离心玻璃棉的建筑声学特征及应用

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离心玻璃棉内部纤维蓬松交错，存在大量微小的孔隙，是典型的多孔性吸声材料，具有良好的吸声特性。离心玻璃棉可以制成墙板、天花板、空间吸声体等，可以大量吸收房间内的声能，降低混响时间，有利于提高语言清晰度，也有利于减少室内噪声。在轻体隔墙的空腔内填入离心玻璃棉，不但起到良好的保温作用，还可以较大幅度地提高墙体的隔声性能，有利于隔绝噪声，也有利于保证室内谈话的私密性。使用离心玻璃棉制成管道或风机罩的衬里可以起到消声作用，有利于降低管道中气流和机械振动产生的噪声，使空调系统更加安静。离心玻璃棉具有良好的弹性，可以作为楼板减振垫层的主要材料，显著地降低楼上的脚步、奔跑、拖动物品等撞击产生的噪声对楼下房间的影响。

　　离心玻璃棉的声学特性不但与厚度和容重有关，也与罩面材料、结构构造等因素有关。在建筑应用中还需同时兼顾造价、美观、防火、防潮、粉尘、耐老化等多方面问题。本文将就离心玻璃棉相关的建筑声学基本概念、建筑吸声应用、建筑隔声应用、建筑消声应用、国内外不同声学产品对比，以及相关的国家规范标准等方面近可能详细地讨论离心玻璃棉的建筑声学特性及应用。

　　建筑声学的基本概念

　　1）声音?

　　物体的振动产生“声”，振动的传播形成“音”。人们通过听觉器官感受声音，声音是物理现象，不同的声音人们有不同的感受，相同声音的感受也会因人而异。美妙的音乐令人陶醉，清晰激昂的演讲令人鼓舞，但有时侯，邻居传来的音乐声使人难以入睡，他人之间的甜言蜜语也许令人烦恼。建筑声学不同于其他物理声学，主要研究目的在于如何使人们在建筑中获得良好的声音环境，涉及的问题不局限于声音本身，还包括心理感受、建筑学、结构学、材料学甚至群体行为学等多方面问题。

　　人耳的听觉下限是0db，低于15db的环境是极为安静的环境，安静的会使人不知所措。乡村的夜晚大多是25-30db，除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外，其他感觉一片宁静，这也是生活在喧嚣之中的城市人所追求的净土。城市的夜晚会因区域不同而有所不同。较为安静区域的室内一般在30-35db，如果你住在繁华的闹市区或是交通干线附近，将不得不忍受40-50db（甚至更高）的噪声，如果碰巧邻居是一位不通情达理的人，夜深人静时蹦蹦跳跳、高声喧哗，也许更要饱受煎熬了。人们正常讲话的声音大约是60-70db，大声呼喊可达100db。在中式餐馆中，往往由于缺乏吸声处理，人声鼎沸，声音将达到70-80db，有国外研究报道噪声中进餐会影响健康。人耳的听觉上限一般是120db，超过120db的声音会造成听觉器官的损伤，140db的声音会使人失去听觉。高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过120db的声音。

　　人耳听觉非常敏感，正常人能够察觉1db的声音变化，3db的差异将感到明显不同。人耳存在掩蔽效应，当一个声音高于另一个声音10db时，较小的声音因掩蔽而难于被听到和理解，由于掩蔽效应，在90-100db的环境中，即使近距离讲话也会听不清。人耳有感知声音频率的能力，频率高的声音人们会有“高音”的感觉，频率低的声音人们会有“低音”的感觉，人耳正常的听觉频率范围是20-20khz。人耳耳道类似一个2-3cm的小管，由于频率共振的原因，在2000-3000hz的范围内声音被增强，这一频率在语言中的辅音中占主导地位，有利于听清语言和交流，但人耳最先老化的频率也在这个范围内。一般认为，500hz以下为低频，500hz-2000hz为中频，2000hz以上为高频。语言的频率范围主要集中在中频。人耳听觉敏感性由于频率的不同有所不同，频率越低或越高时敏感度变差，也就是说，同样大小的声音，中频听起来要比低频和高频的声音响。

　　2）频率特性

　　声音可以分解为若干（甚至无限多）频率分量的合成。为了测量和描述声音频率特性，人们使用频谱。频率的表示方法常用倍频程和1/3倍频程。倍频程的中心频率是31.5、63、125、250、500、1k、2k、4k、8k、16khz十个频率，后一个频率均为前一个频率的两倍，因此被称为倍频程，而且后一个频率的频率带宽也是前一个频率的两倍。在有些更为精细的要求下，将频率更细地划分，形成1/3倍频程，也就是把每个倍频程再划分成三个频带，中心频率是20、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1k、1.25k、1.6k、2k、2.5k、3.15k、4k、5k、6.3k、8k、10k、12.5k、16k、20khz等三十个频率，后一个频率均为前一个频率的21/3倍。在实际工程中更关心人耳敏感的部分，因此，除进行必要的科学研究以外，大多数情况下考虑的频率范围在100hz到5khz。如果将声音的频率分量绘制成曲线就形成了频谱。

　　对于各种建筑声学材料来讲，不同频率条件下声学性能是不同的。有的材料具有良好的高频吸声性能，有的材料具有良好的低频吸声性能，有的材料对某些频率具有良好的吸声性能，不一而同。隔声等其他声学性能也是如此。

　　3）分贝和a声级

　　分贝对于非专业人员来讲是最难理解的，然而对于专业人士来讲分贝又是再熟悉不过了。分贝(db)是以美国电话发明家贝尔命名的，因为贝的单位太大，因此采用分贝，代表1/10贝。

　　分贝的概念比较特别，它的运算不是线性比例的，而是对数比例的，例如两个音箱分别发出60db的声音，合在一起并不是120db，而是63db。如果某种吸声材料吸收了80%的声能，声音降低了不是0.8db也不是80db而是?10lg(1-0.8)=7db。如果某种隔墙隔声量为50db，那么透过去的声音为0.00001。分贝的计算较为复杂，需要具备专业知识才能完成。

　　使用分贝描述声音时需要同时给出频率。任何一个声音，不同频率的分贝数可能是不同的。我们可以说在某频率时，声压级是多少，或吸声系数是多少，或隔声量是多少等等。

　　a声级的概念会使普通人感到迷惑。声级是将各个频率的声音计权相加（不是简单的算术相加）得到的声音大小，a声级是各个频率的声音通过a计权网络后再相加得到的大小，a声级反映了人耳对低频和高频不敏感的听觉特性。例如，如果100hz的声压级为80db，在计算a声级时，将按计权减去50.5db，即按29.5db来计算；而1khz的声压级为80db，计权值为0db，即仍按80db计算。a声级的目的在于，a声级越大，则表明声音听起来越响。a声级分贝通常计为dba。许多与噪声有关的国家规范都是按a声级作为指标的。

　　4）吸声

　　吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数a，代表被吸收的声能与入射声能的比值。理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部。