轻质隔墙隔声性能的影响因素如何攻克的

与传统的混凝土和砌体结构相比,轻质隔墙具有施工方便、轻质高强、延性好、易于拆卸、可回收利用等优势,一大批具有保温、耐火、耐水、隔音等功能的轻钢龙骨隔墙已形成系列化的产品.人们在追求内热舒适的同时,对声环境也提出相应的要求,在轻质隔墙的推广应用中,隔声一直都是难以攻克的问题,本文从轻质隔墙的结构出发,系统的比较和阐述轻质隔墙隔声性能的影响因素,从而提出一些可以提高隔声性能的有效措施.

轻质隔墙在现代建筑中的应用前景及隔声要求

1.轻质隔墙在现代建筑中的应用前景

近代以来,建筑方式不断发展,以框架结构为代表的现代建筑成为主流.而轻质隔墙因其占用资源较少、能耗低、可规模化生产、可回收利用,适应现代建筑的发展等优势迅速淘汰砖砌墙体并占领市场.

2.各类建筑对隔声的要求

据圣戈班亚洲声学中心的测试,常规的轻钢龙骨纸面石膏板墙体的实验室空气声隔声量为52dB,该墙体由C型75mm竖向龙骨和双面双层12mm纸面石膏板组成,内填50mm玻璃棉.

据《民用建筑隔声设计规范》GB50118-2010,商业用途的房屋隔声要求是≤55dB,学校、办公室等空间的隔声量需要≤45dB,酒店客房的隔声量需要≤40dB,一些有特殊功能的房间隔声要求更甚.

传统隔墙的做法远远达不到规范要求,为轻质隔墙得以推广,需进一步的提高轻质隔墙的隔声性能.

轻质隔墙结构及隔声性能影响

1.轻质隔墙墙体结构及功能

轻质隔墙通常采用双面墙板结构,即我们通常所说的“板+龙骨+板”的结构,每面的墙板一般分为单层板和双层板；龙骨为间隔排布,使龙骨间产生空腔,起到隔声效果,一般而言空腔越大,隔墙的隔声性能越好；为进一步提高轻质隔墙的隔声性能,会选择在龙骨间形成的空腔中填隔音棉；

（1）龙骨

龙骨是轻质隔墙的核心结构,起到支撑和稳定墙体的作用；龙骨根据材质一般分为木龙骨和轻钢龙骨,早期的室内装饰中木龙骨的使用比较普遍,但相比轻钢龙骨,木龙骨耐火性能差、耐久度差和隔声性能差的问题逐渐暴露,在现代室内装饰中已经基本被轻钢龙骨取代,我们将着重分析轻钢龙骨.

轻钢龙骨根据厚度的不同一般分为50mm、75mm和100mm,根据形状可分为C型和M型减震龙骨.

（2）墙板

墙板是轻质隔墙系统的面层,墙板一般特指纸面石膏板,纸面石膏板根据厚度分类一般分为9.5mm、12mm和15mm；石膏板可单层使用也可双层或多层叠加使用.

（3）内填棉

内填棉是轻质隔墙系统的非核心结构,可根据实际填放或不放；常见的内填棉有岩棉和玻璃棉,一些有防火要求的墙体一般会填防火岩棉.

2.理论影响因素

（1）材料密度

通过实验室的实验得出,轻质隔墙系统的隔声存在一个普遍的规律,即纸面石膏板的密度越大,轻质隔墙的隔声效果越好.对于单层密致匀实墙,密度每增加一倍,隔声量在理论上增加6dB；根据此实验结果,我们可以得出增加板的层数或厚度可以获得隔声性能的提高.

（2）共振频率

任何物体都有一个固定的共振频率,轻质隔墙系统也不例外,当声波的频率和墙体的共振频率一致时,墙体整体产生共振,轻质隔墙产生共振后,隔声性能将大大下降.

人耳能听到的声波频率范围为20HZ～20000HZ,音频越接近极限值,人耳越不敏感；根据物体的共振特点,墙体越厚重,共振的频率越低,当共振频率低于100Hz时,隔声效果将大大提高,一般设计轻钢龙骨纸面石膏板隔墙时,应使共振频率尽量低于100Hz.

