隔声板应用于混凝土阳台栏板隔声改造可行性分析

2018-02-20蔡乐刚

噪声与振动控制 2018年6期

朱杰，蔡乐刚,2，陈洋

（1.上海市房地产科学研究院上海市住宅修缮工程质量检测中心，上海 200031；2.上海市建设工程安全质量监督总站，上海 200003）

既有住宅建筑是一个涵盖外墙、外立面门窗、屋面、阳台栏板等的综合体，目前其降噪隔声改造主要注重外立面窗、入户门的改造[1-3]，对阳台栏板往往重视其安全性，而忽视了其隔声性能的要求。根据调研发现，建于上世纪八九十年代的住宅建筑，其阳台栏板多采用半砖或薄混凝土板的形式，且存在起壳、开裂等损伤，可能存在隔声性能不足的风险。当前，既有住宅建筑降噪隔声改造一般是将既有阳台栏板拆除重砌，然而该方式会造成资源浪费及增加建筑垃圾污染等问题。因此，本文结合既有住宅建筑阳台栏板的特征，探索采取增设隔声板提升阳台栏板整体隔声性能的可行性，制作相关试件，并测试分析了混凝土栏板及其增设隔声板的隔声性能。

1 隔声性能测试计算

构件隔声性能测试主要依照GBT19889.3-2005《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》进行，信号发生器通过滤波器产生窄带无规噪声——1/3倍频程噪声，再通过功能放大器反馈给声源室的扬声器发出声音，声源室和接收室传声器分别测出各自的声压级LP1、LP2，通过测量接收室的混响时间T，根据赛宾公式转换计算吸声量A，再计算测试构件的空气隔声量R，见式（1）、式（2）。

式中：A为吸声量m2；V——接收室体积，m3；T为接收室混响时间，s；R为空气隔声量，dB；L1为声源室平均声压级，dB；L2为接收室平均声压级，dB；S为试件面积，m2。

试验数据采集依照GB/T 50121《建筑隔声评价标准》共测量18个中心频率，通过绘制试件空气声隔声曲线并与基准曲线比对，计算构件的隔声量Rw以及粉红噪声频谱修正量C、交通噪声频谱修正量Ctr。

2 试验概况

根据调研，上世纪八九十年代建造的既有住宅建筑的混凝土阳台栏板厚度约为60 mm～70 mm，强度一般为C20～C25左右。为真实模拟既有住宅建筑混凝土栏板隔声性能，试验中设计60 mm、65 mm和70 mm三种厚度混凝土板，尺寸为0.9 m×1.5 m，现浇制作，布设直径为6 mm的单层钢筋网，钢筋间距为150 mm；为分析隔声板对混凝土板隔声性能提升效果，在前述混凝土板制作的基础上，表面增设隔声板，根据调研选取志绿隔声板[4]，厚度为13 mm，试验设计参数见表1。

表1 混凝土栏板改造试验参数设计

增设隔声板采用木基层支撑连接，木基层采用20 mm×20 mm方木；混凝土板与隔声板间填充厚为25 mm、容重为16 kg/m3吸志声棉，各构件均通过平头自攻螺钉连接，其中，混凝土板与木基层、木基层与隔声板之间均涂刷0.5 mm厚阻尼胶，并对连接缝处采用配套的密封胶密封。

隔声试验室为两相邻混响室，声源室体积为71 m3、接收室体积为79 m3，填隙墙采用250 mm厚双面抹灰砖墙，如图1所示。

图1 混凝土栏板隔声性能实验室测试

3 实验结果及分析

表2为根据混凝土板及其增设隔声板后的隔声性能实测数据计算得到的计权隔声量Rw、粉红噪声频谱修正量C和交通噪声频谱修正量Ctr。

表2 混凝土板隔声量测试结果单位：dB（A）

3.1 混凝土厚度的影响

可以看出，60 mm、65 mm和70 mm三种厚度混凝土板试件计权隔声量分别为45 dB、49 dB、50 dB，交通噪声频谱修正后隔声量分别为41 dB、45 dB、45 dB，均达到5级隔声等级标准[5]。随着厚度增加，混凝土板的隔声量有所提高。与既有经验公式[6](如式(3)所示)测算结果比较可看出，混凝土板实测结果较经验公式测算结果稍偏大，见表3。

