装配式ALC复合墙体隔声性能实验研究

丁杰，杨慧君，魏彬

(苏州旭杰建筑科技股份有限公司，江苏苏州215022)

装配式ALC复合墙体隔声性能实验研究

丁杰，杨慧君，魏彬

(苏州旭杰建筑科技股份有限公司，江苏苏州215022)

ALC板材是一种新型轻质板材,将其用于建筑中，可以减轻结构的荷载，降低建筑造价。然而,单一轻质材料的墙体隔声性能难以达到设计要求。进行了内填岩棉层的双层ALC板复合墙隔声实验，获得了在各主要频段的隔声量数据。结果表明：采用此种构造的复合墙，其隔声性能较相同厚度或相近面密度的ALC板墙更为优越；内填岩棉层使ALC板复合墙体在高频段的隔声性能提升明显；选取等厚的双层ALC板所得的复合墙体吻合效应仍较为明显。

ALC板；复合墙体；隔音性能

0 引言

在传统钢筋混凝土建筑中，内墙一般为180～200 mm厚钢筋混凝土墙，其隔声性能较好[1]。而在现代建筑中，轻质加气混凝土(ALC)板材因其自重轻、表面平整度好、安装方便、降低建筑造价等优势，得到广泛的应用[2]。但正是由于其密度较低，仅用单层ALC板建造的隔墙往往隔声性能难以达到使用要求。

目前学者对于单层板及不同结构双层板的隔声特性已开展了一些研究[3-5]，形成了质量定律等隔声定律，对薄板龙骨组合墙也有一定研究[6-8]，而对于ALC板这样的低密度材料的隔声性能，研究较少。

基于以上情况，本文进行了由ALC板构成的复合型墙体隔声性能实验，获得了不同频段下的隔声量数据。

1 实验概况

1.1 试件设计

实验试件尺寸为4 m×2.5 m×0.2 m。构造为两层75 mm厚的ALC板，中间填充50 mm厚的岩棉层。试件截面图见图1，总厚度为200 mm。

图1 复合墙截面图(单位：mm)

实验所用ALC板为预制板材，单块预制板尺寸为2.5 m×0.6 m×0.075 m。安装时先逐块安装一侧的ALC板材，同时用钢钉将岩棉满贴在ALC板墙面上，螺钉间距为400 mm。接着安装另一侧ALC板材。ALC板之间的板缝表面用专用勾缝剂勾平，试件四周用水泥砂浆封堵。所有工艺均与实际工程中的安装工艺相同。

1.2 实验方法

本次隔声实验在同济大学声学研究所隔声

室进行，如图 2所示。实验声源室体积为108 m3，接收室体积为110 m3。所测复合墙体安装在两个测试室中间的洞口处，检测面积为10 m2。实验时室内温度为10 ℃，相对湿度为89%。

图2 实验概况

实验根据中华人民共和国国家标准《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》(GB/T 19889.3—2005/ISO 140-3：1995)[9]进行测量。单值评价标准根据《建筑隔声评价标准》(GB/T 50121—2005)[10]得到。

1.3 实验结果

实验所测得的试件在各频段的隔声量见表 1。按照文献[10]的空气声隔声单值评价量的评价结果为：Rw(C;Ctr)=51(-3;-6) dB。

表1 实验结果

2 隔声性能分析

2.1 预制ALC复合墙体隔声性能

图3给出了试件的隔声量-频率曲线(实验值)，其中横坐标频率为以10为底的对数坐标。从曲线中可以看出，在低频段内，试件的隔声量总体上随声源频率的升高而增大，符合质量定律；在630 Hz时，隔声量出现极低点，范围在500～800 Hz频段，处在吻合效应区；随着频率继续升高，声源频率过了吻合效应区，板的弯曲振动刚度随频率升高逐渐增大，成为声阻抗率的主要贡献者，此时隔声量继续随频率增大而增大。

图3 不同墙体隔声量-频率曲线

虽然试件为复合墙体，但由于双层ALC板厚度、材料均相同，两层的板材具有相同的吻合频率，因此在叠加使用后，复合墙体的吻合效应仍较为明显，且吻合频率理论上与单层ALC板较为接近。理论公式[11]为

(1)

式中：fc为吻合频率；c为空气中声速；h为薄板厚度；ρm为薄板密度；E为弹性模量；σ为泊松比。

根据式(1)可计算得75mm厚的ALC板的理论吻合频率为566Hz，与实验的吻合频率较为接近。存在偏差的原因可能是实际工程中构件配筋、边界条件和材料离散性等因素的影响。

