隔声材料的五个定律


1
质量定律

对于墙隔音存在一个普遍的规律,即材料越重(面密度或单位面积质量越大)隔音效果越好。对于单层密致匀实墙,面密度每增加一倍,隔音量在理论上增加6dB,这种规律即为质量定律。对于双层的纸面石膏板墙,质量定律发挥着重要作用,即增加板的层数或厚度都可以获得隔音量的提高。

由于龙骨双层墙系统声频振动形式非常复杂,故质量定律的体现要比单纯的单层墙复杂。单层纸面石膏板的隔音效果很差,例如:12mm厚、面密度10kg/m²左右的纸面石膏板标准计权隔音量Rw=29dB。即使将四层这样的纸面石膏板叠合在一起,隔音量理论上Rw 也只能达到41dB。轻型匀质墙体,如石膏砌块、加气混凝土板、膨胀珍珠岩板、轻质圆孔板等,面密度大多在60-100kg/m²,受到质量定律的限制,隔音量Rw=35-40dB。

对于单层重墙,面密度大于250kg/m²,如120砖墙,90厚空心混凝土砌块、100厚混凝土墙板等,隔音量Rw 可达45dB左右,面密度超过500kg/m²的240砖墙、200厚混凝土墙等的隔音量可达50-55dB左右。

2
共振频率

任何隔声墙都存在固有的共振频率,当声波的频率和墙的共振频率一致时,墙体整体产生共振,该频率的隔音量将大大下降。一般地,墙体越厚重,共振频率越低,当共振频率低于隔音评价最低参考频率100Hz时,由于人耳听觉特性对低频不敏感,对隔音量Rw 的影响大大降低。

对于12mm和15mm厚两种不同面密度纸面石膏板存在不同共振频率,12mm纸面石膏板面密度为10kg/m²,15mm纸面石膏板面密度约12kg/m²。15mm厚的纸面石膏板墙的共振频率基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音性能影响较小;但对于12mm板,100Hz附近的隔音性能影响较大,造成低频100Hz、125Hz、200Hz处隔音量比15mm板下降较多,主要是因为共振频率的原因。

3
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,还有沿着板面方向的受迫弯曲振动。在某个特定频率上,受迫弯曲振动将和板固有的自由弯曲振动吻合,这时板就非常顺从地跟随入射声弯曲,造成声能大量地透射到另一侧去,形成隔音量的低谷,这种现象被称作吻合效应,该频率被称为吻合频率fc

理论和实验均表明,轻、薄、柔的墙f高,吻合效应弱;厚、重、刚的墙f低,吻合效应强。12mm、15mm纸面石膏板的f分别为3.15KHz和2KHz左右。12mm板在3.15KHz处的隔音量产生下降,15mm板在2KHz处的隔音量下降更为严重,甚至下降的趋势强过质量定律,造成在这一频率位置上隔音量比12mm的板还低很多。

双层相同的板叠合的吻合频率fc 和单层板基本等同,由于双层发生振动叠加,吻合效应更加剧烈,吻合谷会变得更深。如果使用不同厚度的板进行叠合,吻合谷将彼此错开,且每个吻合谷都较浅,对隔音性能有利。

双层板的剧烈吻合效应是非常明显的,会造成双层15mm板构造的隔墙在3150Hz附近的隔音量反倒低于双层12mm板的隔墙。一层12mm和一层15mm板叠合的隔墙比双层15mm隔墙的面密度低,但隔音量反倒会提高,这是吻合效应被减弱的结果。

吻合效应的因素比较复杂,不但与材料的面密度有关,还和材料的弹性模量、厚度、泊松比等条件有关。纸面石膏板制作工艺中的发泡情况会影响这些因素,包括影响最直接的面密度。从大量的实验中我们发现,在一定范围内减小面密度,吻合频率会变高,而且吻合效应会变弱,对隔音有利。

面密度较大、较厚的轻质隔墙,如加气混凝土板、石膏砌块等,吻合频率往往会出现在250-2000Hz的范围内,越重越厚的轻质板,越在隔音曲线的低频范围内出现很深的'吻合谷',严重限制了墙板的隔音。即使做成双层墙,中间附有空气层,也会因为吻合效应的叠加造成隔音性不高,例如双层90加气混凝土板,中空50mm,隔音量只能达到48dB左右,而同样重量的双排龙骨六层12mm石膏板墙的隔音量可达60dB,这主要是因为12石膏板的吻合频率高,吻合效应没有90加气混凝土板强烈。

4
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,这种象桥一样传递声能的现象被称为声桥。声桥越多、接触面积越大、刚性连接越强,声桥现象越严重,隔音效果越差。在板材和龙骨之间加弹性垫,如弹性金属条或弹性材料垫对纸面石膏板墙隔音有一定的改善量,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,轻钢龙骨石膏板隔墙要比相同构造的木龙骨和石膏龙骨隔墙隔音效果好。

