綠色生態(tài)住宅墻體隔聲材料的探究

1、材料概論結(jié)課論文中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2022年3月7日作者:王文卿 指導(dǎo)教師：王慶良班級(jí)：建筑學(xué)09-4學(xué)號(hào)：02090810綠色生態(tài)住宅墻體隔聲材料的探究綠色生態(tài)住宅墻體隔聲材料的探究王文卿 建筑學(xué)09-4班 02090810 【摘要：】研究綠色生態(tài)住宅墻體隔聲問(wèn)題，探討墻體隔聲的原理以及設(shè)計(jì)階段對(duì)墻體隔聲的考慮，并深入研究CS墻板的各應(yīng)性能，同時(shí), 討論了影響CS墻板隔音效果的各種因素。從定量和定性的角度評(píng)價(jià)CS墻板的隔音性能, 并提出設(shè)計(jì)和施工建議?！娟P(guān)鍵詞：】綠色生態(tài)住宅，墻體隔聲原理，住宅隔聲建筑設(shè)計(jì)，CS墻板1、 引言綠色生態(tài)住宅作為一種全新的居住理念，必將成為21世紀(jì)住宅建設(shè)的趨勢(shì)。而聲

2、環(huán)境作為綠色生態(tài)住宅居住環(huán)境(包括居住空間環(huán)境、聲環(huán)境、空氣環(huán)境、熱環(huán)境、光環(huán)境、綠色建材等)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，也越來(lái)越受到國(guó)家和地方的住宅建設(shè)管理、設(shè)計(jì)、施工、使用等部門(mén)和個(gè)人的高度重視，已被列為建設(shè)部創(chuàng)導(dǎo)的綠色生態(tài)小區(qū)九大技術(shù)系統(tǒng)的重要內(nèi)容之一，同時(shí)被許多地方作為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)編入地方性的住宅規(guī)范之中。本文僅從分析墻體隔聲原理入手，闡述綠色生態(tài)住宅墻體隔聲材料的應(yīng)用及意義。2、 墻體隔聲原理 隔聲是控制噪聲的重要措施，效果十分顯著。但目前在很多場(chǎng)合對(duì)隔聲還不夠重視，以致對(duì)噪聲控制不夠。例如輕型建筑的隔聲已是當(dāng)前發(fā)展建筑事業(yè)的主要矛盾，很多輕型墻組成的分戶(hù)墻其隔聲量只有30dB，這與人們對(duì)環(huán)境的要

3、求相差很遠(yuǎn)。即使有良好的室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)，如果受到噪聲的嚴(yán)重干擾，也將難以獲得良好的室內(nèi)聽(tīng)聞條件。為了保證建筑物的使用功能，保證人們正常生活和工作條件，也必須減弱噪聲的影響。因此，控制建筑環(huán)境噪聲，保證建筑物內(nèi)部達(dá)到一定的安靜標(biāo)準(zhǔn)，是建筑聲學(xué)的另一個(gè)重要方面。 聲波傳入圍護(hù)結(jié)構(gòu)的三種途徑     1)、經(jīng)由空氣直接傳播，即通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的縫隙和孔洞傳播。例如敞開(kāi)的門(mén)窗、通風(fēng)管道、電纜管道以及門(mén)窗的縫隙等。  2)、透過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳播。經(jīng)由空氣傳播的聲音遇到密實(shí)的墻壁時(shí)，在聲波的作用下，墻壁將受到激發(fā)而產(chǎn)生振動(dòng)，使聲音透過(guò)墻壁而傳到鄰室去。 3)、由于建

4、筑物中機(jī)械的撞擊或振動(dòng)的直接作用，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)聲。 墻體隔聲的一般規(guī)律 1）、單層墻隔聲頻率特性規(guī)律 影響隔聲的因素：?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量（面密度）、剛度、材料內(nèi)阻尼、邊界條件等。    2)、 質(zhì)量定律    在理想情況下，（無(wú)剛度、無(wú)阻尼、柔順質(zhì)量、忽略邊界條件），單層墻體隔聲量理論推導(dǎo)得到： 隔聲量R=20lg(f×m0)-48 質(zhì)量定律（mass law)：墻體越重空氣聲隔聲效果越好。    (1）面密度增加一倍，隔聲量增加6B。    (2）頻率增加加一倍，隔聲量增加6B。 

