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隔声材料(Soundproof Materials),是指把空气中传播的噪声隔绝、隔断、分离的一种材料、构件或结构。对于隔声材料,要减弱透射声能,阻挡声音的传播,就不能如同吸声材料那样多孔、疏松、透气,相反它的材质应该是重而密实的,如钢板、铅板、砖墙等一类材料。隔声材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙;有较大的重量。由于这类隔声材料密实,难于吸收和透过声能而反射能强,所以它的吸声性能差。
隔声材料:材料一、能过共振吸声的方式的隔音材料有:石膏板、石棉水泥、胶合板、钢板、铝板以及硬质纤维板。材料二、玻璃棉、麻棉毛毡、有机纤维材料、岩棉、矿棉以及聚苯乙烯泡沫塑料这几种。材料三、石膏板、硬质纤维板等能够将板块四周固定,然后连通板后的封闭空气层,从而达到吸音隔音的效果。材料四、皮革、塑料薄膜、人造革等具有不透气、张拉能力强而且柔软的材料,通过声音的共振频率能够有效阻隔声音传播。材料五、具有特殊功能的窗幕以及空间吸声体。
凡是能用来阻断噪声的材料,统称为隔声材料。 隔音材料五花八门,日常人们比较常见的有实心砖块、钢筋混泥土墙、木版、石膏板、铁板、隔声毡、纤维板等等。 严格意义上说,几乎所有的材料都具有隔音作用,其区别就是不同材料间隔音量的大小不同而已。同一种材料,由于面密度不同,其隔音量存在比较大的变化。 隔声量遵循质量定律原则,就是隔音材料的单位密集面密度越大,隔音量就越大,面密度与隔音量成正比关系。
隔音材料在物理上有一定弹性,当声波入射时便激发振动在隔层内传播。当声波不是垂直入射,而是与隔层呈一角度 θ 入射时,声波波前依次到达隔层表面,而先到隔层的声波激发隔层内弯曲振动波沿隔层横向传播,若弯曲波传播速度与空气中声波渐次到达隔层表面的行进速度一致时,声波便加强弯曲波的振动,这一现象称吻合效应。这时弯曲波振动的辐度特别大,并向另一面空气中辐射声波的能量也特别大,从而降低隔声效果。
产生吻合效应的频率fc为: fc=co2/2 π sin2 θ [12 ρ (1- σ 2)/eh2]1/2 式中 ρ 、 σ 、e分别为隔层材料的密度、泊松比和杨氏模量,h是隔层厚度。任意吻合频率fc与声波入射角 θ 有关。在大多数房间中的声场都接近于混响声场,到达隔层的入射角从0°到90°都有可能,因此吻合频率出现在从掠入射( θ=90°) 的fc0开始的一个频率范围,也就是说吻合效应使某一频率范围的隔声效果变差。一般这一频率范围发生在中高频。从质量定律知道,中高频隔声量较大,除了内阻尼很小的金属板外,因吻合效应使中高频隔声量降低的现象,不会引起很大的麻烦。
材料一侧的入射声能与另一侧的透射声能相关的分贝数就是该材料的隔声量,通常以符号R(dB)表示。隔声材料[1]或构件,会因使用场合不同,测试方法不同而得出的隔声效果不同。隔声材料可使透射声能衰减到入射声能的10-3~10-4或更小,为方便表达,其隔声量用分贝的计量方法表示。
生产工艺:通过分切、涂胶、裁剪,模压等深加工方法。制造各种规格,异形规格,满足厅堂装饰设计,家电质检,仪器测试、汽车制模等行业厂家或其它配套企业的需求,根据用户需要开发不同规格型号隔声材料,隔声材料具有密实、质重、阻尼性强、高弹性、耐水性、耐候性佳、耐油性、阻燃性好的结构特征。
应用领域:、院、歌剧院、音乐厅、会议中心、体育馆、音响室、家居、商场、酒店、卡拉OK、酒廊、餐厅等。
在设计和施工中要特别注意,两层之间不能有刚性连接。破坏了固体 —— 空气 —— 固体的双层结构,把两层固体隔层由刚性构件相连,使两个隔层的振动连在一起,隔声量便大为降低。尤其是双层轻结构隔声,相互之间必须相互支撑或连接时,一定要用弹性构件支撑或悬吊,同时注意需要分割的两个空间之间,不能有缝或孔相通。“漏气”就要漏声,这是隔声的实际问题。
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发吻合,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,形成隔声量的低谷,这种现象被称作吻合效应,该频率被称为吻合频率fc。
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,对隔声有利。
当前,噪声已成为一种主要的环境污染,建筑物的声环境问题越来越受到人们的关注和重视。选用适当的材料对建筑物进行吸声和隔声处理是建筑物噪声控制工程中常用基本的技术措施之一。
材料吸声和材料隔声的区别在于,材料吸声着眼于声源一侧反射声能的大小,目标是反射声能要小。吸声材料对入射声能的衰减吸收,一般只有十分之几,因此,其吸声能力即吸声系数可以用小数表示;材料隔声着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小,目标是透射声能要小。隔声材料可使透射声能衰减到入射声能的10-3~10-4或更小,为方便表达,其隔声量用分贝的计量方法表示。
这两种材料在材质上的差异是:吸声材料对入射声能的反射很小,这意味着声能容易进入和透过这种材料;这种材料的材质应该是多孔、疏松和透气,这就是典型的多孔性吸声材料,在工艺上通常是用纤维状、颗粒状或发泡材料以形成多孔性结构;结构特征是:材料中具有大量的、互相贯通的、从表到里的孔,也即具有一定的透气性。当声波入射到多孔材料表面时,引起孔中的空气振动,由于摩擦阻力和空气的黏滞阻力以及热传导作用,将相当一部分声能转化为热能,从而起吸声作用。隔声材料对减弱透射声能,阻挡声音的传播,就不能如同吸声材料那样多孔、疏松、透气,相反它的材质应该是重而密实,如钢板、铅板、砖墙等一类材料。隔声材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙;有较大的重量。由于这类隔声材料密实,难于吸收和透过声能而反射能强,所以它的吸声性能差。
在工程上,吸声处理和隔声处理所解决的目标和侧重点不同,吸声处理所解决的目标是减弱声音在室内的反复反射,也即减弱室内的混响声,缩短混响声的延续时间即混响时间;在连续噪声的情况下,这种减弱表现为室内噪声级的降低,此点是对声源与吸声材料同处一个建筑空间而言。而对相邻房间传过来的声音,吸声材料也起吸收作用,从而相当于提高围护结构的隔声量。隔声处理则着眼于隔绝噪声自声源房间向相邻房间的传播,以使相邻房间免受噪声的干扰。可以看出,利用隔声材料或隔声构造隔绝噪声的效果比采用吸声材料的降噪效果要高得多。这说明,当一个房间内的噪声源可以被分隔时,应首先采用隔声措施;当声源无法隔开又需要降低室内噪声时才采用吸声措施。
吸声材料的特有作用更多地表现在缩短、调整室内混响时间的能力上,这是任何别的材料代替不了的。由于房间的体积与混响时间成正比的关系,体积大的建筑空间混响时间长,从而影响了室内的听闻条件,此时往往离不开吸声材料对混响时间的调节。对诸如院、会堂、音乐厅等大型厅堂,可按其不同听音要求,选用适当的吸声材料,结合体型调整混响时间,达到听音清晰、等不同主观感觉的要求。从这点上说,吸声材料显示了它特有的重要性,所以通常说的声学材料往往指的就是吸声材料。
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