常规使用的12mm和15mm两种纸面石膏板存在不同共振频率.12mm纸面石膏板面密度为10Kg/m2,15mm纸面石膏板面密度约12Kg/m2.15mm厚的纸面石膏板墙的共振频率基本低于最低考虑频率范围100Hz,因此共振频率对15mm板构造的墙体构件隔声性能影响较小.但对于12mm板构造100Hz附近的隔声性能影响较大,造成低频100Hz、125Hz、200Hz处隔声量比15mm板下降较多,主要是因共振频率的原因,而在共振频率以外200Hz、250Hz处的隔声量接近,这是因为阻尼控制.

（3）共振吻合效应

当触发物体振动的频率等于物体自身的固有频率时,物体振幅最大.声波接触墙板后,墙板除了垂直方向的受迫振动以外,还有沿着板面方向的受迫弯曲振动.在某个特定频率以上,受迫弯曲振动将和板固有的自由弯曲振动相吻合,这时板就非常顺从地跟随入射声弯曲,造成声能大量地透射到另一侧去,形成隔声量的低谷,这种现象被称作吻合效应,这个与材料有关的特定截止频率被称为吻合频率.

理论和实验均表明,轻、薄、柔的墙吻合频率高,吻合效应弱；厚、重、刚的墙吻合频率低,吻合效应强.12mm、15mm纸面石膏板的吻合频率分别为3.15KHz和2KHz左右.12mm板在3.15KHz处的隔声量产生下降,15mm板在2KHz处的隔声量下降更为严重,甚至下降的趋势强过质量定律,造成在这一频率位置上隔声量比12mm的板还低很多.双层相同的板叠合的吻合频率吻合频率和单层板基本等同,但吻合效应更加剧烈,吻合谷会变得更深.双层板的剧烈吻合效应是非常明显的,会造成双层15mm板构造的隔墙隔声量反倒低于双层12mm板的隔墙.一层12mm和一层15mm板叠合的隔墙比双层15mm隔墙的面密度变低,但隔声量反倒会提高,这是吻合效应作用的结果.

双层板的墙体如果使用不同厚度的板进行叠合,吻合谷将彼此错开,且每个吻合谷都较浅,对隔声性能有利.

（4）音桥

在制作轻钢龙骨隔墙系统的时候,通常是石膏板直接用螺丝固定在龙骨上,这时受声一侧板的振动会通过龙骨传到另一侧板,这种像桥一样传递声能的现象被称为音桥.音桥越多、接触面积越大、刚性连接越强,音桥现象越严重,隔声效果越差.对于轻钢龙骨薄板墙,为了减少音桥,获得更高的隔声量,有时将龙骨结构做成错列结构和双层结构.（5）设备孔洞及缝隙

现代室内装饰对室内的电气和智能化的要求越来越高,轻质隔墙不可避免的会安装各种各样的设备,但隔墙上如出现缝隙和孔洞,会大大降低隔墙的隔声性能.检测如隔墙墙体本身的隔声量达到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.为尽量减少墙体的缝隙和孔洞,一般双层墙板需要错位安装,单层墙板的必须要腻子勾缝.

（6）施工及其它等因素

除理论上的影响因素以外,室内装饰现场情况往往错综复杂,设计、施工、整体结构等方面的疏漏均会对墙体的隔声性能造成影响,有些因素有时造成纸面石膏板隔墙隔声量下降严重.

墙板与墙板之间空腔内填棉不饱满,或棉钉粘合不牢固,过段时间后棉体下坠,造成出现填棉缝隙.严重时会引起3-5dB隔声量的下降.

隔墙外框和房屋结构刚性连接,未按规定垫入弹性垫条,结构受荷变形或结构振动,造成板缝开列,形成缝隙漏声.

管道穿墙,未按规定要求密封处理,造成孔隙；电器开关盒、插销盒在墙上暗装,未按规定要求做内嵌石膏板盒隔声处理,造成隔声薄弱环节；甚至隔墙两边电器盒对装不做任何处理,都大大降低隔声性能.

在实际建筑物中,两个房间除了隔墙传声外,还有其他途径引起声音从一个房间进入另一个房间,这些途径的传声称为侧向传声,如地面结构、侧墙结构、门窗、管道风道传声等.有些吊顶的大房间用石膏板隔墙分隔成一些小间,因先做的吊顶,隔墙只做到吊顶下沿,没有延伸到结构楼板底,出现吊顶内的侧向传声,造成房间实际隔声量比隔墙隔声量低很多.

