠墊層的厚度不應(yīng)小于5mm，橡膠墊層應(yīng)先用膠水固定于結(jié)構(gòu)上或龍骨背面。

（2）墻板錯位安裝及膩?zhàn)庸纯p

采用雙層墻板的隔墻，在第一層墻板安裝完成后，第二層板板縫應(yīng)與第一層板的板縫錯開，第一層板可以不勾縫，但第二層板表面應(yīng)采用膩?zhàn)庸纯p，且縫隙處應(yīng)貼紙帶；采用單層板的隔墻表面必須勾縫并貼紙帶，否則隔聲量將會下降12-17dB。

（3）設(shè)備面板錯位安裝

遇到輕質(zhì)隔墻表面有較多設(shè)備面板的情況時，設(shè)備底盒必須與基層的龍骨固定，且固定點(diǎn)不低于兩個；當(dāng)墻體相同位置兩側(cè)均有設(shè)備面板時，建議錯位安裝，以免墻面直接穿孔導(dǎo)致隔聲性能劇烈下降。

結(jié)論

綜上所述，相比于常規(guī)的C75輕鋼龍骨石膏板隔墻，進(jìn)一步提高輕質(zhì)隔墻的隔聲性能是可行的，使用減振性能更好的輕鋼龍骨；采用不同面密度的墻板組合；規(guī)范合理的施工等措施是行之有效的。相信隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，輕質(zhì)隔墻在材料、設(shè)計、施工方面的日趨完善，其隔聲性能還會有大幅度的提升，未來全面取代砌塊墻體將成為現(xiàn)實。

作者簡介：楊國鵬（1990-），男，本科，初級工程師，從事工作：室內(nèi)建筑裝修。