表3 实测结果与经验公式计算结果对比

通过测算可得所测试混凝土板的面密度约为150 kg/m2～175 kg/m2，可认为60 mm～70 mm厚混凝土板属于厚重构件。图2为构件空气声隔声性能频谱特性曲线，从图中可以看出，所测试混凝土板的临界频率位于160 Hz～250 Hz频率范围内，在临界频率以上范围基本符合质量定律。

图2 不同厚度混凝土板的隔声性能频谱特性曲线

构件B60在各频率段的隔声量均小于构件B65、B70，在100 Hz～400 Hz范围内，构件B70隔声量较构件B65稍大，在400 Hz以上频率段两者隔声性能基本相同。

3.2 增设隔声板对混凝土板隔声性能的影响

图3为混凝土板与增设隔声板后混凝土板的隔声量对比图，可以看出，构件B60和B65增设隔声板对隔声量提升较有限，计权隔声量仅提高了1 dB；构件B70增设隔声板前后的隔声量提高了6 dB。增设隔声板对混凝土板隔声性能提升存在较大差异，分析原因主要为混凝土板与隔声板间通过木基层连接形成声桥，而各构件之间连接密封工艺可能不同，使得隔声效果差异较大。

图3 混凝土板增设隔声板前后的隔声量对比

对比混凝土板增设隔声板前后的隔声性能频谱特性曲线可看到，各构件增设隔声板对250 Hz以下频率范围的隔声量影响不大，对250 Hz以上频率范围有所影响，但不同构件的影响存在差异。构件B60、B65增设隔声板后，250 Hz～500 Hz与2 kHz以上频率范围内隔声量稍有提高，在500 kHz～2 kHz范围内无影响；构件B70在250 Hz以上频段隔声量均显著提升，见图4。

3.3 对比分析

既有住宅建筑降噪隔声改造中，室内空间的减小是居民最为关心的问题之一，也是改造工程的重要内容，故在提升构件隔声性能的前提下，应尽可能不减小房屋室内空间。

根据试验实测数据，对比构件B70、B65与B60，其厚度增加了5 mm～10 mm，隔声量提高了4 dB左右，修正后隔声量达到45 dB；构件B60+整体厚度较B60增加了约33 mm（13 mm厚隔声板+20 mm木基层，不考虑阻尼胶），而其隔声量仅为42 dB。构件B65增设隔声板后整体修正后隔声量基本未变化，而构件B70+的隔声量则有较明显提升。可以看出，增设隔声板对构件整体尺寸影响较大，隔声性能有所提升，但效果差异较大，部分情况下，直接增加混凝土板厚度对提升隔声性能较增设隔声板更有效。另外，考虑隔声板增设仅用于内侧且实施工艺要求高，厚度加大对房屋室内使用面积影响较大。综合而言，既有住宅建筑隔声改造中，对阳台栏板宜采用增厚栏板厚度的方式，并考虑栏板的结构安全性。

4 既有住宅建筑隔声改造实践应用

邻近高架立交匝道的某一居民楼受噪声影响较严重，需开展降噪隔声改造。居民楼为六层砖混结构，外墙为240厚砖墙，采用坡屋面，原阳台栏板约为60 mm厚混凝土板，外侧粉刷。外立面窗改造为双推拉双层隔声窗，隔声量约44 dB左右，考虑部分阳台栏板存在起壳、开裂等损伤，为保证双层隔声窗荷载增大后栏板的安全性以及自身隔声性能，阳台栏板采取增厚处理，改造为120 mm厚混凝土栏板。改造前、后均进行室内、外现场监测，如图5所示，测试结果见表4。

图4 混凝土板增设隔声板前后隔声性能对比

图5 既有住宅建筑降噪隔声改造现场监测

由监测数据可知，改造前、后室外声环境噪声级相近，改造后房间整体隔声量较改造前有显著提升，改造后测试房间室内噪声级均低于国家规范规定限值要求[7]。改造前，测试房间的室内外声级差在21.2 dB～25.1 dB之间，改造后达到28.3 dB～38.6 dB，改造后房间整体隔声性能提高了5.4 dB～13.7 dB。