建筑玻璃隔声性能及检测方法研究

来源 :安家(建筑与工程)上旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flyskyxun
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  摘要:道路交通噪音严重影响着人们日常休息,玻璃在建筑体中可起到隔声功能,随着建筑玻璃的逐渐发展,隔声性能成为判定建筑玻璃质量的关键因素。基于此,本文首先阐述了常见建筑隔声玻璃种类,简单介绍了检测建筑玻璃隔声性能的集中方法,并结合不同建筑玻璃种类展开隔声性能检测分析,旨在了解不同建筑玻璃隔声性能,以期促进建筑隔声玻璃高质量发展,消除城市噪音危害。
  关键词:建筑玻璃;隔声性能;检测方法
  引言:在现代化背景下,城市噪音主要由机动车尾气、轮胎噪声、汽车喇叭、发动机噪声等构成,可造成听力损害及睡眠质量下降,在长期噪音环境下可影响人们正常工作生活,因此提高建筑隔声性能是极有必要的。建筑玻璃作为阻挡噪音的重要防线,玻璃在建筑隔声系统中仍处于薄弱环节,隔声效果远低于隔声墙板等,为全面提高建筑体隔声性能,以建筑玻璃为突破口展开研究具有较强现实意义。
  一、常见建筑隔声玻璃种类
  建筑玻璃可大致分为单片玻璃、夹层玻璃、真空玻璃等,夹层玻璃与真空玻璃均在双层玻璃间填充隔声材料增强隔声性能,因此单片玻璃隔声效果相对较弱。建筑夹层玻璃主要运用两层玻璃间的高阻尼系数降低噪音声波,削弱噪音振动传递,以此起到隔声效果。真空玻璃通常作为隔热玻璃使用,借助两层玻璃间的真空层降低热量传递,同时真空层可阻隔噪音声波传导,因此在当前建筑中,真空玻璃作为建筑隔声处理的重要方式。近年来随着人们对建筑隔声的重视,各类新式隔声玻璃研究逐渐完善,例如PVB夹胶玻璃、DEV隔音玻璃、棱镜视窗等。夹胶玻璃主要作为安全玻璃进行应用,其受到冲击造成破碎时不会产生玻璃飞溅,在一定程度上可降低安全隐患,但在夹胶玻璃制作时人们发现运用PVB材料可起到隔音效果,结合其安全性能来看,PVB夹胶玻璃主要应用在高层建筑及幕墙玻璃领域内,但PVB夹胶玻璃具有显著性缺点,当温度降至10℃以下时,PVB夹胶玻璃则会硬化,继而降低隔声效果,此外PVB夹胶玻璃需使用硅酮胶进行收口,规避水泡、气泡痕迹,起到延长PVB夹胶玻璃使用寿命的作用。DEV隔音玻璃是近年来新兴建筑玻璃种类,主要运用DEVA中间膜延伸性能将不同共振系数的玻璃紧密贴合,当噪音声波传递至建筑隔音玻璃时,则会在不同振幅下阻碍噪音声波传递,因此完成隔音。棱镜视窗是近几年新兴隔音玻璃组合,将DVE隔音玻璃按不同角度进行排列,起到转变隔音声波传递方向的作用,棱镜视窗DVE隔音玻璃组合通常用于建筑观察窗。在实际建筑中,新兴玻璃种类并未大规模普及,因此本次主要研究单片玻璃、夹层玻璃、真空玻璃隔声性能检测。
  二、建筑玻璃隔声性能检测方法
  (一)隔声室法
  在建筑玻璃隔声测试中,隔声室法较为常见,主要运用隔音室降低周围环境的影响,此方式在国内外均为常用隔声检测方式,在隔声室法测量检验时,需严格遵循标准规定进行,以此保障建筑玻璃隔声性能检测结果精准。在实际应用中,隔声室法存在一定缺陷,其由混响室、接收室、发射室组成,在不同规格的混响室内检测结果存在差异,由此可见运用隔声室法测量建筑玻璃,受到测量仪器、边缘密封等影响,此外接收室、发射室的环境模拟状态同样可影响检测结果。在建筑玻璃运用隔声室法检测性能指标时,若调整接收器位置可造成检验结果不精准,同时隔声室法隔音性质检验需采用大规格设备试件,因此具有成本高、耗时高等缺陷,但在实际隔音性能检测试验中,隔声室法仍为应用最为广泛的检测方式。
