建筑玻璃隔聲性能及檢測方法研究

摘要：道路交通噪音嚴重影響著人們?nèi)粘Ｐ菹?，玻璃在建筑體中可起到隔聲功能，隨著建筑玻璃的逐漸發(fā)展，隔聲性能成為判定建筑玻璃質(zhì)量的關(guān)鍵因素。基于此，本文首先闡述了常見建筑隔聲玻璃種類，簡單介紹了檢測建筑玻璃隔聲性能的集中方法，并結(jié)合不同建筑玻璃種類展開隔聲性能檢測分析，旨在了解不同建筑玻璃隔聲性能，以期促進建筑隔聲玻璃高質(zhì)量發(fā)展，消除城市噪音危害。

關(guān)鍵詞：建筑玻璃;隔聲性能;檢測方法

引言：在現(xiàn)代化背景下，城市噪音主要由機動車尾氣、輪胎噪聲、汽車喇叭、發(fā)動機噪聲等構(gòu)成，可造成聽力損害及睡眠質(zhì)量下降，在長期噪音環(huán)境下可影響人們正常工作生活，因此提高建筑隔聲性能是極有必要的。建筑玻璃作為阻擋噪音的重要防線，玻璃在建筑隔聲系統(tǒng)中仍處于薄弱環(huán)節(jié)，隔聲效果遠低于隔聲墻板等，為全面提高建筑體隔聲性能，以建筑玻璃為突破口展開研究具有較強現(xiàn)實意義。

一、常見建筑隔聲玻璃種類

建筑玻璃可大致分為單片玻璃、夾層玻璃、真空玻璃等，夾層玻璃與真空玻璃均在雙層玻璃間填充隔聲材料增強隔聲性能，因此單片玻璃隔聲效果相對較弱。建筑夾層玻璃主要運用兩層玻璃間的高阻尼系數(shù)降低噪音聲波，削弱噪音振動傳遞，以此起到隔聲效果。真空玻璃通常作為隔熱玻璃使用，借助兩層玻璃間的真空層降低熱量傳遞，同時真空層可阻隔噪音聲波傳導(dǎo)，因此在當前建筑中，真空玻璃作為建筑隔聲處理的重要方式。近年來隨著人們對建筑隔聲的重視，各類新式隔聲玻璃研究逐漸完善，例如PVB夾膠玻璃、DEV隔音玻璃、棱鏡視窗等。夾膠玻璃主要作為安全玻璃進行應(yīng)用，其受到?jīng)_擊造成破碎時不會產(chǎn)生玻璃飛濺，在一定程度上可降低安全隱患，但在夾膠玻璃制作時人們發(fā)現(xiàn)運用PVB材料可起到隔音效果，結(jié)合其安全性能來看，PVB夾膠玻璃主要應(yīng)用在高層建筑及幕墻玻璃領(lǐng)域內(nèi)，但PVB夾膠玻璃具有顯著性缺點，當溫度降至10℃以下時，PVB夾膠玻璃則會硬化，繼而降低隔聲效果，此外PVB夾膠玻璃需使用硅酮膠進行收口，規(guī)避水泡、氣泡痕跡，起到延長PVB夾膠玻璃使用壽命的作用。DEV隔音玻璃是近年來新興建筑玻璃種類，主要運用DEVA中間膜延伸性能將不同共振系數(shù)的玻璃緊密貼合，當噪音聲波傳遞至建筑隔音玻璃時，則會在不同振幅下阻礙噪音聲波傳遞，因此完成隔音。棱鏡視窗是近幾年新興隔音玻璃組合，將DVE隔音玻璃按不同角度進行排列，起到轉(zhuǎn)變隔音聲波傳遞方向的作用，棱鏡視窗DVE隔音玻璃組合通常用于建筑觀察窗。在實際建筑中，新興玻璃種類并未大規(guī)模普及，因此本次主要研究單片玻璃、夾層玻璃、真空玻璃隔聲性能檢測。

二、建筑玻璃隔聲性能檢測方法

（一）隔聲室法

在建筑玻璃隔聲測試中，隔聲室法較為常見，主要運用隔音室降低周圍環(huán)境的影響，此方式在國內(nèi)外均為常用隔聲檢測方式，在隔聲室法測量檢驗時，需嚴格遵循標準規(guī)定進行，以此保障建筑玻璃隔聲性能檢測結(jié)果精準。在實際應(yīng)用中，隔聲室法存在一定缺陷，其由混響室、接收室、發(fā)射室組成，在不同規(guī)格的混響室內(nèi)檢測結(jié)果存在差異，由此可見運用隔聲室法測量建筑玻璃，受到測量儀器、邊緣密封等影響，此外接收室、發(fā)射室的環(huán)境模擬狀態(tài)同樣可影響檢測結(jié)果。在建筑玻璃運用隔聲室法檢測性能指標時，若調(diào)整接收器位置可造成檢驗結(jié)果不精準，同時隔聲室法隔音性質(zhì)檢驗需采用大規(guī)格設(shè)備試件，因此具有成本高、耗時高等缺陷，但在實際隔音性能檢測試驗中，隔聲室法仍為應(yīng)用最為廣泛的檢測方式。

