绿色生态住宅墙体隔声材料的探究.doc

材料概论结课论文
中国矿业大学
2025年1月13日
作者:王文卿
指导教师：王庆良

班级：建筑学09-4
学号：02090810
绿色生态住宅墙体隔声材料的探究

绿色生态住宅墙体隔声材料的探究
王文卿 建筑学09-4班 02090810

【摘要：】研究绿色生态住宅墙体隔声问题，探讨墙体隔声的原理以及设计阶段对墙体隔声的考虑，并深入研究CS墙板的各应性能，同时, 讨论了影响CS墙板隔音效果的各种因素。从定量和定性的角度评价CS墙板的隔音性能, 并提出设计和施工建议。
【关键词：】绿色生态住宅，墙体隔声原理，住宅隔声建筑设计，CS墙板

1、 引言
绿色生态住宅作为一种全新的居住理念，必将成为21世纪住宅建设的趋势。而声环境作为绿色生态住宅居住环境(包括居住空间环境、声环境、空气环境、热环境、光环境、绿色建材等)的一项重要指标，也越来越受到国家和地方的住宅建设管理、设计、施工、使用等部门和个人的高度重视，已被列为建设部创导的绿色生态小区九大技术系统的重要内容之一，同时被许多地方作为强制性标准编入地方性的住宅规范之中。本文仅从分析墙体隔声原理入手，阐述绿色生态住宅墙体隔声材料的应用及意义。

2、 墙体隔声原理
隔声是控制噪声的重要措施，效果十分显著。但目前在很多场合对隔声还不够重视，以致对噪声控制不够。例如轻型建筑的隔声已是当前发展建筑事业的主要矛盾，很多轻型墙组成的分户墙其隔声量只有30dB，这与人们对环境的要求相差很远。即使有良好的室内音质设计，如果受到噪声的严重干扰，也将难以获得良好的室内听闻条件。为了保证建筑物的使用功能，保证人们正常生活和工作条件，也必须减弱噪声的影响。因此，控制建筑环境噪声，保证建筑物内部达到一定的安静标准，是建筑声学的另一个重要方面。
声波传入围护结构的三种途径
     1)、经由空气直接传播，即通过围护结构的缝隙和孔洞传播。例如敞开的门窗、通风管道、电缆管道以及门窗的缝隙等。
 2)、透过围护结构传播。经由空气传播的声音遇到密实的墙壁时，在声波的作用下，墙壁将受到激发而产生振动，使声音透过墙壁而传到邻室去。
3)、由于建筑物中机械的撞击或振动的直接作用，使围护结构产生振动而发声。
墙体隔声的一般规律
1）、单层墙隔声频率特性规律
影响隔声的因素：单位面积质量（面密度）、刚度、材料内阻尼、边界条件等。

    2)、 质量定律
    在理想情况下，（无刚度、无阻尼、柔顺质量、忽略边界条件），单层墙体隔声量理论推导得到：
隔声量R=20lg(f×m0)-48
质量定律（mass law)：墙体越重空气声隔声效果越好。
    (1）面密度增加一倍，隔声量增加6B。
    (2）频率增加加一倍，隔声量增加6B。
    在实际情况下，在质量控制的频率范围内明显出现质量定律的表现，但比6dB要小，一般地，面密度增加一倍，隔声量增加4-5dB。

    3)、吻合效应
    墙体在声音激发下会产生受迫振动，振动既有垂直于墙面的也有沿墙面传播的，不同的入射频率或入射角度将产生不同的沿墙面传播的传播速度Cf。然而，不同频率的声波，墙体本身存在沿墙面传播固有传播速度Cb。在某种入射频率和入射角度下，出现Cf=Cb时，将产生“吻合效应”，这时，墙板非常“顺从”地跟随入射声波弯曲，使大量声能透射到另一侧去，形成隔声量的低谷。声波无规律入射时，每种隔声材料都会在某一频率上发生吻合效应，这一频率被称为“吻合频率”，在隔声曲线上的低谷称为“吻合谷”，薄、轻、柔的墙体吻合频率高；厚、重、刚的墙体吻合频率低。

    轻型墙的隔声研究
随着大量的住宅建设与高层建筑的发展，要求建筑的工业化程度越来越高，同时还要求减轻建筑的自重，以满足建筑的高速发展。常用的轻型墙体有：纸面石膏板、圆孔珍珠岩石膏板、加气混凝土板、碳化板等。传统的240mm厚的砖墙，其平均隔声量约为53dB，而现有的轻型墙其平均隔声量为30dB。
提高轻型墙隔声能力的措施：
根据国内外的经验，采用的主要措施与效果如下
1）、将多层密实材料用多孔弹性材料（玻璃棉、岩棉、泡沫塑料）分隔，做成夹层结构。则隔声量比同重量单层墙提高很多。
2）、避免板材的吻合效应引起的谐振，应使各层材料的体（面）密度不同而厚度相同，在质量定律范围内，可以得到较理想的隔声。
3）、当将空气层的厚度增加到7.5cm以上时，在大多数的频带内可以增加隔声量8~10dB。
4）、用松软的吸声材料填充空气间层，一般可以提高轻型墙的隔声量2~8dB.