2.2 与单层墙隔声量对比

岩棉层密度较低，对整体复合墙面密度影响较小，因此图3给出了200mm厚预制ALC板以及150mm厚预制ALC板的隔声量-频率曲线以作对比。由于200mm厚和150mm厚ALC板厚度较大，由式(1)可以看出，墙体厚度越大，其吻合频率越低。计算可得200mm厚ALC板吻合频率为212Hz，150mm厚ALC板为283Hz。而由于在低频段内，墙体隔声量本就偏低，因此其吻合效应不明显。

200mm厚预制ALC板的整体厚度与实验试件相同，其隔声单值评价结果为49.7dB。通过对比图3曲线可以发现，除了在试件的吻合效应区，试件在其余各频段的隔声量均大于200mm厚ALC板，尤其在高频段内，试件隔声量提高较为明显。这是由于岩棉结构的存在，声波穿过时引起空隙间空气振动，因摩擦、空气的黏滞阻力和空隙间空气与纤维之间的热传导等原因，使部分声能转化为热能被吸收[12]，而高频声波在一定厚度的岩棉层中震动次数更多，故能量损耗更大。150mm厚预制ALC板的整体面密度为97.5kg/m2，与实验试件102.5kg/m2较为接近，仅相差5%(岩棉密度取100kg/m3)，其隔声单值评价结果为41dB，比实验试件隔声量低10dB。若仅靠提高面密度，根据质量定律，目标提高隔声量10dB，需将墙体厚度增大到原来的3倍。

3 结论

通过进行预制ALC复合墙体的隔声实验，可得如下结论：

内填岩棉的双层ALC板复合墙体，其隔声性能较相同厚度的ALC墙或相近面密度的ALC墙更为优越。200mm厚的复合墙体隔声单值评价可达51dB。

内填岩棉层使ALC板复合墙体在高频段的隔声性能提升明显。

选取等厚的双层ALC板所得的复合墙体吻合效应仍较为明显，吻合效应区频率与理论公式计算值较为接近。

[1]崔承勋.双层轻质板结构隔声量的实验研究[J].建筑科学,2011(10):63-69.

[2]牛培栋,丁亮,谭斌,等.ALC墙板的施工技术研究[J].青岛理工大学学报,2011(6):129-132.

[3]MULHLLAND K A,PRICE A J.Transmission loss of multiple panels in a random incidence field[J].Journal of the Acoustical Society of America,1963,43(6):1432-1435.

[4]杜功焕,朱哲民,龚秀芬.声学基础[M].南京：南京大学出版社,2001:214-226.

[5]冯瑀正.轻结构隔声原理与应用技术[M].北京:科学出版社,1987:11-70.

[6]王季卿.提高轻板隔墙隔声性能的实验研究[J].同济大学学报,1981(2):79-91.

[7]顾樯国,王季卿.弹性联接对钢龙骨轻板隔墙隔声量的影响[J].声学学报,1983(1):1-13.

[8]STANLEY D,GATLAND H.Light weight partition design for residential and commercial buildings[J].Sound & Vibration,2005,39(12)：12-17.

[9]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.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：GB/T 19889.3—2005/ISO 140-3:1995[S].北京:中国标准出版社,2005.

[10]中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑隔声评价标准：GB/T 50121—2005 [S].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[11]何琳,朱海潮,邱小军,等.声学理论与工程应用[M].北京:科学出版社,2007：178-184.

[12]祝燕平,于伟东.简述装饰织物吸声隔音性能的应用与研究[J].产业用纺织品,2000(6):24-27.

责任编辑：唐海燕

Experiment on Sound Insulation Performance of Fabricated ALC Composite Wall

DING Jie,YANG Huijun,WEI Bin

(Suzhou Jcon Building Technology Co.,Ltd.,Suzhou 215022)

Autoclaved lightweight concrete (ALC) panel is a new kind of lightweight building board.ALC panel is applied in architecture to reduce the load of structure and save the construction cost.However,sound insulation performance of a single wall can hardly meet design requirement.An experiment was carried out on sound insulation of a composite wall of double layers of ALC panel filled with rock wool.Sound reduction indices at different frequency bands were obtained.The results show the composite wall has a better sound insulation performance compared with single ALC panel wall of same thickness or surface density.Rock wool greatly improves the sound insulation performance of the composite wall at the high frequency band.Coincidence effect of the composite wall is obvious when two layers of ALC panel are of the same thickness.

ALC panel;composite wall;sound insulation performance

10．3969/j．issn．1671⁃0436．2016．06．004

2016- 08- 17

丁杰(1977— )，男，高级工程师。

TU112

A

1671- 0436(2016)06- 0018- 03