住宅樓面保溫隔聲一體化設(shè)計與驗證

王俊賢，李慧，姚鐘瑩，曹麗榮 ，任祿

（1.安徽省施工圖審查有限公司，安徽 合肥 231299；2.國家建筑節(jié)能產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，安徽 合肥 230601；3.安徽省建筑設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230041）

0 引言

自國家實施建筑節(jié)能以來，建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能提高，能耗降低，室內(nèi)熱環(huán)境改善。但對于層間樓板的保溫隔聲問題，雖國內(nèi)聲學研究機構(gòu)曾進行過大量試驗研究，成果頗豐；國家有關(guān)設(shè)計標準也早已有了規(guī)定，但因種種原因，實際應(yīng)用不多。

隨著國家綠色建筑、健康建筑的推進和實踐，黨和政府對人民生活福祉的關(guān)懷及人民對美好生活的向往，在改善人們居住條件的同時，進一步改善室內(nèi)熱環(huán)境，解決長期懸而未決的住宅樓面撞擊噪聲干擾的問題，被提到了議事日程。

1 樓面保溫隔聲概況

1.1 現(xiàn)狀

建筑節(jié)能進入第三階段，建筑熱工要求提高，外保溫層加厚，室內(nèi)熱環(huán)境獲得進一步改善。但占每個住戶圍護體總面積約60%的上下層樓板，因無保溫層而傳遞的冷、熱量會明顯影響用戶的總能耗；而剛性的樓板又是各種惱人的撞擊噪聲（物體掉落，桌椅拖動，兒童跑跳，敲擊物件……）的良好傳聲構(gòu)件，對人們的生活、學習、工作產(chǎn)生干擾，甚至引起鄰里間的矛盾。

1.2 樓面保溫隔聲措施

在樓板上滿鋪低導熱系數(shù)的保溫材料，熱阻增加，冷熱能量傳遞減少，用能下降。當保溫材料具有彈性且與剛性護面層結(jié)合時，既節(jié)能降耗又可降低上層樓面的撞擊噪聲級，成為集保溫與隔聲為一體的樓面系統(tǒng)，此即是被學界一致推薦的可有效隔絕樓面撞擊噪聲的浮筑隔聲系統(tǒng)。

1.3 提高浮筑樓面保溫隔聲性能的途徑

樓面的熱工性能可按《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》（GB50176）中的熱工公式進行計算，保溫層達到一定厚度，熱工性能提高，降耗效果明顯。

浮筑樓面隔聲系統(tǒng)的撞擊聲改善量，可用經(jīng)驗公式估算：

ΔL=40lg f/f（f≥f）

式中：ΔL——浮筑樓面隔聲系統(tǒng)撞擊聲隔聲改善量，dB；

f——浮筑樓面防護層與保溫隔聲墊層系統(tǒng)的共振頻率，Hz；

f——撞擊噪聲頻率，Hz。

防護層與保溫隔聲墊層系統(tǒng)的共振頻率f可用下式估算：

式中：E——保溫隔聲墊層（板）的彈性模量，MPa；

m——防護層的面密度，kg/m；

d——保溫隔聲墊層（板）的厚度，m。

由此可見，保溫隔聲墊層（板）的彈性模量一定時，增加墊層的厚度或防護層的面密度，共振頻率降低；共振頻率越低，撞擊聲隔聲改善量越大。

王季卿先生曾在浮筑樓面隔聲機理研究時指出，樓面隔聲系統(tǒng)的防護層（包括飾面層）與建筑結(jié)構(gòu)間存在剛性連結(jié)時（即存在“聲橋”），撞擊噪聲波通過這些連結(jié)點（或面）向相鄰房間傳遞，會明顯降低系統(tǒng)的隔聲性能，隔聲量損失將達10～17dB。因此，浮筑樓面隔聲系統(tǒng)的面層與結(jié)構(gòu)構(gòu)件間應(yīng)避免出現(xiàn)豎向或側(cè)向的“聲橋”，見圖1。

圖1 浮筑樓面聲橋傳聲示意圖

2 保溫隔聲材料選擇和構(gòu)造

樓面保溫隔聲，應(yīng)選擇導熱系數(shù)低，質(zhì)輕而有彈性，能承受樓面荷載且變形小，同時滿足防火低煙、環(huán)保低毒的材料。本省在編制地方標準《民用建筑樓面保溫隔聲工程技術(shù)規(guī)程》（DB34/T3468-2019）的過程中，通過調(diào)研、試點、比較，選擇了生產(chǎn)工藝成熟、性能穩(wěn)定、價格適中的石墨聚苯乙烯、橡塑、玻璃棉、改性聚丙烯等4種材料，其板材的性能指標見表1。

根據(jù)保溫隔聲原理，浮筑樓面構(gòu)造中，用作保溫層的隔聲（墊）板應(yīng)滿鋪，其上應(yīng)設(shè)可承受樓面荷載的防護層，防護層與結(jié)構(gòu)構(gòu)件間應(yīng)無聲橋的存在。

