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新型无纤维环保吸声材料在装配式分户墙体中的隔声应用研究

期刊:建筑科技

该研究由欧阳明勇、王二龙、乐娴蔓、胡成杰(中建三局集团有限公司)团队完成,发表于《建筑科技》2025年第7期,题为《新型无纤维环保吸声材料在装配式分户墙体中的隔声应用研究》。研究聚焦建筑声学领域,针对装配式住宅分户墙隔声性能不足的问题,探索硅基改性密胺A级吸声棉(简称”A级吸声棉”)的工程应用价值。背景源于当前纤维类吸声材料(如玻璃棉)存在的纤维脱落、受潮失效等缺陷,以及《民用建筑隔声设计规范》(GB50118-2010)对分户墙隔声量(Rw+C≥45dB)的严格要求。研究目标是通过系统实验验证A级吸声棉在轻质墙体中的隔声增效机制,为装配式建筑提供兼顾空间效率与声学性能的解决方案。

研究流程分为四个核心环节:
1. 材料特性研究
通过实验室测试获取A级吸声棉的声学参数,对比传统离心玻璃棉(24-48kg/m³)的性能差异。数据显示,50mm厚A级棉在800Hz以上频段吸声系数达0.7(降噪系数NRC>0.7),且具有A级阻燃、三维网状结构、抗溶剂等特性。关键发现是其厚度增加可显著提升低频吸声性能:100mm厚度时315Hz以上频段吸声系数均>0.7,优于同厚度玻璃棉的中高频优势但避免了纤维污染风险。

  1. 墙体构造设计
    在武汉”中建壹品·汉芯公馆”项目中设计6种分户墙构造,包括:

    • 200mm厚改性石膏条板裸板(2-1组)
    • 轻钢龙骨墙体(C型/M型)结合不同面层(万能板、硅酸钙板)
    • 填充/未填充A级吸声棉的对比组(如4-1组空腔构造 vs 4-2组填充50mm棉+25mm空腔)
      所有试件在清华大学建筑环境检测中心采用RTA840系统测试,依据GB/T 19889.3-2005标准测量空气声隔声量,计算计权隔声量Rw与频谱修正量C值。
  2. 隔声性能测试
    重点数据表明:

    • 填充A级棉的4-2组(157mm厚)Rw+C达50dB,较未填充的4-1组(46dB)提升显著,尤其在1000Hz以下频段隔声量增加3-5dB。
    • 在2500Hz吻合效应频段,4-2组隔声量58.8dB,较空腔构造高5.4dB,证明多层材料可错开吻合谷。
    • 对比276mm厚的2-4组(石膏条板+塑钢瓷砖),4-2组在保持相同50dB隔声量时厚度减少43%,且160Hz共振低谷更平缓。
  3. 机理分析
    通过”质量-弹簧-质量”系统模型解释:A级棉在龙骨空腔中形成多孔吸声层,通过声波-孔隙摩擦耗能(中低频优势)与多层界面反射衰减(高频优势)双重机制提升隔声。特别指出25mm保留空腔的构造设计能协同增强低频隔声。

研究结论包含三重价值:
1. 材料创新性:A级吸声棉突破传统纤维材料局限,实现环保(无纤维脱落)、耐久(抗潮抗老化)与声学性能(NRC>0.7)的统一。
2. 工程适用性:157mm厚轻钢龙骨墙填充A级棉即可满足《规范》高要求限值(50dB),较传统石膏条板墙节省43%厚度,提升住宅得房率。
3. 理论贡献:验证了”非满填吸声棉+空气层”构造在中低频隔声的增效机制,为装配式墙体声学设计提供新范式。

研究亮点在于:
- 首次系统量化A级吸声棉在分户墙中的隔声增益曲线,填补该材料在建筑声学应用的研究空白。
- 提出”薄型高隔声”墙体构造方案,通过4-2组与4-3组的对比实验,证明面层材料替换(硅酸钙板vs万能板)对隔声量影响有限,而A级棉填充是关键变量。
- 发现M型减振龙骨与A级棉的协同效应:相较于C型龙骨,配合使用可使Rw+C提升5dB(3-2组45dB→4-2组50dB)。

该研究为装配式建筑隔声设计提供了兼具理论深度与实践价值的解决方案,其成果已应用于湖北省超高装配率住宅示范项目,对推动绿色建筑与健康人居环境发展具有显著意义。后续研究可进一步探索A级棉在不同空腔比例、异型龙骨构造中的优化配置。

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