纸面石膏板的隔声性能及应用

纸面石膏板的隔声性能及应用——给可耐福公司的讲解资料。本文就建筑声学中一些根本概念，结合纸面石膏板的隔声及应用进展一些争论。一、建筑声学的根本概念声音物体的振动产生“声材料学甚至群体行为学等多方面问题。0dB15dB乡村的夜晚大多是25-30dB，除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外，同而有所不同。较为安静区域的室内一般在30-35dB，假设你住在繁华的闹市区或是交通干40-50dB〔甚至更高夜深人静时蹦蹦跳跳、高声喧哗，或许更要饱受煎熬了。人们正常讲话的声音大约是60-70dB，大声呼喊可达100dB。在中式餐馆中，往往由于缺乏吸声处理，人声鼎沸，声音将到达70-80dB，有国外争论报道噪声中进餐会影响安康。人耳的听觉上限一般是120dB，超过120dB的声音会造成听觉器官的损伤，140dB的声音会使人失去听觉。高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过120dB的声音。1dB的声音变化，3dB的差异将感到明显不同。人耳存在掩蔽效应，当一个声音高于另一个声音10dB时，较小的声音因掩蔽而难于被听到和理解90-100dB的环境中，即使近距离讲话也会听不清。人耳有感知声音频率的力气，频率高的声音人们会有“高音”的感觉，频率低的声音人们会有“低音”的感觉20-20KHz2-3cm的小管，由于频率共振2023-3000Hz的范围内声音被增加，这一频率在语言中的辅音中占主导地位，500Hz以下为低频，500Hz-2023Hz为中频，2023Hz以上为高频。语言的频率范围主要集中在中频。人耳的声音，中频听起来要比低频和高频的声音响。频率特性声音可以分解为假设干〔甚至无限多〕频率重量的合成。为了测量和描述声音频率特性，人们使用频谱。频率的表示方法常用倍频程和1/331.5、63、125、250、500、1K、2K、4K、8K、16KHz十个频率，后一个频率均为前一个频率的两倍，要求下，将频率更细地划分，形成1/3倍频程，也就是把每个倍频程再划分成三个频带，中心20、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、等三十个频率，后一个频率均为前一个频率的21/3倍。在实际工程中更关心人耳敏感的局部，因此，除进展必要的科学争论以外，大多数状况下考虑的频率范围在100Hz到5KHz。假设将声音的频率重量绘制成曲线就形成了频谱。吸声性能，有的材料具有良好的低频吸声性能，有的材料对某些频率具有良好的吸声性能，不一而同。隔声等其他声学性能也是如此。分贝和A声级贝(dB)是以美国制造家贝尔命名的，由于贝的单位太大，因此承受分贝，代表1/10贝。60dB120dB63dB。假设某种吸声材料吸取了80%的声能，0.8dB80dB而是10lg(1-0.8)=7dB。假设某种隔墙隔声量为50dB，0.00001。分贝的计算较为简洁，需要具备专业学问才能完成。使用分贝描述声音时需要同时给出频率。任何一个声音，不同频率的分贝数可能是不同的。我们可以说在某频率时，声压级是多少，或吸声系数是多少，或隔声量是多少等等。A〔不是简洁的算术相加〕得到的声音大小，A声级是各个频率的声音通过A计权网络后再相加得到的大小，A声级反映了人耳对低频和高频不敏感的听觉特性。例如，假设100Hz的声压级为80dB，在A50.5dB29.5dB1KHz的声压级为80dB，0dB80dB计算。A声级的目的在于，A声级越大，则说明声音听起来越响。A声级分贝通常计为dBA。很多与噪声有关的国家标准都是按A声级作为指标的。吸声是吸声系数a那么它的a=0a=1。事实上，全部材料的a01之间，也就是不行能全部反射，也不行能全部吸取。吸声性能。依据ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。将100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数的吸声性能。