5、60; 在實(shí)際情況下，在質(zhì)量控制的頻率范圍內(nèi)明顯出現(xiàn)質(zhì)量定律的表現(xiàn)，但比6dB要小，一般地，面密度增加一倍，隔聲量增加4-5dB。    3)、吻合效應(yīng)    墻體在聲音激發(fā)下會(huì)產(chǎn)生受迫振動(dòng)，振動(dòng)既有垂直于墻面的也有沿墻面?zhèn)鞑サ?，不同的入射頻率或入射角度將產(chǎn)生不同的沿墻面?zhèn)鞑サ膫鞑ニ俣菴f。然而，不同頻率的聲波，墻體本身存在沿墻面?zhèn)鞑ス逃袀鞑ニ俣菴b。在某種入射頻率和入射角度下，出現(xiàn)Cf=Cb時(shí)，將產(chǎn)生“吻合效應(yīng)”，這時(shí)，墻板非常“順從”地跟隨入射聲波彎曲，使大量聲能透射到另一側(cè)去，形成隔聲量的低谷。聲波無(wú)規(guī)律入射時(shí)，每種隔聲材料都會(huì)在某一頻率上發(fā)生吻合

6、效應(yīng)，這一頻率被稱(chēng)為“吻合頻率”，在隔聲曲線(xiàn)上的低谷稱(chēng)為“吻合谷”，薄、輕、柔的墻體吻合頻率高；厚、重、剛的墻體吻合頻率低。    輕型墻的隔聲研究 隨著大量的住宅建設(shè)與高層建筑的發(fā)展，要求建筑的工業(yè)化程度越來(lái)越高，同時(shí)還要求減輕建筑的自重，以滿(mǎn)足建筑的高速發(fā)展。常用的輕型墻體有：紙面石膏板、圓孔珍珠巖石膏板、加氣混凝土板、碳化板等。傳統(tǒng)的240mm厚的磚墻，其平均隔聲量約為53dB，而現(xiàn)有的輕型墻其平均隔聲量為30dB。 提高輕型墻隔聲能力的措施： 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，采用的主要措施與效果如下 1）、將多層密實(shí)材料用多孔彈性材料（玻璃棉、巖棉、泡沫塑料）分隔，做成夾層結(jié)構(gòu)。

7、則隔聲量比同重量單層墻提高很多。 2）、避免板材的吻合效應(yīng)引起的諧振，應(yīng)使各層材料的體（面）密度不同而厚度相同，在質(zhì)量定律范圍內(nèi)，可以得到較理想的隔聲。 3）、當(dāng)將空氣層的厚度增加到7.5cm以上時(shí)，在大多數(shù)的頻帶內(nèi)可以增加隔聲量810dB。 4）、用松軟的吸聲材料填充空氣間層，一般可以提高輕型墻的隔聲量28dB. 雙層墻的空氣聲隔聲    雙層墻體之間的空氣間層相當(dāng)于“彈簧”，具有減振作用。即空氣間層會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加隔聲量，其間層厚度超過(guò)10cm，隔聲量將不增加。3、 住宅隔聲建筑設(shè)計(jì)原理 隔聲是降低噪聲最重要的手段之，特別是在建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身的隔聲特

8、性來(lái)隔掉圍護(hù)結(jié)構(gòu)外的噪聲，會(huì)比圍護(hù)結(jié)構(gòu)中采用吸聲手段降低噪聲要有效得多。重視住宅平面設(shè)計(jì)也是降低噪聲污染的行之有效的措施，基本原則：一是將要求安靜的房間布置在背向噪聲源的一側(cè)。據(jù)實(shí)際測(cè)定，此措施比將安靜的房間面向噪聲源時(shí)噪聲級(jí)可降低25dB30dB；其次在住宅室內(nèi)平面設(shè)計(jì)中特別注意空間的動(dòng)靜分區(qū)將廚房、衛(wèi)生間集中布置，并上、下對(duì)齊，管道布置在廚房、廁所的墻上。蘭是對(duì)樓梯間、垃圾道、廚房、衛(wèi)生問(wèn)不應(yīng)設(shè)在鄰居居民的臥室與起居室的直接上層。高層住宅的電梯問(wèn)以及電梯井道和機(jī)房避免與主臥室、起屑室、書(shū)房等貼鄰。水泵房不應(yīng)設(shè)稿·住宅樓內(nèi)，井采取隔板消聲措施，這對(duì)防止住宅內(nèi)部的建筑構(gòu)件噪聲干擾有明

9、顯的效果。4、 Cs墻板的隔音性能分析 CS輕質(zhì)保溫(預(yù)制)夾芯墻板(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CS墻板)是天津大學(xué)土木工程系和華聲公司合作, 在引進(jìn)T ID 板的基礎(chǔ)上創(chuàng)新發(fā)展起來(lái)的。該墻板是由三維空間鋼絲網(wǎng)骨架、保溫隔音芯材以及內(nèi)外細(xì)石鋼筋混凝土或水泥砂漿層組成, 具有自重輕、強(qiáng)度高、保溫、隔音、防火、抗震性能好和安裝簡(jiǎn)捷等優(yōu)點(diǎn)。 CS墻板的構(gòu)造 本文討論的墻板結(jié)構(gòu)如右圖, 中間采用的保溫材料(阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料板，聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯樹(shù)脂為主體，加入發(fā)泡劑等添加劑制成，它是目前使用最多的一種緩沖材料。它具有閉孔結(jié)構(gòu)，吸水性小，有優(yōu)良的抗水性；密度小，一般為0.0150.03；機(jī)械強(qiáng)度好，緩沖性

