隔聲材料成分結(jié)構(gòu) 　　隔聲材料(Soundproof Materials)，是指把空氣中傳播的噪聲隔絕、隔斷、分離的一種材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)。對(duì)于隔聲材料，要減弱透射聲能，阻擋聲音的傳播，就不能如同吸聲材料那樣多孔、疏松、透氣，相反它的材質(zhì)應(yīng)該是重而密實(shí)的，如鋼板、鉛板、磚墻等一類材料。隔聲材料材質(zhì)的要求是密實(shí)無孔隙或縫隙;有較大的重量。由于這類隔聲材料密實(shí)，難于吸收和透過聲能而反射能強(qiáng)，所以它的吸聲性能差。 　　隔聲材料或構(gòu)件，會(huì)因使用場(chǎng)合不同，測(cè)試方法不同而得出的隔聲效果不同。 　　隔聲材料可使透射聲能衰減到入射聲能的10-3～10-4或更小，為方便表達(dá),其隔聲量用分貝的計(jì)量方法表示。 　　2成分結(jié)構(gòu)凡是能用來阻斷噪聲的材料，統(tǒng)稱為隔聲材料。 　隔音材料五花八門，日常人們比較常見的有實(shí)心磚塊、鋼筋混泥土墻、木板、石膏板、鐵板、隔聲氈、纖維板等等。 　嚴(yán)格意義上說，幾乎所有的材料都具有隔音作用，其區(qū)別就是不同材料間隔音量的大小不同而已。同一種材料，由于面密度不同，其隔音量存在比較大的變化。 　隔聲量遵循質(zhì)量定律原則，就是隔音材料的單位密集面密度越大，隔音量就越大，面密度與隔音量成正比關(guān)系。 　　不透氣的固體材料，對(duì)于空氣中傳播的聲波都有隔聲效果，隔聲效果的好壞根本的一點(diǎn)是取決于材料單位面積的質(zhì)量。 　　一個(gè)面積非常大的隔層，其單位面積質(zhì)量為ms，當(dāng)聲波從左面垂直入射時(shí)，激發(fā)隔層作整體振動(dòng)，此振動(dòng)再向右面空間輻射聲波。以單位面積考慮，透射到右面空間的聲能與入射到隔層上的聲能之比稱透射系數(shù) τ 。定義無限大隔層材料的傳遞損失(也稱透射損失)tl： 　　tl=101g1/ г (7) 　　上述簡(jiǎn)單情況下可計(jì)算得到傳遞損失近似為： 　　tl=20lg ω ms/2 ρ oco (db) (8) 　　式中 ω=2πf 為圓頻率， ρ0 、c0為空氣的密度和聲波傳播速度。tl的大小表示材料的隔聲能力。(8)式的一個(gè)重要特點(diǎn)，即材料單位面積質(zhì)量增加一倍，則傳遞損失增加6db。這一隔聲的基本規(guī)律稱 “ 質(zhì)量定律 ” ，也就是說隔聲靠重量。所以像磚墻、水泥墻或厚鋼板、鉛板等單位面積質(zhì)量大的材料，隔聲效果都比較好。 　　(8)式也表明，單層隔聲的高頻隔聲好，低頻差。頻率每提高一倍，傳遞損失就增加6db。 　　需要說明的是：傳遞損失tl是隔層面積為無限大時(shí)的理論 “ 隔聲量 ” ，作為一垛墻或樓板，它都有邊緣與其它建筑構(gòu)件連接，這時(shí)的 “ 隔聲量 ” 與(7)式所表示的傳遞損失有差別。既有因邊緣接近于固定而增大隔聲能力，也有作為邊緣固定的板振動(dòng)有一定的共振頻率，使某些共振頻率點(diǎn)上隔聲效果降低的現(xiàn)象。而當(dāng)作為兩相鄰房間之間的隔墻或樓板，因?yàn)閮墒抑g有多條傳聲(或振動(dòng))通道，這兩個(gè)房間之間的隔聲量(只能稱聲級(jí)差)更不能以該隔層的傳遞損失來代表。 　　隔聲材料在物理上有一定彈性，當(dāng)聲波入射時(shí)便激發(fā)振動(dòng)在隔層內(nèi)傳播。當(dāng)聲波不是垂直入射，而是與隔層呈一角度 θ 入射時(shí)，聲波波前依次到達(dá)隔層表面，而先到隔層的聲波激發(fā)隔層內(nèi)彎曲振動(dòng)波沿隔層橫向傳播，若彎曲波傳播速度與空氣中聲波漸次到達(dá)隔層表面的行進(jìn)速度一致時(shí)，聲波便加強(qiáng)彎曲波的振動(dòng)，這一現(xiàn)象稱吻合效應(yīng)。這時(shí)彎曲波振動(dòng)的輻度特別大，并向另一面空氣中輻射聲波的能量也特別大，從而降低隔聲效果。