对空气中传播的声能有较大程度吸收作用的材料,称为吸声材料。有效地采用吸声材料,不仅可以减少环境噪声污染,而且能适当地改善音质。
12.2.1 材料吸声的原理及技术指标
声音起源于物体的振动,它迫使邻近的空气跟着振动而成为声波,并在空气介质中向四周传播。当声波遇到材料表面时,一部分被反射;另一部分穿透材料,其余的部分则传递给材料,在材料的孔隙中引起空气分子与孔壁的摩擦和黏滞阻力,其间相当一部分声能转化为热能而被吸收掉。这些被吸收的能量(E)(包括部分穿透材料的声能在内)与传递给材料的全部声能(E0)之比,是评定材料吸声性能好坏的主要指标,称为吸声系数(α),用公式表示为:
吸声系数与声音的频率及声音的入射方向有关。因此吸声系数用声音从各方向入射的吸收平均值表示,并应指出是对哪一频率的吸收。通常采用常用规定的6个频率:125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz。任何材料对声音都能吸收,只是吸收程度有很大的不同。通常是将对上述6个频率的平均吸声系数大于0.2的材料,列为吸声材料。
吸声材料大多为疏松多孔的材料,如矿渣棉、毯子等,其吸声机理是声波深入材料的孔隙,且孔隙多为内部互相贯通的开口孔,受到空气分子摩擦和黏滞阻力,以及使细小纤维作机械振动,从而使声能转变为热能。这类多孔性吸声材料的吸声系数,一般从低频到高频逐渐增大,故对高频和中频的声音吸收效果较好。
12.2.2 影响多孔性材料吸声性能的因素
(1)材料的表观密度。对同一种多孔材料(例如超细玻璃纤维)而言,当其表观密度增大时(即空隙率减小时),对低频的吸声效果有所提高,而对高频的吸声效果则有所降低。
(2)材料的厚度。增加多孔材料的厚度,可提高对低频的吸声效果,而对高频则没有多大的影响。(www.daowen.com)
(3)材料的孔隙特征。孔隙愈多愈细小,吸声效果愈好。如果孔隙太大,则效果就差。如果材料中的孔隙大部分为单独的封闭的气泡(如聚氯乙烯泡沫塑料),则因声波不能进入,从吸声机理上来讲,就不属多孔性吸声材料。当多孔材料表面涂刷油漆或材料吸湿时,则因材料的孔隙被水分或涂料所堵塞,其吸声效果亦将大大降低。
12.2.3 建筑上常用吸声材料及安装方法
建筑工程中常用吸声材料有:石膏砂浆(掺有水泥、玻璃纤维)、水泥膨胀珍珠岩板、矿渣棉、沥青矿渣棉毡、玻璃棉、起细玻璃棉、泡沫玻璃、泡沫塑料、软木板、木丝板、穿孔纤维板、工业毛毡、地毯、帷幕等。
除了采用多孔吸声材料吸声外,还可将材料组成不同的吸声结构,达到更好的吸声效果。常用的吸声结构形式有薄板共振吸声结构和穿孔板吸声结构。
安装方法:薄板共振吸声结构系采用薄板钉牢在靠墙的木龙骨上,薄板与板后的空气层构成了薄板共振吸声结构。穿孔板吸声结构是用穿孔的胶合板、纤维板、金属板或石膏板等为结构主体,与板后的墙面之间的空气层(空气层中有时可填充多孔材料)构成吸声结构。该结构吸声的频带较宽,对中频的吸声能力最强。
12.2.4 关于隔声材料的概念
必须指出,吸声性能好的材料,不能简单地就把它们作为隔声材料来使用。人们要隔绝的声音按着传播的途径可分为空气声(由于空气的振动)和固体声(由于固体的撞击或振动)两种。对隔空气声,根据声学中的“质量定律”,墙或板传声的大小,主要取决于其单位面积质量,质量越大,越不易振动,则隔声效果越好,故对此必须选用密实、沉重的材料(如黏土砖、钢板、钢筋混凝土)作为隔声材料。对隔固体声最有效的措施是采用不连续的结构处理,即在墙壁和承重梁之间、房屋的框架和隔墙及楼板之间加弹性衬垫,如毛毡、软木、橡皮等材料,或在楼板上加弹性地毯。
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