裝配式ALC復合墻體隔聲性能實驗研究

丁杰，楊慧君，魏彬

(蘇州旭杰建筑科技股份有限公司，江蘇蘇州215022)

裝配式ALC復合墻體隔聲性能實驗研究

丁杰，楊慧君，魏彬

(蘇州旭杰建筑科技股份有限公司，江蘇蘇州215022)

ALC板材是一種新型輕質(zhì)板材,將其用于建筑中，可以減輕結構的荷載，降低建筑造價。然而,單一輕質(zhì)材料的墻體隔聲性能難以達到設計要求。進行了內(nèi)填巖棉層的雙層ALC板復合墻隔聲實驗，獲得了在各主要頻段的隔聲量數(shù)據(jù)。結果表明：采用此種構造的復合墻，其隔聲性能較相同厚度或相近面密度的ALC板墻更為優(yōu)越；內(nèi)填巖棉層使ALC板復合墻體在高頻段的隔聲性能提升明顯；選取等厚的雙層ALC板所得的復合墻體吻合效應仍較為明顯。

ALC板；復合墻體；隔音性能

0 引言

在傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑中，內(nèi)墻一般為180～200 mm厚鋼筋混凝土墻，其隔聲性能較好[1]。而在現(xiàn)代建筑中，輕質(zhì)加氣混凝土(ALC)板材因其自重輕、表面平整度好、安裝方便、降低建筑造價等優(yōu)勢，得到廣泛的應用[2]。但正是由于其密度較低，僅用單層ALC板建造的隔墻往往隔聲性能難以達到使用要求。

目前學者對于單層板及不同結構雙層板的隔聲特性已開展了一些研究[3-5]，形成了質(zhì)量定律等隔聲定律，對薄板龍骨組合墻也有一定研究[6-8]，而對于ALC板這樣的低密度材料的隔聲性能，研究較少。

基于以上情況，本文進行了由ALC板構成的復合型墻體隔聲性能實驗，獲得了不同頻段下的隔聲量數(shù)據(jù)。

1 實驗概況

1.1 試件設計

實驗試件尺寸為4 m×2.5 m×0.2 m。構造為兩層75 mm厚的ALC板，中間填充50 mm厚的巖棉層。試件截面圖見圖1，總厚度為200 mm。

圖1 復合墻截面圖(單位：mm)

實驗所用ALC板為預制板材，單塊預制板尺寸為2.5 m×0.6 m×0.075 m。安裝時先逐塊安裝一側(cè)的ALC板材，同時用鋼釘將巖棉滿貼在ALC板墻面上，螺釘間距為400 mm。接著安裝另一側(cè)ALC板材。ALC板之間的板縫表面用專用勾縫劑勾平，試件四周用水泥砂漿封堵。所有工藝均與實際工程中的安裝工藝相同。

1.2 實驗方法

本次隔聲實驗在同濟大學聲學研究所隔聲

室進行，如圖 2所示。實驗聲源室體積為108 m3，接收室體積為110 m3。所測復合墻體安裝在兩個測試室中間的洞口處，檢測面積為10 m2。實驗時室內(nèi)溫度為10 ℃，相對濕度為89%。

圖2 實驗概況

實驗根據(jù)中華人民共和國國家標準《聲學 建筑和建筑構件隔聲測量 第3部分：建筑構件空氣聲隔聲的實驗室測量》(GB/T 19889.3—2005/ISO 140-3：1995)[9]進行測量。單值評價標準根據(jù)《建筑隔聲評價標準》(GB/T 50121—2005)[10]得到。

1.3 實驗結果

實驗所測得的試件在各頻段的隔聲量見表 1。按照文獻[10]的空氣聲隔聲單值評價量的評價結果為：Rw(C;Ctr)=51(-3;-6) dB。

表1 實驗結果

2 隔聲性能分析

2.1 預制ALC復合墻體隔聲性能

圖3給出了試件的隔聲量-頻率曲線(實驗值)，其中橫坐標頻率為以10為底的對數(shù)坐標。從曲線中可以看出，在低頻段內(nèi)，試件的隔聲量總體上隨聲源頻率的升高而增大，符合質(zhì)量定律；在630 Hz時，隔聲量出現(xiàn)極低點，范圍在500～800 Hz頻段，處在吻合效應區(qū)；隨著頻率繼續(xù)升高，聲源頻率過了吻合效應區(qū)，板的彎曲振動剛度隨頻率升高逐漸增大，成為聲阻抗率的主要貢獻者，此時隔聲量繼續(xù)隨頻率增大而增大。

圖3 不同墻體隔聲量-頻率曲線

雖然試件為復合墻體，但由于雙層ALC板厚度、材料均相同，兩層的板材具有相同的吻合頻率，因此在疊加使用后，復合墻體的吻合效應仍較為明顯，且吻合頻率理論上與單層ALC板較為接近。理論公式[11]為

(1)

式中：fc為吻合頻率；c為空氣中聲速；h為薄板厚度；ρm為薄板密度；E為彈性模量；σ為泊松比。

根據(jù)式(1)可計算得75mm厚的ALC板的理論吻合頻率為566Hz，與實驗的吻合頻率較為接近。存在偏差的原因可能是實際工程中構件配筋、邊界條件和材料離散性等因素的影響。

