新型墙体材料空气声隔声性能检测与分析

郭万江，张 松，杜国峰，杨 丹

(天津市建筑材料产品质量监督检测中心，天津 300381)

材料科学与工程

新型墙体材料空气声隔声性能检测与分析

郭万江，张 松，杜国峰，杨 丹

(天津市建筑材料产品质量监督检测中心，天津 300381)

住宅建筑的隔声问题逐渐被广泛关注．按照国家标准对现今常用的不同材质的墙体材料的隔声性能进行了检测与分析，结果表明：用单一轻型砌块墙及条板墙做分户墙体时，很难达到现行《民用建筑隔声设计规范》的要求，而复合墙体材料在隔声性能方面具有优越性．

建筑隔声；新型墙体材料；复合墙体材料

当今建筑物主要以框架、轻钢结构为主，墙体材料主要起空间围护和填充作用．传统黏土砖墙因自重过大、土地保护等问题，已基本被轻质墙体材料所取代．随着人们对住宅品质要求的不断提高，住宅建筑的隔声问题逐渐被广泛关注[1-3]．住宅隔声主要有空气声隔声和楼板撞击声两种：空气声隔声是指二次结构墙隔离空气中传播声音的量值；楼板撞击声是指由于撞击固体而在室内引起的一种噪声．针对二次围护结构材料的声学性能特点，住宅隔声主要是空气声隔声．从隔声性能的角度考虑，由单一的轻质材料(如加气混凝土砌块、轻集料混凝土砌块、建筑隔墙用轻质条板等)构成的单层墙很难达到黏土砖的隔声效果．

为满足GB50118—2010《民用建筑隔声设计规范》[4]的要求，用新型墙体材料代替传统黏土砖时，除了要考虑楼体主体结构承重的要求，还应考虑其声学功能性的要求，但对此领域的研究相对较少，且目前我国对市场上广泛使用的建筑材料也很少要求进行隔声性能检测．为了保证室内环境的私密性，降低外界声音的影响，提高舒适度，需要弄清现有各种材料的隔声效果，为建筑设计师们提供有效的设计依据，因此有必要对我国目前广泛使用的墙体材料的隔声性能进行检测与分析．

1 隔声性能的测试原理与方法

1.1 测试原理[5]

当声波入射至墙体表面时，一部分声能被反射，另一部分声能被吸收，还有一部分声能会透过墙体传至被墙分隔的另一个空间．透射声能Eτ与入射声能Ei之比，称为透射系数τ，τ=Eτ/Ei；而隔声性能则用隔声量R来表示，R=10,lg(1/τ)，R越大，说明隔声效果越好．

由于实验室的测量条件可以控制，能够保证声源室的声能主要从试件中传透到接收室，其他途径传透的声能可以忽略不计，从而能较为准确地评价测试产品的空气声隔声特性．

1.2 测试方法

根据我国现行标准要求[6-8]，采用国营红声器材厂嘉兴分厂HS5660,B-X噪声测量分析系统进行检测．将试件安装在声源室与接收室之间的洞口内，做好灰缝及表面处理，待干燥后进行测量；采用1/3倍频程对100～5,000,Hz范围内规定的18个中心频率进行测量，通过计算(R=LP1−LP2+lg(S/ A)，其中，LP1为声源室内的平均声压级，dB；LP2为接收室内的平均声压级，dB；S为试件面积，m2；A为接收室的吸声量，A＝0.161 V/t，m3/s；V为接收室的容积，m3；t为接收室测量的混响时间，s.)，得出声源室和接收室的平均计权隔声量；同时根据各频率的测量值绘制隔声频率特性曲线，与标准曲线复合组成评价图，从评价图上500,Hz处向上做垂线与标准曲线相交，通过交点做水平线与评价图的纵坐标相交，此交点即为所求的单值计权隔声量Rw，这也是通常简称的隔声量．

为了更加真实地反映构件隔声性能，还要考虑两种噪声源的频谱修正[8]：一种是以生活噪声为代表的中高频为主的噪声源频谱修正，通常被称作粉红噪声频谱修正量，用C表示；另一种是以交通噪声为代表的低中频为主的噪声源频谱修正，被称为交通噪声频谱修正量，用Ctr表示．采用Rw＋C或Rw＋Ctr比单用Rw对建筑构件空气声隔声性能的评价更加符合实际的隔声效果．