双层墙的空气声隔声
    双层墙体之间的空气间层相当于“弹簧”，具有减振作用。即空气间层会产生一个附加隔声量，其间层厚度超过10cm，隔声量将不增加。

3、 住宅隔声建筑设计原理
隔声是降低噪声最重要的手段之，特别是在建筑的围护结构中，设计利用围护结构本身的隔声特性来隔掉围护结构外的噪声，会比围护结构中采用吸声手段降低噪声要有效得多。重视住宅平面设计也是降低噪声污染的行之有效的措施，基本原则：一是将要求安静的房间布置在背向噪声源的一侧。据实际测定，此措施比将安静的房间面向噪声源时噪声级可降低25dB～30dB；其次在住宅室内平面设计中特别注意空间的动静分区．将厨房、卫生间集中布置，并上、下对齐，管道布置在厨房、厕所的墙上。兰是对楼梯间、垃圾道、厨房、卫生问不应设在邻居居民的卧室与起居室的直接上层。高层住宅的电梯问以及电梯井道和机房避免与主卧室、起屑室、书房等贴邻。水泵房不应设稿·住宅楼内，井采取隔板消声措施，这对防止住宅内部的建筑构件噪声干扰有明显的效果。

4、 Cs墙板的隔音性能分析
CS轻质保温(预制)夹芯墙板(以下简称CS墙板)是天津大学土木工程系和华声公司合作, 在引进T ID 板的基础上创新发展起来的。该墙板是由三维空间钢丝网骨架、保温隔音芯材以及内外细石钢筋混凝土或水泥砂浆层组成, 具有自重轻、强度高、保温、隔音、防火、抗震性能好和安装简捷等优点。
CS墙板的构造
本文讨论的墙板结构如右图, 中间采用的保温材料(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树脂为主体，加入发泡剂等添加剂制成，它是目前使用最多的一种缓冲材料。它具有闭孔结构，吸水性小，有优良的抗水性；密度小，一般为0.015～0.03；机械强度好，缓冲性能优异;加工性好，易于模塑成型；着色性好，温度适应性强，抗放射性优异等优点，而且尺寸精度高,结构均匀。)厚度为d, 两侧采用钢筋混凝土, 厚度均为d1, 配置φ10Ⅰ级钢筋间隔300mm布置。两侧混凝土之间用钢丝网片和斜插丝组成的空间骨架相联, 形成整体结构。
CS墙板的隔音
对于双层墙板结构, 文献[ 2]曾提出质量- 弹簧- 质量系统模型, 即将两层墙板看成质量, 中间空气层看成弹簧, 称作弹性材料夹层结构。实际情况下, CS墙板中有聚苯乙烯泡沫作夹芯材料, 必须考虑它对整个墙板隔音效果的影响。有机材料隔声性能主要与材料的组成和结构有着密切的关系。当声波入射时, 在材料的内部将发生反射、散射、折射和绕射。由于混凝土层面与聚苯泡沫之间密度的差异, 当声波遇到填充颗粒时将发生多次折射及散射使得传播路径增大,声能消耗将增多; 同时聚苯乙烯泡沫中密闭气泡的存在, 当声波在材料中传播碰到这些气泡时相当于受到障碍物阻挡, 这样声波必须绕过填充颗粒发生绕射, 从而也使声波的传播路径增大而消耗掉声能。正因为聚苯乙烯泡沫的这种特殊结构使得声波在材料中的传播发生多次反射、散射、折射、绕射, 从而很大程度上消耗了声能, 达到了隔声效果。
由于中间夹聚苯乙烯泡沫的弹性作用, CS墙板的隔音性能优于等面密度的普通钢筋混凝土墙板, 聚苯乙烯泡沫超越了传统隔声材料以高密度、大厚度来增加隔声效果的机理, 不但隔声效果好, 而且具有高强度、轻质量、超薄厚度、良好的机械加工性能等众多优点。同时,CS墙板的隔音效果受很多因素影响, 包括板本身的构造, 也包括一些外部条件以及一些不确定性因素。其中, 在其他条件不变的情况下, 增大中间夹层的厚度、混凝土层的厚度、混凝土和聚苯泡沫厚度的比例对墙板的隔音都是有利的。在进行CS墙板的设计和施工时, 应根据不同的设计要求, 考虑到以上影响, 尽量避免缝隙和孔洞的产生。

5、 墙体隔声材料的发展趋势
隔音材料是保温、保冷、隔热、隔音材料的总称，因其质轻、导热率低，广泛应用于建筑、化工、电力、建材等行业。隔音材料同五金工具、日用五金等易耗品比起来，它属于冷门产品，但随着世界各国对节能减排的高度重视，该产业已呈现出快速发展的良好势头。改革开放以来，特别是‘十一五’期间，我国房地产业、装饰装修及环保产业的快速发展，尤其是建筑节能的大力推进，隔音材料的生产和销售更是得到了前所未有的发展。

6、结束语
今天，建造舒适、环保、健康的绿色生态住宅，已成为当今住宅建设的主旋律。为了保证环境的安静，使居民不受或少受噪声的干扰。因此，住宅建设的规划决策者、建筑的设计者、工程的营造者及住宅的使用与管理者，都必须树立良好而强烈的生态意识，采取切实有效的措施以降低住宅内的噪声级，给广大居民创造一个安静、健康、优良的居住环境，使他们能够安居乐业，身心健康。

参考文献：
1、 绿色生态住宅声环境设计的萄挖牲探讨 李金波，白延林
2、 CS墙板的隔音性能分析宋红玉1, 李砚波1, 戴自强1, 赵仲星
3、 国外新型墙体材料的发展现状和趋势 杜文丽
4、 法国研发新的隔音材料 建设科技