2.2 與單層墻隔聲量對比

巖棉層密度較低，對整體復合墻面密度影響較小，因此圖3給出了200mm厚預制ALC板以及150mm厚預制ALC板的隔聲量-頻率曲線以作對比。由于200mm厚和150mm厚ALC板厚度較大，由式(1)可以看出，墻體厚度越大，其吻合頻率越低。計算可得200mm厚ALC板吻合頻率為212Hz，150mm厚ALC板為283Hz。而由于在低頻段內(nèi)，墻體隔聲量本就偏低，因此其吻合效應不明顯。

200mm厚預制ALC板的整體厚度與實驗試件相同，其隔聲單值評價結果為49.7dB。通過對比圖3曲線可以發(fā)現(xiàn)，除了在試件的吻合效應區(qū)，試件在其余各頻段的隔聲量均大于200mm厚ALC板，尤其在高頻段內(nèi)，試件隔聲量提高較為明顯。這是由于巖棉結構的存在，聲波穿過時引起空隙間空氣振動，因摩擦、空氣的黏滯阻力和空隙間空氣與纖維之間的熱傳導等原因，使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能被吸收[12]，而高頻聲波在一定厚度的巖棉層中震動次數(shù)更多，故能量損耗更大。150mm厚預制ALC板的整體面密度為97.5kg/m2，與實驗試件102.5kg/m2較為接近，僅相差5%(巖棉密度取100kg/m3)，其隔聲單值評價結果為41dB，比實驗試件隔聲量低10dB。若僅靠提高面密度，根據(jù)質(zhì)量定律，目標提高隔聲量10dB，需將墻體厚度增大到原來的3倍。

3 結論

通過進行預制ALC復合墻體的隔聲實驗，可得如下結論：

內(nèi)填巖棉的雙層ALC板復合墻體，其隔聲性能較相同厚度的ALC墻或相近面密度的ALC墻更為優(yōu)越。200mm厚的復合墻體隔聲單值評價可達51dB。

內(nèi)填巖棉層使ALC板復合墻體在高頻段的隔聲性能提升明顯。

選取等厚的雙層ALC板所得的復合墻體吻合效應仍較為明顯，吻合效應區(qū)頻率與理論公式計算值較為接近。

[1]崔承勛.雙層輕質(zhì)板結構隔聲量的實驗研究[J].建筑科學,2011(10):63-69.

[2]牛培棟,丁亮,譚斌,等.ALC墻板的施工技術研究[J].青島理工大學學報,2011(6):129-132.

[3]MULHLLAND K A,PRICE A J.Transmission loss of multiple panels in a random incidence field[J].Journal of the Acoustical Society of America,1963,43(6):1432-1435.

[4]杜功煥,朱哲民,龔秀芬.聲學基礎[M].南京：南京大學出版社,2001:214-226.

[5]馮瑀正.輕結構隔聲原理與應用技術[M].北京:科學出版社,1987:11-70.

[6]王季卿.提高輕板隔墻隔聲性能的實驗研究[J].同濟大學學報,1981(2):79-91.

[7]顧檣國,王季卿.彈性聯(lián)接對鋼龍骨輕板隔墻隔聲量的影響[J].聲學學報,1983(1):1-13.

[8]STANLEY D,GATLAND H.Light weight partition design for residential and commercial buildings[J].Sound & Vibration,2005,39(12)：12-17.

[9]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.聲學 建筑和建筑構件隔聲測量 第3部分：建筑構件空氣聲隔聲的實驗室測量：GB/T 19889.3—2005/ISO 140-3:1995[S].北京:中國標準出版社,2005.

[10]中華人民共和國建設部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.建筑隔聲評價標準：GB/T 50121—2005 [S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.

[11]何琳,朱海潮,邱小軍,等.聲學理論與工程應用[M].北京:科學出版社,2007：178-184.

[12]祝燕平,于偉東.簡述裝飾織物吸聲隔音性能的應用與研究[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2000(6):24-27.

責任編輯：唐海燕

Experiment on Sound Insulation Performance of Fabricated ALC Composite Wall

DING Jie,YANG Huijun,WEI Bin

(Suzhou Jcon Building Technology Co.,Ltd.,Suzhou 215022)

Autoclaved lightweight concrete (ALC) panel is a new kind of lightweight building board.ALC panel is applied in architecture to reduce the load of structure and save the construction cost.However,sound insulation performance of a single wall can hardly meet design requirement.An experiment was carried out on sound insulation of a composite wall of double layers of ALC panel filled with rock wool.Sound reduction indices at different frequency bands were obtained.The results show the composite wall has a better sound insulation performance compared with single ALC panel wall of same thickness or surface density.Rock wool greatly improves the sound insulation performance of the composite wall at the high frequency band.Coincidence effect of the composite wall is obvious when two layers of ALC panel are of the same thickness.

ALC panel;composite wall;sound insulation performance

10．3969/j．issn．1671?0436．2016．06．004

2016- 08- 17

丁杰(1977— )，男，高級工程師。

TU112

A

1671- 0436(2016)06- 0018- 03