2 检测结果与分析

墙体材料是主要的空气声建筑隔声材料之一，品种规格较多．根据墙体材料形态的不同，一般分为砖、条板、复合墙体三大类．

2.1 砖类隔墙材料隔声性能

2.1.1 普通黏土砖墙隔声性能

大家通常认为传统黏土砖的隔声性能较好．本实验选用市场用量较多的天津某厂生产的240,mm× 115,mm×53,mm普通黏土砖，两面各抹10,mm水泥砂浆砌筑成检测墙体，面密度为530,kg/m2．该墙体的隔声性能测量评价图如图1所示，经计算该试件墙体计权隔声量为56,dB．

图1 普通黏土砖墙的隔声量测定曲线

黏土砖作为传统的墙体材料，它以黏土为主要原料，经坯料制备压制成型后焙烧而成．其自重较大，240,mm厚的砖墙一般面密度在500,kg/m2左右．由于砖墙既厚又重，根据隔声质量定律，因此其具有较好的隔声性能．但由于其自重过大，不适合用于二次结构填充材料；加之以黏土为原料会大量破坏耕地，因此已在逐渐退出历史舞台．

2.1.2 砌块墙隔声性能

砌块品种按功能划分有承重和非承重砌块．承重砌块强度高，自重大，面密度与黏土砖墙接近的承重砌块墙，其隔声性能与黏土砖墙也大致相同，但由于其自重过大，因此不适于做填充材料；非承重砌块一般是指以陶粒、粉煤灰、炉渣等轻集料为原料生产的混凝土空心或实心砌块，此类砌块墙的隔声量随着墙体的质量、厚度的不同而不同．根据以往对各种砌块大量的检测数据看，水泥砂浆抹灰轻质砌块填充隔墙的隔声性能，在很大程度上取决于墙体表面抹灰层的厚度．

本实验选用市场上应用较多的某厂生产的炉渣混凝土砌块，强度等级为3.5,MPa，密度等级800 kg/m3．用190,mm厚轻集料混凝土砌块两面抹10,mm水泥砂浆层砌筑成检测墙体，面密度为182,kg/m2．该墙体的隔声性能评价图如图2所示，经计算该墙体计权隔声量为45,dB．

图2 混凝土砌块墙的隔声量测定曲线

2.2 条板类隔墙材料隔声性能

2.2.1 隔墙条板隔声性能

轻质条板是新型墙体材料的主要类型，因其轻质高强、板幅大、施工方便等优点，在现代框架结构建筑中被广泛使用．工业灰渣混凝土空心隔墙条板是现今最为常见的一种板材，原材料与轻集料混凝土小型空心砌块基本相同，多以工业炉渣、粉煤灰、陶粒为主，其结构型式也相近，因此在隔声性能方面与前述空心砌块相似，其隔声量的大小很大程度上取决于墙体表面抹灰层的厚度．

本实验采用90,mm厚的工业灰渣条板两面抹各10,mm的水泥砂浆层砌筑成检测墙体，面密度为110,kg/m2．该墙体的隔声性能评价图见图3，经计算该试件墙体计权隔声量为39,dB．

2.2.2 加气混凝土板隔声性能

材料选自市场应用较广的某厂生产的150,mm厚的蒸压砂加气混凝土板，两面各抹10,mm的水泥砂浆层砌筑成检测墙体，此类墙体面密度约为120,kg/m2左右．该墙体的隔声性能评价图见图4，经计算该测试墙体计权隔声量为44,dB．

图3 隔墙条板隔声量测定曲线

图4 蒸压砂加气混凝土板的隔声量测定曲线

加气混凝土隔墙条板在市场上较为常见的有蒸压砂加气和蒸压粉煤灰加气两种，板厚通常为60～150,mm，面密度随着生产工艺及原材料的不同而有很大区别，但一般单质产品面密度小于90,kg/m2，具备质轻、施工方便等优点．根据已往对大量各种条板隔声性能的检测，其隔声量通常在35～45,dB之间．由于加气混凝土为铝粉发泡而成，因此制品内部填充大量气泡，在一定程度上使得声能转变为热能而起到一定的隔声效果，所以其隔声性能与其他材料相比较为优越．