在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05NRC0.2的材料是反射材料，NRC0.4的材料才被认为是吸声材璃棉属于高NRC吸声材料，5cm24kg/m³的离心玻璃棉的NRC0.90。多孔吸声材料，如离心玻璃棉、岩棉、矿棉、植物纤维喷涂等，吸声机理是材料内部有大量多孔吸声材料的吸声特性是随着频率的增高吸声系数渐渐增大吸声性能，如穿孔的石膏板、木板、金属板、甚至是狭缝砖等，它的吸声机理是亥姆霍兹共颈部的空气及内部空间之间产生猛烈的共振作用而损失声能吸取声能。薄板共振吸取大多在低频具有较好的吸声性能。混响和混响时间15dB，同时缓而愉悦。对于语言使用的空间，如电影院、教室、礼堂、录音室等需要削减混响使讲话更加清楚。因此，不同使用要求的房间需要不同的混响效果。60dB所经受T=0.161V/(S×a)T是混响时间，V是房间体积，S是房间墙面的总外表积，a是房越大，混响时间越短。如体育馆等体积巨大的空间，假设不进展吸声处理的话，混响时间会房间音质指标常指的是中频混响时间。据争论，就较抱负的混响时间而言〔中频，音乐厅1.8-2.21.3-1.51.0-1.40.6-1.00.4-0.80.2-0.42.0秒。在建筑设计中正确地应用吸声材料可以把握混响时间，保证音质效果满足使用要求。隔声为了保证室内环境的私密性，降低外界声音的影响，房间之间需要隔声。隔声与吸声是1〕通过孔洞直接进入。2〕声波撞击到墙面引起墙体振动而辐射声音。3〕物体撞击地面或墙体产生构造振动而辐射声音。前两种方式为空气声传声，第三种方式是撞击声传声。描述空气声传声隔声性能的指标是隔声量，隔声量的定义是R=10l〔1τ，其中τ是透射声能与入射声能的比，隔声量的单位是dB。隔声量可以粗略地理解为墙体两边声音分贝数的差值，但确定不是差值这样简洁。孔洞的隔声量R=0dB，隔掉99%声能的隔墙的隔声量20dB99.999%50dB。墙体在不同频率下的隔声量一般并不一样，一般规律是高频隔声量好于低频。不同材们使用计权隔声量Rw。Rw是使用标准评价曲线与墙体隔声量频率特性曲线进展比较得到的，标准评价曲线符合人耳低频不敏感的听觉特性。具体评价方法可参见国标GBJ121-88“建筑隔声评价标准6dB120260kg/m246-48dB；240520kg/m2，隔声量为52-54dB。砖墙墙体过重，构造荷载负担较大，使用黏土砖也不利于耕地保护，因的方法。7560kg/m2左右，隔声量50dB9036dB。对于住宅隔声，Rw45dB50dB。〔一种能够产生标准撞击能量的设备撞击楼板时，级反映了人在楼上活动时对楼下房间产生声音的大小。楼板撞击声压级随频率不同而变化，为了使用单一指标比较不同楼板的隔绝撞击声的性能，人们使用计权撞击声压级Lpn，w。Lpn，w同样使用标准评价曲线与撞击声隔声频率特性曲线进展比较得到的，具体评价方法可参见国标GBJ121-88“建筑隔声评价标准65dB。然而，大量使用的一般10cm厚混凝土楼板计权撞击声压级为80-82dB，楼板隔声问题比较严峻，住户多有埋怨，谁没有听到楼上的脚步声以及孩子的跑跳声的经受呢？承受浮筑地板的方法可以提高楼板隔声性能构楼板上铺一层高容重的玻璃棉减振垫层再做40mm厚的混凝土地面，计权撞击声压级可60dB。二、轻钢龙骨纸面石膏板墙隔声的一般规律(空腔)——板”构造，每填岩棉板或玻璃棉。单层纸面石膏板的隔声效果很差，例如：12mm10Kg/m2左右的纸面石膏板标准计权隔声量Rw=29dB。即使将四层这样的纸面石膏板叠和在一起隔声量理论上Rw也只41dB。假设将纸面石膏板做成双层墙构造，隔声量可以获得提高。如上述四层纸面石膏板做成75mm轻钢龙骨双面双层墙，Rw44dB。假设空腔内再填入棉板，Rw可以提高到50dB。从理论上分析，影响纸面石膏板墙隔声的主要因素有以下几个方面：质量定律：对于隔墙隔声存在一个普遍的规律，即材料越重〔面密度越大〕隔声效果越好。对于单层密致匀实墙，面密度每增加一倍，隔声量在理论上增加6dB,这种规律即为质单纯的单层墙简洁。