常用的多孔吸声材料有玻璃棉矿渣棉等无机

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吸声棉板作为主料。棉板采用成型切割,成 型棉板用4 mm冷拔钢丝骨架支撑,坚挺不变 形。尖劈为双层护面结构,适用于强气流环 境。
4.吸声材料的选择和安装 一般地说,多孔吸声材料对高频声吸声效果好,对低 频声效果较差,这是因为多孔材料的孔隙尺寸与高频声 波的波长相近所致。要想展宽吸声材料的吸声带宽,提 高材料的吸声效果,需要在材料的选择和安装使用过程 中注意以下几点。 (1)合理控制材料的容重 容重是指吸声材料的单位体积重量,常用kg/m3表示。 改变材料的容重可间接控制材料的内部微孔尺寸。理论 分析与实践都表明,在一定条件下,材料容重存在一个 最佳值。一般地说,增加吸声材料的容重,能使低频吸 声效果增加,但高频吸声效果相对下降。
(2)材料的厚度 对于一定厚度的材料,在低频范围内的吸声系数较低 时,一般随着频率的增加而增加,到高频范围起伏变化 就不明显。当多孔材料的厚度约为入射声波的1/4波长时, 吸声效果更好。在实际应用中,多孔吸声材料的厚度一 般取3-5cm就足够了,如需要提高低频吸声性能,厚度可 取 5-10cm ,必要时也可大于 10cm ,但这在建筑吸声处理 中是不太经济的。
(4)软质纤维板 它是由多种植物纤维经处理后加 压 成 型 的 , 容 重 一 般 为 220260kg/m3,结构松软,多孔略有弹 性,具有隔热、吸声等特点。常用 的是经半穿孔具有装饰效果的板材, 厚度为13mm、16mm、19mm、25mm不 等,平均吸声系数约为 0.3 。由于 它已商品化、美观,使用很广,但 不阻燃。
(4)吸声尖劈 在某种特殊声学环境内,如进行各种声学试验 、声学 测量的消声室,要求吸声层的吸声系数尽可能的接近于1, 即声能全部得到吸收,这时需要做尖劈式的吸声结构, 即在金属网架内填以多孔吸声材料如玻璃纤维等。 吸声尖劈的长度L大约等于所需吸声频率 的波长,最低频率的波长的一半。这样,其 吸声系数达0.99,几乎吸收全部入射的声能, 如要求不高,尖劈可适当做得短些。 通常取材为玻璃纤维棉,容量适当控制, 尖劈的底部宽度多在20cm左右,尖劈的长 度可取80-100cm,这样最低截止频率可达 70-100Hz。
(3)空间吸声体 就是把有罩面的多孔吸声材料 结构制成各种形状的单块。彼此按 一定间距排列悬吊在天花板某处, 这样,吸声体正对声源的面除了可 直接吸收入射声能外,其余部分声 波通过空隙绕射或反射到吸声的背 面侧面,从而各个方面的声能都能 被吸收。 空间吸声体具有吸声效率高、重量轻、便于现场快速安 装等优点。适用于一些存在声学缺陷的剧场、电影院、体 育馆、礼堂、会议室等的音质改善,对车间噪声治理工程 的改造更是快捷灵活。空间吸声体形状可分为板状、折板 状、球状、筒状、锥状、圆柱形等。采用吸声方法治理有 噪声源的房间一般降噪量5-6dB(A),最高10dB(A)。
(3)关于增加空气层的问题 如把多孔材料布置在离开刚性壁一段的距离处,即在多 孔材料背面留有一定深度的空腔,其作用相当于加大了材 料的有效厚度,可改善低频吸声效果,它比单靠加厚材料 的厚度来提高对低频声的吸收,在经济上是合算的。实践 证明,当空腔距离近似于入射声波的 1/4波长时,吸声系 数最大;当深度等于 1/2波长及其整数倍时,吸声系数最 小。假如吸收频率为1000Hz的声音,则吸声材料距墙壁间 最好是9cm;频率为500Hz的声音,此时波长为68cm,17cm 的距离是最合适。 当然,在材料背后留有空腔的作法给施工带来一定困难, 一般在建筑吸声处理中壁面后留的空腔的深度一般为 510cm,天花板上的空腔厚度可视建筑结构的条件而定。有 时多孔吸声材料后面的空腔很大,它的吸声系数是较难确 定的。
(一)多孔吸声材料
1.多孔吸声材料的吸声原理