2.3 复合墙板隔声性能

复合墙板是新型墙体材料的发展方向，具有轻质、隔热、隔声的特点．本复合墙板是在60,mm厚的硅镁加气混凝土抽孔条板两面各增加30,mm的玻璃棉，再覆盖一层9,mm的纸面石膏板组成，墙体面密度为80,kg/m2．该墙体隔声性能评价图见图5，经计算墙体的计权隔声量为47,dB．

图5 复合墙板的隔声量测定曲线

2.4 各种墙体材料隔声性能比较

将上述各种墙体材料的隔声量归纳列于表1中．

表1 各种墙体材料隔声性能比较

对单一墙体材料来讲，空气声隔声性能与材料的面密度有很大的关系[9]．根据隔声质量定律，墙体越厚、越重，单位面积质量越大，隔声效果越好．从表1看出：混凝土空心砌块、混凝土空心条板、蒸压加气混凝土板的面密度都远低于黏土砖的，所以隔声性能较差，且遵循隔声质量定律；复合墙板面密度最低，但隔声性能却优于其他新型墙体材料，这是由于它采用了玻璃棉，其内部有大量微小的孔隙，使得声波沿着这些孔隙传播的过程中，与材料发生摩擦作用使声能转化为了热能而消失殆尽．墙板被声波激发进行弯曲振动时，在一定频段会发生吻合效应，形成隔声低谷．复合墙采用不同厚度的板进行叠合，使得吻合谷彼此错开，有效避免了吻合现象的发生，降低了整体隔墙的共振频率，因此具有很好的隔声效果[10]．

3 结 语

如今的楼房多为高层建筑，要求填充材料的自身质量越小越好，因此填充材料的自重受到限制．为了结构安全的需要，设计师们只能选择轻质材料作为填充隔墙材料．随着人们对住宅隔声性能要求的提高，为满足国家标准要求，用新型墙体材料代替传统黏土砖以节约能源、资源目的的同时，还应考虑其声学功能性的要求．现代轻型砌块墙及条板墙做分户墙体时，单一材质很难达到规范要求，而复合墙板面密度低，且由于内部特殊结构的作用，使其具有了很好的隔声效果．因此用复合墙体作为高层建筑的填充墙体，不但质轻，还能够使建筑具有良好的隔声性能，所以被作为高层建筑填充墙体的首选．

［1］ 鞠 珊. 加强对现代住宅建筑隔声问题的重视[J]. 环境工程，2012，30(9)：465-467.

［2］ 任海清，江泽慧，费本华，等. 中国现代木结构住宅未来发展之路[J]. 木材工业，2006，20(2)：45-47.

［3］ 王 珊. 建筑隔声减振与建筑材料[J]. 中国新技术新产品，2012，21(20)：248-249．

［4］ GB 50118—2010，民用建筑隔声设计规范[S].

［5］ 董明磊. 声学材料隔声量测量系统的研究[D]. 上海：上海交通大学，2008.

［6］ GB/T 19889.3—2005，声学 建筑和建筑构件隔声测量第3部分 建筑构件空气声隔声的实验室测量[S].

［7］ GB/T 19889.8—2006/ISO，声学 建筑和建筑构件隔声测量 第8部分 重质标准楼板覆面层撞击声改善量的实验室测量[S].

［8］ GB/T 50121—2005/ISO，建筑隔声评价标准[S].

［9］ 王季卿. 建筑隔声研究的进展[J]. 噪声与振动控制，2007，33(10)：1-8.

［10］ 张树燕. 轻质墙体隔声性能研究[D]. 西安：西安建筑科技大学，2009．

Testing and Analysis of Air Sound Insulation Performance of New Wall Materials

GUO Wan-jiang，ZHANG Song，DU Guo-feng，YANG Dan
(Tianjin Building Materials Product Quality Supervision and Inspection Center，Tianjin 300381，China)

The problem of residential building sound insulation has gradually received wide attention. This paper tests and analyzes the sound insulation performances of the commonly used different wall materials by the national standard. The result shows that the single light block walls and slat walls that are used as household walls are not up to the standard of the current specification for design of civil building sound insulation requirements，whereas the composite wall materials have superiority in terms of sound insulation performance.

sound insulation for building；new wall material；composite wall material

TU552

A

2095-719X(2014)01-0041-03

2013-09-24；

2013-11-12

郭万江（1972—），男，天津人，天津市建筑材料产品质量监督检测中心高级工程师．