超轻硅酸铝棉板吸声性能的研究

    1 前 言

    在声学工程设计中,常常会运用吸声材料控制音乐厅、剧场、电影院、礼堂以及电影、电视和广播录音室等建筑物内的混响时间,以获得良好的室内音质效果。噪声控制中也需要利用吸声材料来降低噪声和提高轻质隔墙的隔声性能,如空调通风管道的消声,工厂车间、地下建筑物的降噪以及纸面石膏板等轻质隔墙的隔声等。

    目前广泛使用的吸声材料大多是纤维材料,其优点是吸声系数高,密度小,特别是无机纤维材料(如玻璃棉、矿渣棉、岩棉),还具有保温隔热、不燃不腐、不易老化等特性。

    硅酸铝棉板是硅酸铝耐火纤维干法制品,为一种轻质、耐火、隔热、吸声材料。它以天然焦宝石(主要成分为Al2O3+SiO2)为原材料,在2000e以上的电炉中熔化,经高压蒸气或压缩空气喷吹成纤维材料,加入适量的粘结剂,经模压加热固化而成硅酸铝纤维制品。一般硅酸铝棉板密度与岩棉板、矿渣棉板大致相同,通常在100~200 kg/m3,密度低于80 kg/m3的产品被称为超轻硅酸铝棉板。

    本文主要是对密度50 kg/m3和80 kg/m32种硅酸铝棉板进行了混响室法吸声系数的实验研究。分析了厚度、密度、空腔等对吸声性能的影响,同时还与离心玻璃棉板、矿渣棉板的吸声性能作了比较。

    2 试件及安装方式

    试件材料规格:1200 mm@600 mm@50 mm,密度分别为50 kg/m3和80 kg/m3。测试材料面积:3.0 m@3.6 m=10.8 m2。测试材料厚度:50 mm和100 mm2种;试件安装方式:分贴实、空腔50 mm、100 mm和200 mm 4种(如图1所示),测试混响室:有效容积268 m3,内表面面积307 m3,地面面积57 m2。

    3 密度对吸声性能的影响

    厚度50 mm,密度分别为50 kg/m3和80 kg/m3的硅酸铝棉板贴实安装时,所测吸声系数见表1。

    结果表明,在测试频率范围吸声系数随密度的增加而略有提高,密度50 kg/m3和80 kg/m3硅酸铝棉板的平均吸声系数分别为0.93和1.03,后者比前者提高了10.8%,其降噪系数分别为0.95和1.10,后者比前者提高15.8%。

    4 厚度对吸声性能的影响

    由于受试件材料数量的限制,厚度100 mm的试件是由密度分别为50 kg/m3和80 kg/m3,厚度均为50 mm的硅酸铝棉板相迭在一起组成。其放置方式因密度的不同可以有2种,即密度小的材料放在表面或密度大的材料放在表面。2种放置方式吸声系数的频率特性曲线如图2所示。密度50kg/m3和80 kg/m3材料放在表面时的平均吸声系数分别为1.12和1.10,降噪系数分别为1.15和1.10。两者的吸声效果基本相同,说明这2种不同密度的材料迭在一起时,其吸声特性与放置方式关系不大。

    密度50 kg/m3和80 kg/m3的材料贴实时不同厚度试件所测的吸声频率特性如图3和图4所示。结果表明,密度50 kg/m3的材料吸声系数随厚度的增加有一定的提高,厚度50 mm和100 mm试件的平均吸声系数分别为0.89和1.12,降噪系数为0.95和1.15。平均吸声系数后者比前者提高26%,降噪系数后者比前者提高21%。密度80 kg/m3材料,厚度50 mm和100 mm试件的平均吸声系数分别为1.03和1.10,降噪系数均为1.10,表明厚度50 mm和100 mm试件的平均吸声系数和降噪系数基本相同。但吸声频率曲线表明,2种密度材料400 Hz以下的低频吸声系数随厚度的增加而显著提高。密度50 kg/m3试件低频平均吸声系数从0.42增加到0.97,约提高1.3倍,而密度80 kg/m3试件低频吸声系数从0.64增加到0.94,约提高0.47倍,这说明密度小的材料增加厚度能更有效地提高低频的吸声系数。