住宅樓面保溫隔聲一體化設(shè)計(jì)與驗(yàn)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(guó)家建筑節(jié)能產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，安徽 合肥 230601；3.安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230041）

0 引言

自國(guó)家實(shí)施建筑節(jié)能以來(lái)，建筑圍護(hù)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(duì)于層間樓板的保溫隔聲問(wèn)題，雖國(guó)內(nèi)聲學(xué)研究機(jī)構(gòu)曾進(jìn)行過(guò)大量試驗(yàn)研究，成果頗豐；國(guó)家有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也早已有了規(guī)定，但因種種原因，實(shí)際應(yīng)用不多。

隨著國(guó)家綠色建筑、健康建筑的推進(jìn)和實(shí)踐，黨和政府對(duì)人民生活福祉的關(guān)懷及人民對(duì)美好生活的向往，在改善人們居住條件的同時(shí)，進(jìn)一步改善室內(nèi)熱環(huán)境，解決長(zhǎng)期懸而未決的住宅樓面撞擊噪聲干擾的問(wèn)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(jìn)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(jìn)一步改善。但占每個(gè)住戶圍護(hù)體總面積約60%的上下層樓板，因無(wú)保溫層而傳遞的冷、熱量會(huì)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(dòng)，兒童跑跳，敲擊物件……）的良好傳聲構(gòu)件，對(duì)人們的生活、學(xué)習(xí)、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(dǎo)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(dāng)保溫材料具有彈性且與剛性護(hù)面層結(jié)合時(shí)，既節(jié)能降耗又可降低上層樓面的撞擊噪聲級(jí)，成為集保溫與隔聲為一體的樓面系統(tǒng)，此即是被學(xué)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(jì)規(guī)范》（GB50176）中的熱工公式進(jìn)行計(jì)算，保溫層達(dá)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(yàn)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(hù)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(hù)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(hù)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(shí)，增加墊層的厚度或防護(hù)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(jī)理研究時(shí)指出，樓面隔聲系統(tǒng)的防護(hù)層（包括飾面層）與建筑結(jié)構(gòu)間存在剛性連結(jié)時(shí)（即存在“聲橋”），撞擊噪聲波通過(guò)這些連結(jié)點(diǎn)（或面）向相鄰房間傳遞，會(huì)明顯降低系統(tǒng)的隔聲性能，隔聲量損失將達(dá)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(dǎo)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(shí)滿足防火低煙、環(huán)保低毒的材料。本省在編制地方標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑樓面保溫隔聲工程技術(shù)規(guī)程》（DB34/T3468-2019）的過(guò)程中，通過(guò)調(diào)研、試點(diǎn)、比較，選擇了生產(chǎn)工藝成熟、性能穩(wěn)定、價(jià)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(biāo)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(hù)層，防護(hù)層與結(jié)構(gòu)構(gòu)件間應(yīng)無(wú)聲橋的存在。

3 樓面保溫隔聲性能實(shí)測(cè)和驗(yàn)證

為檢驗(yàn)上述材料對(duì)保溫和隔絕撞擊噪聲的有效性，我們進(jìn)行了工程試點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)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(xì)石混凝土防護(hù)層（實(shí)驗(yàn)室時(shí)為50mm）+10mm或15mm保溫隔聲（墊）板+120mm鋼筋混凝土樓板，無(wú)裝飾面層，見圖2。

4種常用保溫隔聲板的主要性能指標(biāo) 表1

圖2 浮筑樓面構(gòu)造

3.2 熱工測(cè)試

在試點(diǎn)工程中對(duì)15mm石墨聚苯乙烯板、玻璃棉板的浮筑樓面進(jìn)行了熱工性能實(shí)測(cè)，其傳熱系數(shù)K為1.4～1.5W/（m·K）。實(shí)測(cè)值與按《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50176）公式計(jì)算的結(jié)果相吻合（材料導(dǎo)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)限值的規(guī)定，若計(jì)入裝飾面層的熱阻，K值還會(huì)有進(jìn)一步的降低。

3.3 隔聲測(cè)試

在工程試點(diǎn)時(shí)曾對(duì)其中10余個(gè)不同項(xiàng)目由多個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，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(chǎng)實(shí)測(cè)隔聲頻譜圖

2019～2020年間，在合肥市綠色建筑和勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)、省內(nèi)部分地方建設(shè)主管部門組織下，又對(duì)抽檢自不同企業(yè)生產(chǎn)的材料在國(guó)家建筑節(jié)能產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，各種材料的撞擊聲隔聲頻譜見圖4。各次檢測(cè)時(shí)的主要設(shè)備為國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口的標(biāo)準(zhǔn)撞擊器、實(shí)時(shí)頻譜分析儀等。