3 樓面保溫隔聲性能實測和驗證

為檢驗上述材料對保溫和隔絕撞擊噪聲的有效性，我們進行了工程試點現(xiàn)場實測和實驗室驗證。

3.1 樓面構(gòu)造

保溫隔聲系統(tǒng)構(gòu)造層次（從上往下）為：40mm細石混凝土防護層（實驗室時為50mm）+10mm或15mm保溫隔聲（墊）板+120mm鋼筋混凝土樓板，無裝飾面層，見圖2。

4種常用保溫隔聲板的主要性能指標 表1

圖2 浮筑樓面構(gòu)造

3.2 熱工測試

在試點工程中對15mm石墨聚苯乙烯板、玻璃棉板的浮筑樓面進行了熱工性能實測，其傳熱系數(shù)K為1.4～1.5W/（m·K）。實測值與按《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》（GB50176）公式計算的結(jié)果相吻合（材料導熱修正系數(shù)按表1取值）。且符合本省現(xiàn)行節(jié)能設(shè)計標準限值的規(guī)定，若計入裝飾面層的熱阻，K值還會有進一步的降低。

3.3 隔聲測試

在工程試點時曾對其中10余個不同項目由多個檢測機構(gòu)進行了現(xiàn)場實測，不同材料的撞擊聲隔聲頻譜和空氣聲隔聲頻譜見圖3。

圖3 浮筑保溫隔聲樓面現(xiàn)場實測隔聲頻譜圖

2019～2020年間，在合肥市綠色建筑和勘察設(shè)計協(xié)會、省內(nèi)部分地方建設(shè)主管部門組織下，又對抽檢自不同企業(yè)生產(chǎn)的材料在國家建筑節(jié)能產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進行了實驗室驗證，各種材料的撞擊聲隔聲頻譜見圖4。各次檢測時的主要設(shè)備為國產(chǎn)或進口的標準撞擊器、實時頻譜分析儀等。

圖4 浮筑保溫隔聲樓面實驗室驗證撞擊聲壓級頻譜圖

測量的數(shù)據(jù)按《建筑隔聲評價標準》（GB/T 50121）及《聲學建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量》（GB/T 19889.7）規(guī)定的方法進行了分析、驗算。各次檢測的計權(quán)規(guī)范化撞擊聲壓級Ln,w及計權(quán)標準化撞擊聲壓級L’nT,w單值評價量（dB）見表2。

對表2數(shù)據(jù)分析可知：

①不論是實驗室還是現(xiàn)場實測，當保溫板厚度在10mm、15mm時，4種材料的撞擊聲隔聲性能均可達到現(xiàn)行《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》（GB50118）高隔聲要求的65dB以下，而15mm石墨聚苯乙稀板、玻璃棉板及10mm改性聚丙烯板還可以達到《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》（GB50118 2019）修訂稿的60dB以下。與120mm裸板撞擊聲壓級78dB相比，撞擊聲改善量達到了16dB至28dB。由此可以證明，上述4種材料對隔絕撞擊聲的有效性。根據(jù)撞擊噪聲級與主觀感覺相關(guān)性調(diào)查顯示，室內(nèi)撞擊噪聲級65dB以下時，可使敲擊聲以外的一般噪聲都聽不到，椅子跌倒、孩子跑跳類噪聲雖能聽到但較弱，不會影響工作、學習，因此可使絕大多數(shù)人對室內(nèi)聲環(huán)境感到滿意。

②從各次實測可見，4種材料中15mm玻璃棉板隔聲性能達51dB為最好，比同厚的石墨聚苯乙烯板要高出8dB；而10mm改性聚丙烯板、橡塑板雖厚度較上述兩種薄，也達到了59dB和62dB；如采用15mm，其隔聲性能還會有提高。上述數(shù)據(jù)比江蘇華實先生報道的采用30mm無機輕集料保溫砂漿的浮筑隔聲系統(tǒng)計權(quán)標準化撞擊聲壓級的L’nT,w 68dB分別提高了6～17dB。進一步證明了彈性保溫隔聲材料在浮筑樓面隔聲系統(tǒng)中的有效性。

③在實驗室驗證測試中，3個不同企業(yè)的10mm改性聚丙烯板的撞擊隔聲單值評價量，出現(xiàn)了5dB的差異，而其他材料雖也為不同企業(yè)產(chǎn)品，但數(shù)據(jù)比較接近（如石墨聚苯乙烯板3次數(shù)據(jù)相同，玻璃棉板3次及橡塑板3次數(shù)據(jù)僅差1dB）。分析原因，可能是改性聚丙烯板容重偏差較大（比推薦容重重了15～30%）所致，提示我們在設(shè)計時宜選用接近規(guī)程推薦容重的保溫隔聲板。