  (二)驻波管法
  驻波管法以声波传播理论为基础,将三维声波转为一维声波,主要用于检验较小测试件玻璃隔音性能,其主要作为隔音室法的补充方法存在,具有检验快捷优势。但驻波管法缺点较为显著,无法与噪音声波吻合,仅可运用平面波垂直入射的方式完成检验,作为实验数据而言,驻波管法效果较好,因其无法模拟实际外界环境,因此所测量数据并不可代表实际使用隔声性能,但可将均采用驻波管法进行检测的建筑玻璃种类进行横向对比,仍可判断出不同建筑隔音玻璃性质量。
  (三)其他方法
  除隔声室法、驻波管法外,还可采用脉冲法、声强法、拾振法等方式进行检测。脉冲法主要应用在开口玻璃材料隔音检测中,通常用以测量住宅玻璃隔声效果;声强法通常用于检验噪声源,运用声强测量对建筑玻璃展开隔音研究;而拾振法主要借助振动差异完成隔声性能检测,通过实际数据反映噪音传递,以此了解建筑玻璃隔声效果。在当前夹层玻璃中,为进一步提高隔音效果,则运用多孔材料完成夹层玻璃改良,在多孔材料应用下噪音声波被分散,以此起到增强隔声性能的作用,在多孔材料夹层玻璃隔声性能检测时,还可运用遗传算法进行逆推,运用JCA模型测算出多孔材料孔隙率及流阻率,以此判断声波入射时的吸声参数,继而推算出多孔材料夹层玻璃隔声性能,此方式应用环境有限,仅可用于测量多孔材料夹层玻璃隔声性能。
  三、建筑玻璃隔声性能检测分析
  (一)单片玻璃隔声检测分析
  为更便捷高效的完成单片玻璃隔声性能检测,本次采用驻波管法进行实际检测分析,其所使用样本较小,更有助于实际操作。驻波管规格为60mm内径,其中受声管、发声管长度均为50cm,主要运用四传声器法展开研究,可将传声器与电脑终端相连接,实现可视化数据显示,在建筑玻璃隔声检测时,需将传声器与受声管放置于同一水平面,并保持平行状态。本次实验检测样品为单片玻璃,其在建筑行业应用最广,为提高检测严谨性,本次单片玻璃实验样品采取不同厚度,便于发现其内在隔声规律。测量时需将单片玻璃实验样品放置于驻波管内,完成固定后展开传声器校准工序,为降低传声器误差,需交换传声器进行多次测量,若多次测量结果一致,则证明传声器精确。
  图1为本次驻波管法检测建筑玻璃隔声性能结果,根据图1不难发现,随实验样品玻璃厚度的增加,隔声量呈上升趋势,经过计权计算后,2mm、3mm、4mm、5mm建筑玻璃隔声量分别为25.1dB、28.0dB、30.8dB、34.7dB,随厚度增加隔声量提升。为便于检测分析,以图1折线峰值、谷值为界限划分为三个区域。第一个区域为测试频率低于低谷谷值,此时不同厚度建筑玻璃隔声量折线基本处于重合状态,由此可判定建筑玻璃隔声量在第一区域内不受厚度影响,但通过低谷谷值可知,此节点易出现初步隔声量分化,例如:2mm厚度建筑玻璃在低谷处隔声量仅为13.0dB,而5mm厚度建筑玻璃在低谷处隔声量为20.0dB。此外2mm、3mm、4mm、5mm建筑玻璃隔声量折线达到谷值时频率存在差异,该差异主要由于小样本建筑材料固定时,所受夹持力存在不同,相较于大样本建筑玻璃,則会出现谷值偏移情况,但并未对建筑玻璃隔声性能有所影响,但为降低夹持力阻碍,在实验过程中需控制固定力度,本次实验采用松夹持方式展开性能检测,最大程度降低外界阻碍。第二个区域为谷值与峰值间阶段,此时不同厚度建筑玻璃样本隔声量均处于上升状态,通过折线斜率不难看出,此时建筑玻璃隔声量增长速度较快,且不同厚度建筑玻璃隔声量折线间空隙较大,因此为提高单片建筑玻璃隔声性能,可提高建筑玻璃厚度。峰值结束后建筑玻璃折线进入第三区域,此时隔声量根据不同厚度表现出折线差异,2mm厚度建筑玻璃隔声量下降较快,3mm、4mm、5mm建筑玻璃均处于部分平衡后逐渐下降,不同厚度的建筑玻璃隔声性能差异得以表现,为提高建筑体隔音效果,若采用单片玻璃,需尽量选取厚度较大的玻璃。   (二)夹层板玻璃隔声检测分析