10、能優(yōu)異;加工性好，易于模塑成型；著色性好，溫度適應(yīng)性強(qiáng)，抗放射性?xún)?yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，而且尺寸精度高,結(jié)構(gòu)均勻。)厚度為d, 兩側(cè)采用鋼筋混凝土, 厚度均為d1, 配置10級(jí)鋼筋間隔300mm布置。兩側(cè)混凝土之間用鋼絲網(wǎng)片和斜插絲組成的空間骨架相聯(lián), 形成整體結(jié)構(gòu)。 CS墻板的隔音對(duì)于雙層墻板結(jié)構(gòu), 文獻(xiàn) 2曾提出質(zhì)量- 彈簧- 質(zhì)量系統(tǒng)模型, 即將兩層墻板看成質(zhì)量, 中間空氣層看成彈簧, 稱(chēng)作彈性材料夾層結(jié)構(gòu)。實(shí)際情況下, CS墻板中有聚苯乙烯泡沫作夾芯材料, 必須考慮它對(duì)整個(gè)墻板隔音效果的影響。有機(jī)材料隔聲性能主要與材料的組成和結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。當(dāng)聲波入射時(shí), 在材料的內(nèi)部將發(fā)生反射、散射、折射和

11、繞射。由于混凝土層面與聚苯泡沫之間密度的差異, 當(dāng)聲波遇到填充顆粒時(shí)將發(fā)生多次折射及散射使得傳播路徑增大,聲能消耗將增多; 同時(shí)聚苯乙烯泡沫中密閉氣泡的存在, 當(dāng)聲波在材料中傳播碰到這些氣泡時(shí)相當(dāng)于受到障礙物阻擋, 這樣聲波必須繞過(guò)填充顆粒發(fā)生繞射, 從而也使聲波的傳播路徑增大而消耗掉聲能。正因?yàn)榫郾揭蚁┡菽倪@種特殊結(jié)構(gòu)使得聲波在材料中的傳播發(fā)生多次反射、散射、折射、繞射, 從而很大程度上消耗了聲能, 達(dá)到了隔聲效果。由于中間夾聚苯乙烯泡沫的彈性作用, CS墻板的隔音性能優(yōu)于等面密度的普通鋼筋混凝土墻板, 聚苯乙烯泡沫超越了傳統(tǒng)隔聲材料以高密度、大厚度來(lái)增加隔聲效果的機(jī)理, 不但隔聲效果好,

12、 而且具有高強(qiáng)度、輕質(zhì)量、超薄厚度、良好的機(jī)械加工性能等眾多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),CS墻板的隔音效果受很多因素影響, 包括板本身的構(gòu)造, 也包括一些外部條件以及一些不確定性因素。其中, 在其他條件不變的情況下, 增大中間夾層的厚度、混凝土層的厚度、混凝土和聚苯泡沫厚度的比例對(duì)墻板的隔音都是有利的。在進(jìn)行CS墻板的設(shè)計(jì)和施工時(shí), 應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求, 考慮到以上影響, 盡量避免縫隙和孔洞的產(chǎn)生。5、 墻體隔聲材料的發(fā)展趨勢(shì) 隔音材料是保溫、保冷、隔熱、隔音材料的總稱(chēng)，因其質(zhì)輕、導(dǎo)熱率低，廣泛應(yīng)用于建筑、化工、電力、建材等行業(yè)。隔音材料同五金工具、日用五金等易耗品比起來(lái)，它屬于冷門(mén)產(chǎn)品，但隨著世界各國(guó)對(duì)節(jié)能減排的高度重視，該產(chǎn)業(yè)已呈現(xiàn)出快速發(fā)展的良好勢(shì)頭。改革開(kāi)放以來(lái)，特別是十一五期間，我國(guó)房地產(chǎn)業(yè)、裝飾裝修及環(huán)保產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，尤其是建筑節(jié)能的大力推進(jìn)，隔音材料的生產(chǎn)和銷(xiāo)售更是得到了前所未有的發(fā)展。6、結(jié)束語(yǔ) 今天，建造舒適、環(huán)保、健康的綠色生態(tài)住宅，已成為當(dāng)今住宅建設(shè)的主旋律。為了保證環(huán)境的安靜，使居民不受或少受噪聲的干擾。因此，住宅建設(shè)的規(guī)劃決策者、建筑的設(shè)計(jì)者、工