提高轻钢龙骨纸面石膏板内隔墙隔声性能技术方案研究*
2021-03-26徐正东
赵 铮,徐正东
(北新集团建材股份有限公司,北京 102209)
1 隔声性能影响因素研究
轻钢龙骨纸面石膏板内隔墙作为一种轻质隔墙,其隔声性能影响因素如下。
1.1 质量定律
在建筑隔声设计中,单层墙体的隔声性能与墙体的面密度正相关,即材料越重(墙体面密度越大)隔声效果越好。对于单层实墙,面密度每增加1倍,隔声量在理论上增加6dB,这种规律即为质量定律。根据质量定律原则,轻钢龙骨纸面石膏板内隔墙作为一种轻质隔墙,受面密度低的影响,其隔声性能会降低。
1.2 共振效应
任何隔墙都存在共振频率,当声波频率和墙的共振频率一致时,墙体整体产生共振,该频率的隔声量将大大下降。人耳对100Hz以上的声音不敏感,所以要提高隔墙的隔声性能,应使隔墙的共振频率在100Hz以下。
不同厚度的纸面石膏板具有不同的面密度,并具有不同的共振频率。12mm厚纸面石膏板面密度约10kg/m2,15mm厚纸面石膏板面密度约12kg/m2。15mm厚纸面石膏板墙体的共振频率基本在100Hz以下,因此共振频率对15mm厚轻钢龙骨石膏板墙体的隔声性能影响不大。12mm厚的纸面石膏板墙体的共振频率在100~200Hz,由于共振原因,12mm厚纸面石膏板墙体在100Hz范围的隔声性能比15mm厚纸面石膏板墙体要差。
1.3 薄弱部位漏声
按照标准施工的墙体,实际隔声性能与实验室数据不会相差很大,但实际情况是很多工程的现场实测数据比实验室数据要差很多,出现这种现象的原因主要是现场施工中对于隔墙的各种连接部位处理不到位。主要影响隔声性能的薄弱部位包括:天地龙骨与结构楼板连接处;隔墙与建筑结构墙体、柱等连接处;隔墙上接线盒、配电箱、消防箱等连接处。
以上部位易出现缝隙和孔洞,会大大降低隔墙的隔声性能。若隔墙本身的隔声量可达50dB,而墙上有万分之一的缝隙和孔洞,则综合隔声量将下降到40dB。
2 提高内隔墙隔声性能的技术方案研究
2.1 墙体材料选择
为提高轻钢龙骨石膏板内隔墙的隔声性能,可通过采用高密度纸面石膏板、高容重填充材料提高隔墙隔声性能。
由于轻钢龙骨纸面石膏板内隔墙属于多层板式复合结构,其隔声不仅要遵守质量定量,还会受多层复合的影响,即墙体分成多个层次,隔声性能会显著提高,所以也可通过增加纸面石膏板层数、厚度提高隔墙的隔声性能。
内隔墙所用纸面石膏板厚板化也可提高隔声性能,建议全部使用15mm厚纸面石膏板,降低内隔墙共振频率及产生共振的可能,提高隔墙的隔声效果(见图1)。
图1 轻钢龙骨纸面石膏板内隔墙断面
2.2 龙骨的隔声处理
作为轻钢龙骨纸面石膏板内隔墙的重要组成材料之一,龙骨的弹性也是影响内隔墙隔声性能的重要因素。选择具有减震功能的龙骨,如Z形龙骨可有效提高隔声性能。而纸面石膏板直接固定在龙骨上时,由于声桥的存在会影响隔声效果。声桥越多、接触面积越大、刚性连接越强,声桥现象越严重,隔声效果越差。
为提高轻钢龙骨石膏板内隔墙的隔声性能,在石膏板与龙骨之间增加弹性垫,如金属减震条和弹性材料垫(隔声毡),在石膏板与石膏板之间加上隔声毡会对轻钢龙骨石膏板隔墙的隔声有一定改善。
2.3 石膏板的隔声处理
声波接触隔墙后会发生沿板面方向的弯曲振动。当该弯曲振动的频率和隔墙固有的自由弯曲振动频率相吻合时,就会形成吻合效应,形成隔声量的低谷,造成声能大量透射到隔墙的另一侧,这种吻合效应需要避免。
轻钢龙骨纸面石膏板内隔墙是由轻钢龙骨、多层纸面石膏板、填充材料等材料组成的多层板式复合墙体,轻钢龙骨、纸面石膏板、填充材料的可选种类及组合方式很多,可将不同密度、厚度、材质的材料组合在一起,从而使轻钢龙骨石膏板墙体的组合材料具有各种受迫弯曲震动频率,从而使在同一频率下不可能所有材料发生吻合效应,从而提高隔墙隔声量。本研究建议在内隔墙隔声性能要求较高的位置,采用高隔声性能内隔墙系统的石膏板材料组合是12mm+15mm厚相组合的形式(见图2)。同时为具有更多的材料组合结构及空腔,轻钢龙骨石膏板隔墙还可采用双排龙骨形式,以提高墙体的隔声性能,可采用具有减震功能的龙骨(如Z形龙骨),增强隔墙对声音的消减,提高隔墙的隔声效果(见图3)。
图2 高隔声内隔墙断面
图3 Z形龙骨高隔声内隔墙断面
2.4 薄弱部位漏声处理
为提高隔墙隔声性能,防止漏声现象,在薄弱部位漏声部位如轻钢龙骨与基层连接处要铺设密封材料。多层石膏板之间要错缝安装,杜绝在同一位置出现通缝的现象。
民用建筑最常见的隔墙漏声现象出现在接线盒的连接上,因此本文着重介绍接线盒的隔声处理。
在安装方面,接线盒要错位安装,即墙体两侧的接线盒不能处于同一位置,要放置在2个龙骨空挡内,如图4所示。
图4 接线盒安装示意
除在普通接线盒处做好隔声处理外,还可应用一种专门的高隔声接线盒,“高隔声接线盒”(发明专利申请号“201910383013.4”)采用隔声包覆材料与标准接线盒共同构成(见图5),通过高隔声接线盒的应用,能有效解决内隔墙接线盒部位漏声严重的问题,提高同等安装条件下内隔墙的隔声性能。
图5 高隔声接线盒
3 结语
轻钢龙骨纸面石膏板内隔墙作为一种轻质墙体,其隔声性能备受关注,在设计与施工过程中,只要正确理解并充分把握各影响因素并妥善处理,能很好地提升内隔墙的隔声性能,尤其是高隔声接线盒等材料、部品在特殊部件的应用,对于改善内隔墙的隔声性能将有很大作用,这些高隔声材料、部品的研发及各种细节的处理方案也正是内隔墙具有高隔声性能的关键。