  夹层玻璃相较于单片玻璃而言,其隔音效果极大提高,夹层建筑玻璃中夹层材料阻尼系数是影响隔音效果的重要指标,不同规格的夹层材料将产生不同阻尼系数,从实验角度来看,夹层材料厚度可直接影响建筑玻璃隔声量。本次研究中通过对比不同厚度夹层展开隔声性能分析,所采用夹层材料厚度分别为0.63mm、1.25mm、1.88mm,夹层玻璃总厚度为3mm。结合图2来看,0.63mm、1.25mm、1.88mm三种厚度夹层的隔音量区别不大,仅在折线低谷谷值处存在差异,1.88厚度夹层材料谷值明显高于0.63mm、1.25mm夹层规格建筑玻璃,因此若追求高隔音效果,需尽量选取高厚度夹层材料的建筑玻璃,但若建筑隔声标准一般,则可选择成本低建筑玻璃,用以控制成本。
  结合当前夹层玻璃发展来看,可选用多孔材料提高建筑玻璃隔声效果,多孔材料的应用分散城市噪音传播。多孔材料夹层玻璃凭借其流阻率、多孔材料位置影响隔声效果。以流阻率为变量进行多次實验,其结果表明,流阻率高的多孔材料夹层建筑玻璃较为稳定,且在高频率状态下显著高于低流阻率建筑材料,但整体隔声量数据并未存在太大差异,但相较于传统夹层玻璃而言,多孔材料夹层建筑玻璃隔声量在500Hz、1000Hz时分别为40.0dB、58.8dB,而图2中普通夹层玻璃处于500Hz、1000Hz,隔声量分别为24.0dB、40.0dB,明显高于普通胶体夹层材料。以多孔材料夹层位置为变量来看,多孔材料处于夹层左侧时,隔声量效果低谷较多,隔声效果不佳,而多孔材料处于夹层中间与夹层两边时,建筑玻璃隔声量较为稳定,且低谷较少,夹层中间与夹层两边两种位置情况均属于平均分布,因此不难看出,将多孔材料应用到夹层玻璃中时,需实现多孔材料均匀分布,以此保障隔音效果稳定。
  (三)真空玻璃隔声检测分析
  真空玻璃主要凭借真空优势提升自身隔声效果,本次研究中采取转移矩阵法测真空玻璃隔声性能,经过实验检测后发现,在真实环境下,真空玻璃并非如预期般起到噪音高度隔绝,随着噪音声波频率的升高,可对真空玻璃中真空层造成破坏,继而影响到建筑玻璃实际隔声效果,因此在与单片玻璃、夹层玻璃隔声性质对比中,由于真空玻璃不稳定性,其隔声性质稍弱于夹层玻璃。
  结束语:综上所述,经过单片玻璃、夹层玻璃、真空玻璃隔声性能检测对比后发现,夹层玻璃隔声性能最佳,当夹层玻璃夹层材料由传统胶片材料转变为多孔材料后,则多孔材料夹层建筑玻璃隔声效果再次提高,结合三种应用最为广泛的玻璃来看,建筑玻璃隔声性能与厚度密切相关,而夹层玻璃随时代发展,夹层材料得到创新,因此夹层材料性质亦可影响隔声效果。
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  作者简介:
  崔灿(1986.10—),男,汉族,籍贯:安徽蚌埠人,蚌埠产品质量监督检验研究院,工程师,硕士学位,专业:材料学
  蚌埠产品质量监督检验研究院 安徽省 蚌埠市 233040
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