对于轻钢龙骨石膏板墙,为了减少声桥,获得更高的隔音量,有时将龙骨结构做成错列结构和双层结构。错列结构是竖龙骨错列分立,两边板不同时固定在一根龙骨上,天地龙骨共用一套;双层结构是天地龙骨和竖龙骨分别做两层,中间没有任何连接,板固定在各自的龙骨上。理论上讲,错列龙骨隔墙隔音优于普通龙骨隔墙,可以提高1-3dB;双层龙骨隔墙隔音优于错列龙骨隔墙,比普通龙骨隔墙可以提高7-8dB。隔音量提高是声桥减弱了的缘故。

5
板缝和孔洞

隔墙上如果出现缝隙和孔洞,会大大降低隔墙的隔音量。假如隔墙墙体本身的隔音量达到50dB,而墙上有万分之一的缝隙和孔洞,则综合隔音量将下降到40dB。为了防止石膏板墙和原结构之间的缝隙,通常在墙体四周安装龙骨时垫入塑料弹性胶条。另外,当每面两层石膏板时应错缝安装,里层可以不勾缝,只对外层勾缝,这对隔墙隔音量影响不大。但是每面一层板时必须勾缝,否则隔音量将会下降12-17dB。

(0)

相关推荐

  • 轻钢笔记《隔声性能研究汇总》

    第一部分 问:你们的轻钢体系房屋的隔声吗?隔声量能达到多少? 答:冷弯薄壁型钢体系的房屋,其构造特点是一种"复合体系",因此,所能达到的性能取决于这种复合体系是否科学合理. 举个栗 ...

  • 轻钢龙骨隔墙通用施工图指引HJSJ-2021

    隔墙是分隔建筑物内部空间的墙体,隔墙不能承重,一般要求轻.薄,有良好的隔声性能. 常用隔墙分三大类: ①块材隔墙 ②轻骨架隔墙 ③板材隔墙 本期内容讲述 "轻钢龙骨隔墙通用施工图" ...

  • 【声现象】第17期:比较不同材料的隔声性能

    编者荐语:新的学期在无尽期待中迎来了新一届的孩子,或许是对于教育教学的思考在不断深入,渐渐体会到--做教育真的需要你的良知. 你教室里的每一个孩子, 都是某些人的整个世界. 当你清楚了这个事实 你就不 ...

  • 【做中学】第55期:比较不同材料的隔声性能

    编者荐语:目前很多学生物理学习中不进行实验操作,只是在机械性"刷题",这一现象在毕业年级显得尤为突出,这种"假实验"的恶果直接导致学生的动手能力越来越差.学习物 ...

  • 【干货】声学超材料隔声性能研究!

    声学超材料是人工制造的一种复合结构.由于它结构尺寸单元远小于声波波长,具有很多自然材料所不具备的特殊性质,极大地扩展了声学材料的内涵及其应用领域.本文从超材料的提出和发展现状.声学超材料及其设计原理. ...

  • 有理也在声高——一个五洋债投资者正告

    来源:债券圈 作者:佚名 全国首例证券代表人诉讼"五洋债券欺诈发行.虚假陈述一案",已由杭州市中级人民法院于2020年12月31日作出一审庄重判决.发行人.实际控制人.承销商.会计 ...

  • 厉害的人,往往能做到“五分钟定律”

    何所欢   2021.06.04 一个人获得某些大的成绩离不开两个因素:天赋与努力. 天赋是与生俱来的,并不是每个人生下来就有:但努力这个因素,对于每一个人来说都是同等的. 01. 提前5分钟,坚持5 ...

  • 我与他之间,永远隔着三十五年

    有很多话,越发的说不出口,比如深深的想念,或是久远的感动,我甚至都有些忘了,那沉默时刻的自己,蕴含的深情,比开口不知道要厚重多少倍,当一个人变的浓厚,越发的深沉,像一条河流,或是一条湖泊,只露出一点点 ...

  • 吸声和隔声的原理及应用

    一.吸声原理与应用 吸声是声波能量被物体吸收的现象.当声波入射到物体的表面时,有一部分声波会反射回去,而另一部分声波会进入物体,进而被物体所吸收而转化成热能.吸声的微观物理机理十分复杂,但是大致上可以 ...

  • 三角形五心定律[三角形五心定律]

    重心定理 三角形的三条边的中线交于一点.该点叫做三角形的重心.三中线交于一点可用燕尾定理证明,十分简单.(重心原是一个物理概念,对于等厚度的质量均匀的三角形薄片,其重心恰为此三角形三条中线的交点,重心 ...

  • 快乐之声合唱团成立五周年庆典文艺演出

    天通艺苑锣鼓喧天,快乐之声五年庆典. 吹拉弹唱艺高才现, 盛装艳抹快乐无边. 情真意切唱晴蓝天, 八方来客拍照留恋. 喜看今朝风景无限, 快乐之声京城红遍! 2016年6月7日,快乐之声合唱团成立五周 ...