多孔吸声材料就是从表面到内部都有大量微细孔隙的 一组材料。当声波入射到多孔材料的表面时,由于空气 近地点质点的振动很容易通过细孔内的空气传播到材料 内部,细孔内面的摩擦阻力、空气和形成细孔的纤维等 材料的相互摩擦,使声 (振动 ) 能转换成热能,引起吸声。
(4)材料表面钻洞的效果 由于多孔材料表面的多孔程度对于吸声性能起着决定 性的作用,所以如在木质纤维板、矿棉板等吸声系数不 太高的材料的表面,用人工或机械的方法钻很多不穿透 的小孔洞,使材料暴露在声场中的总面积增加,可显著 提高中高频的吸声效果。 总之,选择吸声材料时,首先考虑的是吸声系数,同 时也要根据具体使用条件考虑材料的防火、防潮,耐高 温,耐腐蚀,施工和加工简单,清洁美观及造价低廉等 因素。
(2)矿棉 它是利用工业废料制成的,容重 为 120-200kg/m3 。具有吸声、隔热、 防火、耐腐蚀等优点;但缺点是刺 激皮肤发痒、易碎、施工不便。由 矿棉制成的矿棉吸声板吸声性能较 好 , 吸 声 系 数 0.3-0.5 , 容 重 为 250-450kg/m3,板厚为12-18mm。
(3)泡沫塑料
2.常见的多孔吸声材料
常用的多孔吸声材料有玻璃棉、矿渣棉等无机材料, 聚氨酯泡沫塑料等有机材料,在建筑装饰工程上使用的 木丝板、软质纤维等,岩棉,毛毡,以及矿渣膨胀珍)超细玻璃棉 它是目前使用最广泛的吸 声材料,容重为 18-25kg/m3 , 每 层 厚 为 25-50mm 。 其 优 点 是吸声性能好 ( 吸声系数为 0.7-0.8) 、不燃、容重小、 耐腐蚀、防蛀、耐热抗冻、 柔软、对皮肤刺激发痒感较 小;缺点是吸湿性大,受潮 后吸声性能下降。但采用硅 油处理,可具防潮性能。
(2)有罩面板的多孔吸声结构 使用多孔松散的吸声材料,为防止 其脱落,在材料外表面用窗纱或金属 拉网等透声材料作罩面层,有时为了 美观,便于清洗和防止机械损伤,也 可采用穿孔罩面板作罩面层,如穿孔 钢板,穿孔胶合板,穿孔硬质纤维板 等板材。穿孔罩面板的穿孔率在不影响板材强度的条件下 尽可能加大,一般要求穿孔率不小于20%,使用织布和网 纱作罩面层,通常是玻璃纤维布、细布、麻布、金属丝网 和塑料纱网等。由于这类织物和网纱本身透气性很好,孔 隙率比较高,因此对多孔材料原有吸声性能基本没有什么 影响。其缺点是这些材料的强度较低,无承载能力,所以 一般与穿孔罩面板结合作用。
环境噪声污染自20世纪70年代以来被称为城市环境问 题的四大公害之一,严重地危害人们的身心健康。为了减 少噪声对人们身心健康危害,控制噪声污染的材料被大量 使用,常用的是吸声材料、隔声材料、阻尼降噪材料等。
一、吸声材料
概述
普通房间的内表面,一般是由平整坚硬的材料构成的, 如抹灰的墙或瓷砖、混凝土的壁等。当室内声源发出噪声 时,人们除了可听到由声源传来的直达声外,还会听到由 室内各个表面多次反射而形成的反射声,使在室内工作的 人们受到更大的噪声影响。如果在室内的天花板和四周墙 面上饰以某种吸声材料或悬挂适当的空间吸声体,就可吸 收房间内的一部分反射声,减弱室内总的噪声。 当声波入射到材料表面时,入射声能的一部分被反射, 另一部分进入材料的内部被吸收,还有一部分透过材料进 入材料的另一侧。当大部分声能进入材料(被吸收和透射) 而反射能量很小时,表明材料的吸声性能良好,吸声系数 大于0.2时,可称为吸声材料。
(二)吸声结构
共振吸声结构 由于多孔吸声材料对吸收低频噪声的性能较差, 若加厚吸声材料的厚度来提高低频噪声的吸收,又是 很不经济的。因此人们在实践中一般是利用共振吸收 原理把各种薄的板材或在其上打上孔眼,并在其后面 设置一定深度的密封空腔,组成共振吸声结构,以解 决低频噪声的吸收。共振吸声结构大致分为薄板共振 吸声结构、穿孔板共振吸声结构。