共振频率：任何隔墙都存在固有的共振频率,当声波的频率和墙的共振频率全都时，墙体整体产生共振，该频率的隔声量将大大下降。一般地，墙体越厚重，共振频率越低，当共振频率低于隔声评价最低参考频率100Hz时，Rw100Hz。12mm15mm12mm纸面石膏板面10Kg/m2，15mm12Kg/m2。15mm厚的纸面石膏板墙的共振频率根本低于最低考虑频率范围100Hz,因此共振频率对15mm板构造的墙体构件隔声性能影12mm100Hz四周的隔声性能影响较大，造成低频100Hz、125Hz、200Hz处隔声量比15mm板下降较多，主要是由于共振频率的缘由，而在共振频率以外200Hz、250Hz处的隔声量接近，这是由于阻尼把握。吻合效应：声波接触墙板后，墙板除了垂直方向的受迫振动以外，还有沿着板面方这时板就格外听从地跟随入射声弯曲这种现象被称作吻合效应，这个与材料有关的特定截止频率被称为吻合频率fc。理论和试验均说明，轻、薄、柔的墙fc高，吻合效应弱；厚、重、刚的墙fc低，吻合效应强。12mm、15mm纸面石膏板的fc3.15KHz2KHz左右。12mm3.15KHz处的隔声量产生下降，15mm2KHz处的隔声量下降更为严峻，甚至下降的趋势强过质量定律，造成在这一频率位置上隔声量比12mm的板还低很多。双层一样的板叠合的吻合频率fc和单层板根本等同，但吻合效应更加猛烈，吻合谷会隔声性能有利。双层板的猛烈吻合效应是格外明显的，会造成双层15mm板构造的隔墙隔声量反倒低12mm12mm15mm15mm隔墙的面密度变低，但隔声量反倒会提高,这是吻合效应作用的结果。吻合效应的因素比较简洁，不但与材料的面密度有关，还和材料的弹性模量、厚度、泊松比弱，对隔声有利。声桥：板材直接固定在龙骨上时，受声一侧板的振动会通过龙骨传到另一侧板，这种象板墙隔声有确定的改善量，最多可以提高3dB。此外，轻钢龙骨本身刚度比较小，对两侧板材的声桥作用要好于矩形截面的木龙骨和石膏龙骨木龙骨和石膏龙骨隔墙隔声效果好。上。理论上讲，错列龙骨隔墙隔声优于一般龙骨隔墙，可以提高1－3dB；双层龙骨隔墙隔声优于错列龙骨隔墙，比一般龙骨隔墙可以提高7－8dB。错列龙骨构造的双面单层墙和双面双层墙隔声量都比一般龙骨同构造的隔墙提高2-3dB，这是声桥减弱了的缘由。板缝和孔洞：隔墙上假设消灭缝隙和孔洞，会大大降低隔墙的隔声量。假设隔墙墙体本50dB，而墙上有万分之一的缝隙和孔洞，则综合隔声量将下降到40dB。为了防止石膏板墙和原构造之间的缝隙不大。但是每面一层板时必需勾缝，否则隔声量将会下降12－17dB。三、影响轻钢龙骨轻质板隔墙的隔声性能的因素到达国家最低标准Rw=40dB100kg/m2以上的面密度〔面密度是每平方米墙体的重量。假设将墙体分成两层或多层，隔声量会显著提高。这是由于，声音后，声音传播过程中在腔体中来回反射的声音将被大大衰减，隔声量大为提高。对于12045dB50dB240砖墙。而对7512纸面石膏板隔墙而言，只需在腔体内添加一层50厚24Kkg/m3的玻璃棉，计权隔声量就从44dB提高到50dB。可见，隔墙腔体中的吸声材料对隔声量的影响格外重要。依据测定，使用双层7512纸面石膏板〔三道墙板，每道两层石膏板，共两个龙骨空腔〕50厚24Kkg/m3的玻璃棉，计权隔声量将到达Rw=60dB，这是半米厚混凝土隔墙的隔声量。重型墙相比，计权隔声量同样是Rw=50dB的混凝土墙和轻墙相比，在125Hz频率上，混凝土隔墙的隔声量R=40dB，而轻墙的隔声量只有23、24dB左右。一个有利的因素是，人耳科舞厅等低频声音严峻的场合必需考虑低频隔声量是否足够是墙板比较轻柔，难于阻隔振动幅度较大、波长较长的低频声，同时频吸声性能也比较有限。骨，故使用轻钢龙骨轻墙比木龙骨轻墙计权隔声量高1-3dB。假设承受Z型减振龙骨，计权隔1-2dB。假设在龙骨上承受S型的减振条，计权隔声量可以提高2dB。假设使用两层完全分别的龙骨〔龙骨之间没有任何连接，隔声量能够提高5-7d。龙骨越宽，也就是空腔越大隔声性能越好，100751dB左右。