改善轻质隔墙隔声性能的措施

1.设计措施

（1）选择减震型龙骨

龙骨的弹性越好隔声性能越好,尤其低频隔声量有显著提高.如采用M型减振龙骨,计权隔声量可以提高1～2db.龙骨越宽,即空腔越大隔声性能越好,100龙骨比75龙骨计权隔声量提高1db左右.安装墙板的螺丝钉钉距越稀疏,隔声性能越好,稀疏的钉距使墙板连接的刚性变差,据测定,300mm的钉距比250mm的钉距计权隔声量提高0.5db左右,但钉距不能过于稀疏,应保证墙体的强度.

（2）提高墙板密度

轻质隔墙墙板的密度越大,隔声性能越好,因此在选择石膏板时应尽量选择密度较大的石膏板,不同类型的石膏板密度也不相同,防火纸面石膏板密度大于耐水纸面石膏板大于普通纸面石膏板,防火型纸面石膏板为隔音墙体的首选.

（3）不同墙板组合避免吻合效应

在设计采用双层石膏板的隔墙中,为避免吻合效应大发生,可选择两种不同厚度的板材叠加施工,一层9.5mm石膏板加一层12mm石膏板的隔声性能要优于双层12mm石膏板,在提高墙体隔声性能的同时降低了墙体的厚度和材料成本.

（4）减少音桥

轻钢龙骨石膏板隔墙,为减少音桥,获得更高的隔声量,可以将龙骨的结构做成错列结构或者双层结构.

错列结构是竖龙骨错列分立,两边板不同时固定在一根龙骨上,天地龙骨共用一套；理论上,错列龙骨结构的双面单层墙和双面双层墙隔声量比普通龙骨同结构的隔墙提高2-3dB,是音桥减弱了的缘故.

双层结构是天地龙骨和竖龙骨分别做两层,中间无任何连接,板固定在各自龙骨上,比单层普通龙骨隔墙可以提高7-8dB.

（5）合理选用内填棉

内填玻璃棉的厚度和容重越大,吸声效果越好,由于声音在空腔来回反射多次而消耗,即使每次反射吸声较小,多次反射的积累效果也非常大,因此5cm厚24kg/m3的离心玻璃棉作为内填吸声材料已经足够了,但是,2.5cm以下、不足16kg/m3的离心玻璃棉由于过于稀松,吸声性能太差,会使隔声量下降2～3db.

空腔中的棉不能满填,会造成棉将两层墙板连接在一起出现音桥,使隔声性能下降.填棉时,应尽量保证棉体两边不同时接触板材,防止音桥.实验表明,满填棉隔声性能将下降1-3db.

2.施工措施

（1）隔墙与结构间增加橡胶垫层

为了防止石膏板墙和原结构之间的缝隙,同时降低地面结构传声、侧墙结构传声等因素,通常在墙体四周安装龙骨时垫入橡胶垫层.橡胶垫层的厚度不应小于5mm,橡胶垫层应先用胶水固定于结构上或龙骨背面.

（2）墙板错位安装及腻子勾缝

采用双层墙板的隔墙,在第一层墙板安装完成后,第二层板板缝应与第一层板的板缝错开,第一层板可以不勾缝,但第二层板表面应采用腻子勾缝,且缝隙处应贴纸带；采用单层板的隔墙表面必须勾缝并贴纸带,否则隔声量将会下降12-17dB.

（3）设备面板错位安装

遇到轻质隔墙表面有较多设备面板的情况时,设备底盒必须与基层的龙骨固定,且固定点不低于两个；当墙体相同位置两侧均有设备面板时,建议错位安装,以免墙面直接穿孔导致隔声性能剧烈下降.

结论

综上所述,相比于常规的C75轻钢龙骨石膏板隔墙,进一步提高轻质隔墙的隔声性能是可行的,使用减振性能更好的轻钢龙骨；采用不同面密度的墙板组合；规范合理的施工等措施是行之有效的.相信随着材料科学的进步,轻质隔墙在材料、设计、施工方面的日趋完善,其隔声性能还会有大幅度的提升,未来全面取代砌块墙体将成为现实.

作者简介：杨国鹏（1990-）,男,本科,初级工程师,从事工作：室内建筑装修.