（二）駐波管法

駐波管法以聲波傳播理論為基礎(chǔ)，將三維聲波轉(zhuǎn)為一維聲波，主要用于檢驗較小測試件玻璃隔音性能，其主要作為隔音室法的補充方法存在，具有檢驗快捷優(yōu)勢。但駐波管法缺點較為顯著，無法與噪音聲波吻合，僅可運用平面波垂直入射的方式完成檢驗，作為實驗數(shù)據(jù)而言，駐波管法效果較好，因其無法模擬實際外界環(huán)境，因此所測量數(shù)據(jù)并不可代表實際使用隔聲性能，但可將均采用駐波管法進行檢測的建筑玻璃種類進行橫向?qū)Ρ?，仍可判斷出不同建筑隔音玻璃性質(zhì)量。

（三）其他方法

除隔聲室法、駐波管法外，還可采用脈沖法、聲強法、拾振法等方式進行檢測。脈沖法主要應(yīng)用在開口玻璃材料隔音檢測中，通常用以測量住宅玻璃隔聲效果;聲強法通常用于檢驗噪聲源，運用聲強測量對建筑玻璃展開隔音研究;而拾振法主要借助振動差異完成隔聲性能檢測，通過實際數(shù)據(jù)反映噪音傳遞，以此了解建筑玻璃隔聲效果。在當前夾層玻璃中，為進一步提高隔音效果，則運用多孔材料完成夾層玻璃改良，在多孔材料應(yīng)用下噪音聲波被分散，以此起到增強隔聲性能的作用，在多孔材料夾層玻璃隔聲性能檢測時，還可運用遺傳算法進行逆推，運用JCA模型測算出多孔材料孔隙率及流阻率，以此判斷聲波入射時的吸聲參數(shù)，繼而推算出多孔材料夾層玻璃隔聲性能，此方式應(yīng)用環(huán)境有限，僅可用于測量多孔材料夾層玻璃隔聲性能。

三、建筑玻璃隔聲性能檢測分析

（一）單片玻璃隔聲檢測分析

為更便捷高效的完成單片玻璃隔聲性能檢測，本次采用駐波管法進行實際檢測分析，其所使用樣本較小，更有助于實際操作。駐波管規(guī)格為60mm內(nèi)徑，其中受聲管、發(fā)聲管長度均為50cm，主要運用四傳聲器法展開研究，可將傳聲器與電腦終端相連接，實現(xiàn)可視化數(shù)據(jù)顯示，在建筑玻璃隔聲檢測時，需將傳聲器與受聲管放置于同一水平面，并保持平行狀態(tài)。本次實驗檢測樣品為單片玻璃，其在建筑行業(yè)應(yīng)用最廣，為提高檢測嚴謹性，本次單片玻璃實驗樣品采取不同厚度，便于發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在隔聲規(guī)律。測量時需將單片玻璃實驗樣品放置于駐波管內(nèi)，完成固定后展開傳聲器校準工序，為降低傳聲器誤差，需交換傳聲器進行多次測量，若多次測量結(jié)果一致，則證明傳聲器精確。

圖1為本次駐波管法檢測建筑玻璃隔聲性能結(jié)果，根據(jù)圖1不難發(fā)現(xiàn)，隨實驗樣品玻璃厚度的增加，隔聲量呈上升趨勢，經(jīng)過計權(quán)計算后，2mm、3mm、4mm、5mm建筑玻璃隔聲量分別為25.1dB、28.0dB、30.8dB、34.7dB，隨厚度增加隔聲量提升。為便于檢測分析，以圖1折線峰值、谷值為界限劃分為三個區(qū)域。第一個區(qū)域為測試頻率低于低谷谷值，此時不同厚度建筑玻璃隔聲量折線基本處于重合狀態(tài)，由此可判定建筑玻璃隔聲量在第一區(qū)域內(nèi)不受厚度影響，但通過低谷谷值可知，此節(jié)點易出現(xiàn)初步隔聲量分化，例如：2mm厚度建筑玻璃在低谷處隔聲量僅為13.0dB，而5mm厚度建筑玻璃在低谷處隔聲量為20.0dB。此外2mm、3mm、4mm、5mm建筑玻璃隔聲量折線達到谷值時頻率存在差異，該差異主要由于小樣本建筑材料固定時，所受夾持力存在不同，相較于大樣本建筑玻璃，則會出現(xiàn)谷值偏移情況，但并未對建筑玻璃隔聲性能有所影響，但為降低夾持力阻礙，在實驗過程中需控制固定力度，本次實驗采用松夾持方式展開性能檢測，最大程度降低外界阻礙。第二個區(qū)域為谷值與峰值間階段，此時不同厚度建筑玻璃樣本隔聲量均處于上升狀態(tài)，通過折線斜率不難看出，此時建筑玻璃隔聲量增長速度較快，且不同厚度建筑玻璃隔聲量折線間空隙較大，因此為提高單片建筑玻璃隔聲性能，可提高建筑玻璃厚度。峰值結(jié)束后建筑玻璃折線進入第三區(qū)域，此時隔聲量根據(jù)不同厚度表現(xiàn)出折線差異，2mm厚度建筑玻璃隔聲量下降較快，3mm、4mm、5mm建筑玻璃均處于部分平衡后逐漸下降，不同厚度的建筑玻璃隔聲性能差異得以表現(xiàn)，為提高建筑體隔音效果，若采用單片玻璃，需盡量選取厚度較大的玻璃。