(1)薄板共振吸声结构 常用的薄板共振吸声结构有胶合板、硬质纤维板、石 膏板、石棉水泥板及金属薄板等。通常是把它们的周边固 定在墙或顶棚的龙骨上,背后留有空气层,形成了共振吸 声结构。当声波入射到板面时,在声波的交变压力作用下, 迫使板产生振动,板要发生弯曲变形,出现了板的内部摩 擦损耗,将机械能转变为热能,因此在激发起和维持板振 动的同时就消耗了声能,特别是当入射声波的频率与板振 动系统的固有频率相同发生共振,声能就得到最大的吸收。 建筑中常用的板状材料的共振频率在80-300Hz之间, 其吸声系数在共振动频率附近最大,大约在 0.2-0.5左右。 在同一材料中,板越厚,共振频率越低;其后的空气层越 大,共振频率也越低。所以薄板共振吸声结构主要适用于 低频范围。一般室内大张抹灰吊顶、大张玻璃等也具有这 种低频吸声的特性。
(5)木丝板 它是用木丝、水泥、水 玻璃胶压而成,容重为 400kg/m3 ,厚度为 15mm 、 25mm、 50mm ,平均吸声系 数 为 0.4-0.5 。 它 具 有 防 火、防霉等特点,使用范 围很广。表现除了优异的 吸声特性,可谓美观与音 质的完美结合。
3.多孔吸声材料的应用
由于多孔吸声材料大多数是松散的,为了防止脱落, 在实际应用中常把它加工成以下各种形式的吸声结构 : (1)各种成型的吸声结构 如建筑上使用纤维材料加工成型的木丝板、矿棉板等, 可整块的直接吊在天花板或附贴在四面墙上做吸声处理 使用;各种吸声砖可直接砌筑在所需要的噪声控制场合。
微孔铝制天花板
吸音棉
木制穿孔吸音板
石膏穿孔吸音板
木制多孔吸音装饰板,被 广泛的运用在视听室,歌 剧院等空间
吸音石膏板造型天花,不 但具备功能性,同时也十 分有设计感
吸声材料要求质轻柔软、多孔、透气性好,以便把入 射的声能不断转化为热能而消耗掉。 吸声材料的种类很多,如各种多孔性材料及其织物, 或用木板、塑料板、石膏板、金属板等板材做成穿孔板与 墙面组合成一定形式的吸声结构,都可获得良好的吸声效 果。 根据材料的类型和吸声原理吸声材料基本上分为两种 类型,一是隔墙与多孔吸声材料的组合,如把玻璃棉、矿 渣棉等多孔吸声材料安装在房间的内表面就能吸收室内的 高频噪声;另一个是隔墙与某些声学元件组合,如用薄的 穿孔板,玻璃布等与墙面之间留有一定深度的密封空腔组 合成共振吸声结构,能降低室内的低频噪声。
市面上常用的泡沫塑料是不吸声 的,只有聚酯型泡沫塑料和脲醛泡 沫塑料(又称米波罗) 才具有吸声性 能。聚酯型泡沫的容重为 40kg/m3 , 厚度为 2.5-5mm 。优点是施工方便, 不需要护面材料,吸声系数高 ( 与 超细玻璃棉相近 ) ;缺点是易老化、 耐火性差、吸水性强。脲醛泡沫塑 料 的 机 械 强 度 低 、 易 破 碎 (0.2kg/mm2),要加护面材料。
(2)穿孔板共振吸声结构 指厚度超过数毫毛的非金属板制品,有胶合板、硬质纤 维板、石膏板和石棉水泥板等,在其表面开一定数量的孔, 其后具有一定厚度的封闭空气层所组成的吸声结构,是目 前常用的一种吸声处理方法。它的吸声性能是和板厚、孔 径、孔距、空气层的厚度及板后所填的多孔材料的性质和 位置有关。穿孔板的吸声原理是:孔的两端是自由的,孔 和后空层是密闭的,成为一个弹簧,从而组成了一个共振 系统。当入射声波的频率与系统的频率相当时,系统产生 激烈的振动,而在孔径处的空气质量因摩擦而消耗声能。 穿孔板共振吸声结构能在比较宽的频率范围内得到令 人满意的吸声效果。但在实际使用中,由于穿孔板共振吸 声结构的性能不易控制,因此常用做多孔材料的护面板。 用作护面板的穿孔板,孔径一般为 3-10mm ,穿孔率大于 20%。
微穿孔板 微穿孔板指在厚度不大于 1mm的薄板上,在每平方米 面积穿上万个甚至几万个直径小于 1mm 的孔,并与板后一 定厚度的空气层构成一定的结构。它主要是利用声波传过 时空气在小孔中来回摩擦消耗声能,并利用腔的大小控制 吸收峰的共振频率,腔越大,共振动频率越低。因此,可 用中间留有空腔的双层微穿孔板吸声结构改善低频吸声效 果,展宽吸收频带。实际工程中,常用两层不同穿孔率的 微孔板做成前后两个不同深度的空腔。微穿孔板吸声结构 不仅外表美观,易于清洗而且适用于高温、高湿、有腐蚀 性气体的特殊条件。但是加工较复杂,造价较高,使用中 易于堵塞。故在实际工程中应根据实际情况合理选用。
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