產(chǎn)生吻合效應(yīng)的頻率fc為： 　　fc=co2/2 π sin2 θ [12 ρ (1- σ 2)/eh2]1/2 (9) 　　式中 ρ 、 σ 、e分別為隔層材料的密度、泊松比和楊氏模量，h是隔層厚度。任意吻合頻率fc與聲波入射角 θ 有關(guān)。在大多數(shù)房間中的聲場(chǎng)都接近于混響聲場(chǎng)，到達(dá)隔層的入射角從0°到90°都有可能，因此吻合頻率出現(xiàn)在從掠入射( θ=90°) 的fc0開始的一個(gè)頻率范圍，也就是說吻合效應(yīng)使某一頻率范圍的隔聲效果變差。一般這一頻率范圍發(fā)生在中高頻。從質(zhì)量定律知道，中高頻隔聲量較大，除了內(nèi)阻尼很小的金屬板外，因吻合效應(yīng)使中高頻隔聲量降低的現(xiàn)象，不會(huì)引起很大的麻煩。 　　雙層隔聲結(jié)構(gòu) 　　根據(jù)質(zhì)量定律，頻率降低一半，傳遞損失要降6db;而要提高隔聲效果時(shí)，質(zhì)量增加一倍，傳遞損失增加6db。在這一定律支配下，若要地提高隔聲能力，單靠增加隔層的質(zhì)量，例如增加墻的厚度，顯然不能行之有效，有時(shí)甚至是不可能的，如航空器上的隔聲結(jié)構(gòu)。這時(shí)解決的途徑主要是采用雙層以至多層隔聲結(jié)構(gòu)。 　　雙層隔聲結(jié)構(gòu)，單位面積質(zhì)量分別為m1、m2，中間空氣層厚度為l。雙層結(jié)構(gòu)的傳遞損失可以進(jìn)行理論計(jì)算，結(jié)果比較復(fù)雜，在不同頻率范圍可以得到不同的簡(jiǎn)化表示，這里只作定性介紹。 　　兩個(gè)隔層與中間空氣層組成一個(gè)共振系統(tǒng)，共振頻率為fr(m的單位為kg/m2，l的單位為m)： 　　fr=60/√m1m2l/(m1 m2) (10) 　　在此共振頻率附近，隔聲效果大為降低。不過對(duì)于重墻來說，此頻率已低于可聞?lì)l率范圍。例如m1為半磚墻250kg/m2，m2為一磚墻500kg/m2，空氣層厚度0?5m，這時(shí)共振頻率在7hz左右。 　　對(duì)于輕結(jié)構(gòu)雙層隔聲，共振頻率可能落在可聞?lì)l率范圍內(nèi)，例如兩層鋁板分別為5?2kg/m2和2?6kg/m2，中間空氣層5cm，可計(jì)算出共振頻率約為200hz。這時(shí)應(yīng)在兩板間填塞阻尼材料，以抑制板的振動(dòng)。一般若用薄鋼板做雙層隔聲結(jié)構(gòu)時(shí)，鋼板上都涂好阻尼層來抑制鋼板的振動(dòng)。 　　在共振頻率fr以下，雙層隔聲的效果如同沒有空氣層的一層(m1 m2)的隔聲效果;在fr以上一段頻率范圍，雙層隔聲效果接近于兩個(gè)單層隔聲的傳遞損失之和;在更高的頻率，當(dāng)空氣層厚度l為四分之一波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，雙層隔聲效果相當(dāng)于兩個(gè)單層的傳遞損失之和再加6db，l為波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí)，雙層隔聲效果相當(dāng)于兩個(gè)單層合在一起的傳遞損失再增加6db，在其它頻率，傳聲損失在這兩個(gè)值之間。所以在總體上，當(dāng)頻率大于fr時(shí)，雙層隔聲結(jié)構(gòu)地提高了隔聲效能。 　　一般雙層隔聲結(jié)構(gòu)的兩層，不用相同厚度的同一種材料，以避免這兩層出現(xiàn)相同的吻合頻率。 　　在設(shè)計(jì)和施工中要特別注意，兩層之間不能有剛性連接。破壞了固體 —— 空氣 —— 固體的雙層結(jié)構(gòu)，把兩層固體隔層由剛性構(gòu)件相連，使兩個(gè)隔層的振動(dòng)連在一起，隔聲量便大為降低。尤其是雙層輕結(jié)構(gòu)隔聲，相互之間必須相互支撐或連接時(shí)，一定要用彈性構(gòu)件支撐或懸吊，同時(shí)注意需要分割的兩個(gè)空間之間，不能有縫或孔相通。“漏氣”就要漏聲，這是隔聲的實(shí)際問題。