④在實驗室測試中，同種材料相同厚度不同測試次數(shù)之間，撞擊聲壓級單值評價量基本相同。如石墨聚苯乙稀板、玻璃棉板、橡塑板等，僅差1dB，頻譜曲線走向基本一致。而現(xiàn)場檢測時則存在一定差異，如15mm石墨聚苯乙烯板，3次測試差4dB；15mm玻璃棉板2次測試差3dB，橡塑板10mm時2次測試差7dB，12mm時2次測試差9dB，為最大，頻譜曲線走向差異也較大。分析其原因，實驗室室內(nèi)外聲環(huán)境比較穩(wěn)定，施工操作與檢測均熟練規(guī)范；而現(xiàn)場檢測則受場地聲環(huán)境影響較大（環(huán)境噪聲，門窗隔聲性能相差較大），加上不同的施工隊伍、不同的檢測單位，施工和操作熟練程度均存在較大的差別而引起的。設(shè)計選用時宜以實驗室檢測數(shù)據(jù)為參考值。

⑤從各次測試的隔聲頻譜圖來看，實驗室測試時，4種材料在250Hz以下低頻撞擊聲的隔聲效果略差，但由于人耳對低頻噪聲敏感度較差，故對整體隔聲效果影響不大。但在試點項目測試中，橡塑板的4次現(xiàn)場測試均顯示在500Hz以下時隔聲性能特別優(yōu)異，與實驗室測試結(jié)果完全相反。其原因尚待進一步試驗驗證。

有關(guān)研究顯示，當浮筑隔聲樓面的保溫隔聲層、結(jié)構(gòu)層、防護層、飾面層等厚度增加或保溫隔聲（墊）板下另加專用隔聲墊時，樓面撞擊聲隔聲性能還會有較大幅度的提高，可以滿足對撞擊聲隔絕要求更高的一些特殊建筑（如琴房要求30dB）。

由于樓面增加了保溫隔聲層及細石混凝土層，樓面面密度提高，空氣聲隔聲量明顯增加，經(jīng)多個項目實測均在50dB以上即是明證。它超過了住宅常用200mm隔墻的隔聲量（45dB），已達到《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》（GB50118）對高隔聲要求的指標。

4種保溫隔聲（墊）板實驗室和現(xiàn)場實測撞擊聲壓級單值評價量（dB） 表2

4 結(jié)語

在住宅樓面中設(shè)置保溫隔聲層，改善室內(nèi)熱環(huán)境，同時可獲得安靜的聲環(huán)境，是人們多年來對美好生活的向往，通過上述現(xiàn)場試點和實驗室檢測驗證，可見：

①采用導熱系數(shù)低有彈性且防火環(huán)保的單一保溫隔聲材料作為浮筑樓面隔聲系統(tǒng)的主材，增加樓面熱阻又降低惱人的撞擊噪聲級，構(gòu)造合理，改善室內(nèi)熱、聲環(huán)境是可行且十分有效的。這是改善人居環(huán)境，提升住宅居住品質(zhì)的大好事，隨著樓面保溫隔聲工程的全面實施，室內(nèi)聲環(huán)境必將會有全面的改觀。

②從試點工程和實驗室檢測驗證可見，石墨聚苯乙烯板、改性聚丙烯板、橡塑板和玻璃棉板等4種單一材料，厚度在15mm左右時可兼顧樓面保溫和隔絕撞擊噪聲的雙重需要（傳熱系數(shù)≤1.5W/m·K，隔聲量≤60dB），這不僅適用于住宅建筑樓面保溫隔聲，也適用于公共建筑樓面保溫隔聲；在僅需解決樓面撞擊噪聲的綠色公共建筑中，采用10mm左右的隔聲板即已夠了（隔聲量≤65B）。設(shè)計選材時，15mm玻璃棉板撞擊聲壓級可取51dB，15mm石墨聚苯乙烯板可取59dB，10mm改性聚丙烯板可取59dB，10mm橡塑板可取62dB。在需要更高隔聲要求（如撞擊聲壓級要求低于60dB）時，可采用15mm以上的保溫隔聲板或10mm保溫隔聲板另加專用隔聲墊（如微孔聚乙烯、橡塑墊板……）；如有可能，如旅館客房，也可在面層上增鋪柔軟的地毯類材料。

③在浮筑保溫隔聲樓面的設(shè)計、施工中，應(yīng)精心做好細部構(gòu)造設(shè)計和節(jié)點處理，避免樓面面層（防護層及飾面層）與相鄰結(jié)構(gòu)構(gòu)件間出現(xiàn)豎向或側(cè)向聲橋，是確保樓面撞擊聲隔聲性能的關(guān)鍵。對防護面層采取有效的防開裂措施，確保防護層順利交工驗收，是施工中應(yīng)予十分注意之點。

④研發(fā)新材料、新產(chǎn)品，提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低建設(shè)成本，探索多種浮筑構(gòu)造形式（如預(yù)制裝配式保溫隔聲一體板），是全省各地大規(guī)模實施住宅建筑樓面保溫隔聲工程的重要條件。

鳴謝：本文撰寫過程中，得到了安徽省《民用建筑樓面保溫隔聲工程技術(shù)規(guī)程》編制組的各專業(yè)同仁、相關(guān)產(chǎn)品企業(yè)和檢測機構(gòu)的大力支持和幫助。