圖4 浮筑保溫隔聲樓面實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證撞擊聲壓級(jí)頻譜圖

測(cè)量的數(shù)據(jù)按《建筑隔聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50121）及《聲學(xué)建筑和建筑構(gòu)件隔聲測(cè)量》（GB/T 19889.7）規(guī)定的方法進(jìn)行了分析、驗(yàn)算。各次檢測(cè)的計(jì)權(quán)規(guī)范化撞擊聲壓級(jí)Ln,w及計(jì)權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化撞擊聲壓級(jí)L’nT,w單值評(píng)價(jià)量（dB）見表2。

對(duì)表2數(shù)據(jù)分析可知：

①不論是實(shí)驗(yàn)室還是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，當(dāng)保溫板厚度在10mm、15mm時(shí)，4種材料的撞擊聲隔聲性能均可達(dá)到現(xiàn)行《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)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(dá)到《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50118 2019）修訂稿的60dB以下。與120mm裸板撞擊聲壓級(jí)78dB相比，撞擊聲改善量達(dá)到了16dB至28dB。由此可以證明，上述4種材料對(duì)隔絕撞擊聲的有效性。根據(jù)撞擊噪聲級(jí)與主觀感覺(jué)相關(guān)性調(diào)查顯示，室內(nèi)撞擊噪聲級(jí)65dB以下時(shí)，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(huì)影響工作、學(xué)習(xí)，因此可使絕大多數(shù)人對(duì)室內(nèi)聲環(huán)境感到滿意。

②從各次實(shí)測(cè)可見，4種材料中15mm玻璃棉板隔聲性能達(dá)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(dá)到了59dB和62dB；如采用15mm，其隔聲性能還會(huì)有提高。上述數(shù)據(jù)比江蘇華實(shí)先生報(bào)道的采用30mm無(wú)機(jī)輕集料保溫砂漿的浮筑隔聲系統(tǒng)計(jì)權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化撞擊聲壓級(jí)的L’nT,w 68dB分別提高了6～17dB。進(jìn)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(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證測(cè)試中，3個(gè)不同企業(yè)的10mm改性聚丙烯板的撞擊隔聲單值評(píng)價(jià)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?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)宜選用接近規(guī)程推薦容重的保溫隔聲板。

④在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，同種材料相同厚度不同測(cè)試次數(shù)之間，撞擊聲壓級(jí)單值評(píng)價(jià)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(chǎng)檢測(cè)時(shí)則存在一定差異，如15mm石墨聚苯乙烯板，3次測(cè)試差4dB；15mm玻璃棉板2次測(cè)試差3dB，橡塑板10mm時(shí)2次測(cè)試差7dB，12mm時(shí)2次測(cè)試差9dB，為最大，頻譜曲線走向差異也較大。分析其原因，實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)外聲環(huán)境比較穩(wěn)定，施工操作與檢測(cè)均熟練規(guī)范；而現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)則受場(chǎng)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(duì)伍、不同的檢測(cè)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(jì)選用時(shí)宜以實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)為參考值。

⑤從各次測(cè)試的隔聲頻譜圖來(lái)看，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試時(shí)，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(duì)低頻噪聲敏感度較差，故對(duì)整體隔聲效果影響不大。但在試點(diǎn)項(xiàng)目測(cè)試中，橡塑板的4次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試均顯示在500Hz以下時(shí)隔聲性能特別優(yōu)異，與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果完全相反。其原因尚待進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。

有關(guān)研究顯示，當(dāng)浮筑隔聲樓面的保溫隔聲層、結(jié)構(gòu)層、防護(hù)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(shí)，樓面撞擊聲隔聲性能還會(huì)有較大幅度的提高，可以滿足對(duì)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(xì)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(gè)項(xiàng)目實(shí)測(cè)均在50dB以上即是明證。它超過(guò)了住宅常用200mm隔墻的隔聲量（45dB），已達(dá)到《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50118）對(duì)高隔聲要求的指標(biāo)。

4種保溫隔聲（墊）板實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)撞擊聲壓級(jí)單值評(píng)價(jià)量（dB） 表2

4 結(jié)語(yǔ)

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(shí)可獲得安靜的聲環(huán)境，是人們多年來(lái)對(duì)美好生活的向往，通過(guò)上述現(xiàn)場(chǎng)試點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)驗(yàn)證，可見：

①采用導(dǎo)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(jí)，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(shí)施，室內(nèi)聲環(huán)境必將會(huì)有全面的改觀。

②從試點(diǎn)工程和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)驗(yàn)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(shí)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(jì)選材時(shí)，15mm玻璃棉板撞擊聲壓級(jí)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(jí)要求低于60dB）時(shí)，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(jì)、施工中，應(yīng)精心做好細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)和節(jié)點(diǎn)處理，避免樓面面層（防護(hù)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(duì)防護(hù)面層采取有效的防開裂措施，確保防護(hù)層順利交工驗(yàn)收，是施工中應(yīng)予十分注意之點(diǎn)。

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(shí)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(guò)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(cè)機(jī)構(gòu)的大力支持和幫助。