（二）夾層板玻璃隔聲檢測分析

夾層玻璃相較于單片玻璃而言，其隔音效果極大提高，夾層建筑玻璃中夾層材料阻尼系數(shù)是影響隔音效果的重要指標，不同規(guī)格的夾層材料將產(chǎn)生不同阻尼系數(shù)，從實驗角度來看，夾層材料厚度可直接影響建筑玻璃隔聲量。本次研究中通過對比不同厚度夾層展開隔聲性能分析，所采用夾層材料厚度分別為0.63mm、1.25mm、1.88mm，夾層玻璃總厚度為3mm。結(jié)合圖2來看，0.63mm、1.25mm、1.88mm三種厚度夾層的隔音量區(qū)別不大，僅在折線低谷谷值處存在差異，1.88厚度夾層材料谷值明顯高于0.63mm、1.25mm夾層規(guī)格建筑玻璃，因此若追求高隔音效果，需盡量選取高厚度夾層材料的建筑玻璃，但若建筑隔聲標準一般，則可選擇成本低建筑玻璃，用以控制成本。

結(jié)合當前夾層玻璃發(fā)展來看，可選用多孔材料提高建筑玻璃隔聲效果，多孔材料的應(yīng)用分散城市噪音傳播。多孔材料夾層玻璃憑借其流阻率、多孔材料位置影響隔聲效果。以流阻率為變量進行多次實驗，其結(jié)果表明，流阻率高的多孔材料夾層建筑玻璃較為穩(wěn)定，且在高頻率狀態(tài)下顯著高于低流阻率建筑材料，但整體隔聲量數(shù)據(jù)并未存在太大差異，但相較于傳統(tǒng)夾層玻璃而言，多孔材料夾層建筑玻璃隔聲量在500Hz、1000Hz時分別為40.0dB、58.8dB，而圖2中普通夾層玻璃處于500Hz、1000Hz，隔聲量分別為24.0dB、40.0dB，明顯高于普通膠體夾層材料。以多孔材料夾層位置為變量來看，多孔材料處于夾層左側(cè)時，隔聲量效果低谷較多，隔聲效果不佳，而多孔材料處于夾層中間與夾層兩邊時，建筑玻璃隔聲量較為穩(wěn)定，且低谷較少，夾層中間與夾層兩邊兩種位置情況均屬于平均分布，因此不難看出，將多孔材料應(yīng)用到夾層玻璃中時，需實現(xiàn)多孔材料均勻分布，以此保障隔音效果穩(wěn)定。

（三）真空玻璃隔聲檢測分析

真空玻璃主要憑借真空優(yōu)勢提升自身隔聲效果，本次研究中采取轉(zhuǎn)移矩陣法測真空玻璃隔聲性能，經(jīng)過實驗檢測后發(fā)現(xiàn)，在真實環(huán)境下，真空玻璃并非如預(yù)期般起到噪音高度隔絕，隨著噪音聲波頻率的升高，可對真空玻璃中真空層造成破壞，繼而影響到建筑玻璃實際隔聲效果，因此在與單片玻璃、夾層玻璃隔聲性質(zhì)對比中，由于真空玻璃不穩(wěn)定性，其隔聲性質(zhì)稍弱于夾層玻璃。

結(jié)束語：綜上所述，經(jīng)過單片玻璃、夾層玻璃、真空玻璃隔聲性能檢測對比后發(fā)現(xiàn)，夾層玻璃隔聲性能最佳，當夾層玻璃夾層材料由傳統(tǒng)膠片材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫撞牧虾螅瑒t多孔材料夾層建筑玻璃隔聲效果再次提高，結(jié)合三種應(yīng)用最為廣泛的玻璃來看，建筑玻璃隔聲性能與厚度密切相關(guān)，而夾層玻璃隨時代發(fā)展，夾層材料得到創(chuàng)新，因此夾層材料性質(zhì)亦可影響隔聲效果。

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作者簡介：

崔燦（1986.10—），男，漢族，籍貫：安徽蚌埠人，蚌埠產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，工程師，碩士學(xué)位，專業(yè)：材料學(xué)

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