安装墙板的螺丝钉钉距越稀疏，隔声性能越好，由于稀疏的钉距使墙板连接的刚性变差，据测定，300mm250mm0.5dB左右，但是钉距不能过于稀疏，由于必需保证墙体的强度。7525mm厚内填棉的纸面石膏板墙的吻合谷在2500Hz，计权47dB7512mm3150Hz，吻合效应影响变弱，计权隔声量为50dB。对于GRC板、硅酸钙板等墙板，由于密度比石膏板大，而厚度比石膏板薄，因此具有更好的隔声性能。另外，使用不同厚度的板材复合，或10mm的GRC12mm纸面石膏板复合的双面双层填棉轻墙的计权隔声量比两层石膏板的轻墙2dB52dB。而消耗，即使每次反射吸声较小，屡次反射的积存效果也格外大，因此5cm厚24kg/m3的离心玻璃棉作为内填吸声材料已经足够了，更厚或更大的密度所带来的隔声增加量格外有限，一般不会提高1dB以上的隔声量。但是，2.5cm以下、缺乏16kg/m3的离心玻璃棉由于2-3dB5cm40kg/m3岩棉和玻璃棉差1dB棉时，应尽量保证棉体两边不同时接触板材，以防止声桥。假设使用50mm厚的C型龙骨，50mm25mm40mm要满填、填实在空腔中，和板之间不留空气层，这是不对的。试验说明，满填棉隔声性能将下降1－3dB。另外填棉厚度不均、回弹率过大等造成的棉板与两边板材局部或大面积接触都会引起隔声量下降，施工操作中应尽量避开。50dB，而墙上有万分之一的缝隙和孔洞，则综合隔声量将下降到40dB。为了防大。但是每面一层板时必需勾缝，否则隔声量将会下降12－17dB。等方面疏忽造成的，这些因素有时造成纸面石膏板隔墙隔声量下降格外严峻。〔玻璃棉常消灭这种状况，造成消灭填棉缝隙。严峻时可能引起35dB隔声量的下降。板缝开列，形成缝隙漏声。④管道穿墙，未按规定要求密封处理，造成孔隙；电器开关盒、插销盒在墙上暗装，未按规处理，都会大大降低隔声性能。个房间，这些途径的传声称为侧向传声，如地面构造传声、侧墙构造传声、门窗传声、管道比隔墙隔声量低很多。四、轻钢龙骨纸面石膏板墙隔声使用中的考虑我国部颁标准JGJ37-87《民用建筑设计通则》中，要求各类主要用房的隔墙计权隔声量Rw40dB。办公建筑中需要安静和一般性保密要求的办公室之间的隔墙，Rw可选≥45dB，牵强一点可选≥40dBRw不应小于45dB，最好选用≥50dB。对隔声要求不高的房间之间，或两边房间本身较安静，如图书馆阅览室、医院病房、手术室、学校教室等可选用≥40dB，牵强一点可选≥35dB。Rw是在标准试验Rw比实际要求高3-5dB1dB左右。五、建筑声学中相关的国家标准GB3096-93《城市区域环境噪声标准》规定了不同区域环境噪声的上限，指标如下：类别适用区域白天dB(A)晚上dB(A)0疗养区、高级宾馆和别墅区等需要特别安静的区域50401居住、文教区域为主的区域55452居住、商业、工业混杂区域60503工业区65554交通干线两侧70551声通过翻开的窗户传入室内大致比室内低10dB。GBJ118-88《民用建筑隔声设计标准》楼板撞击声隔声标准。对住宅，标准规定：室内允许噪声级房间名称允许噪声级(A声级，dB)一级二级三级卧房、书房〔或卧房兼起居室〕≤40≤45≤50起居室≤45≤50空气声隔声标准维护构造部位计权隔声量(dB)一级二级三级分户墙及楼板≥50≥45≥50撞击声隔声标准楼板部位计权标准化撞击声压级(dB)一级二级三级分户层间楼板≤65≤75注：当确有困难时，可允许三级楼板计权标准化撞击声压级小于等于85dB，但在楼板构造上应预留改善的可能条件。GB50096-1999《住宅设计标准》住宅的卧房、起居室〔厅〕内的允许噪声级(A声级)昼间应小于或等于50dB，夜间应小于或等于40dB。分户墙与楼板的空气声计权隔声量应大于或等于40dB。楼板的计权标准75dB。住宅的卧房、起居室〔厅〕宜布置在背向声源的一侧。电梯不应与卧房、起居室〔厅〕紧邻布置。凡受条件限制需要紧邻布置时，必需实行隔声减振措施。4)JGJ37-87《民用建筑设计通则》第五章室内环境要求第三节隔声条〔一〕 建筑物各类主要用房的允许噪声级不应大于下表规定。用房类别允许噪声级睡眠用房50〔昼〕40〔夜〕无特别安静要求的用房5