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隔音材料的吻合效应

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。在某个特定频率上,受迫弯曲振动将和板固有的自由弯曲振动发吻合,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,形成隔音量的低谷,这种现象被称作吻合效应,该频率被称为吻合频率fc。
理论和实验均表明,轻、薄、柔的墙fc高,吻合效应弱;厚、重、刚的墙fc低,吻合效应强。12mm、15mm纸面石膏板的fc分别为3.15KHz和2KHz左右。12mm板在3.15KHz处的隔音量产生下降,15mm板在2KHz处的隔音量下降更为严重,甚至下降的趋势强过质量定律,造成在这一频率位置上隔音量比12mm的板还低很多。双层相同的板叠合的吻合频率fc和单层板基本等同,由于双层发生振动叠加,吻合效应更加剧烈,吻合谷会变得更深。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,对隔音性能有利。双层板的剧烈吻合效应是非常明显的,会造成双层15mm板构造的隔墙在3150Hz附近的隔音量反倒低于双层12mm板的隔墙。一层12mm和一层15mm板叠合的隔墙比双层15mm隔墙的面密度低,但隔音量反倒会提高,这是吻合效应被减弱的结果。
吻合效应的因素比较复杂,不但与材料的面密度有关,还和材料的弹性模量、厚度、泊松比等条件有关。
纸面石膏板制作工艺中的发泡情况会影响这些因素,包括影响最直接的面密度。从大量的实验中我们发现,在一定范围内减小面密度,吻合频率会变高,而且吻合效应会变弱,对隔音有利。
有面密度较大、较厚的轻质隔墙,如加气混凝土板、石膏砌块等,吻合频率往往会出现在250-2000Hz的范围内,越重越厚的轻质板,越在隔音曲线的低频范围内出现很深的“吻合谷”,严重限制了墙板的隔音。即使做成双层墙,中间附有空气层,也会因为吻合效应的叠加造成隔音性不高,例如双层90加气混凝土板,中空50mm,隔音量只能达到48dB左右,而同样重量的双排龙骨六层12mm石膏板墙的隔音量可达60dB,这主要是因为12石膏板的吻合频率高,吻合效应没有90加气混凝土板强烈。


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