2.1 离心玻璃棉
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,减少室内噪声。
离心玻璃棉的吸声特性不但与
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。
离心玻璃棉属于多孔吸声材料,具有良好的吸声性能。离心玻璃棉能够吸声的
原因不是由于表面粗糙,而是因为具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。当声
波入射到离心玻璃棉上时,声波能顺着孔隙进入材料内部,引起空隙中空气分
子的振动。由于空气的粘滞阻力和空气分子与孔隙壁的摩擦,声能转化为热能而
损耗。
离心玻璃棉对声音
中高频
有较好的吸声性能。影响离心玻璃棉吸声性能的主要
因素是
厚度、密度和空气流阻
等。密度是每立方米材料的重量。
空气流阻
是单位厚
度时材料两侧空气气压和空气流速之比。空气流阻是影响离心玻璃棉吸声性能最
重要的因素。流阻太小,说明材料稀疏,空气振动容易穿过,吸声性能下降;流
阻太大,说明材料密实,空气振动难于传入,吸声性能亦下降。对于离心玻璃棉
来讲,吸声性能存在最佳流阻。在实际工程中,测定空气流阻比较困难,但可以
通过厚度和容重粗略估计和控制。
1、随着厚度增加,中低频吸声系数显著地增
加,但高频变化不大
(高频吸收总是较大的)。
2、
厚度不变,容重增加,中低
频吸声系数亦增加;但当容重增加到一定程度时,材料变得密实,流阻大于最
佳流阻,吸声系数反而下降
。对于厚度超过
5cm 的容重为 16Kg/m3 的离心玻
璃棉,低频
125Hz 约为 0.2,
中高频(
>500Hz)的吸声系数已经接近于 1 了
。
当厚度由
5cm 继续增大时,低频的吸声系数逐渐提高,当
厚度大于
1m 以上时,
低频
125Hz 的吸声系数也将接近于 1
。当厚度不变,容重增大时,离心玻璃棉
的低频吸声系数也将不断提高,当容重接近
110kg/m3 时吸声性能达到最大值,
50mm 厚、频率 125Hz 处接近 0.6-0.7。容重超过 120kg/m3 时,吸声性能反
而下降,是因为材料变得致密,中高频吸声性能受到很大影响,当容重超过
300kg/m3 时,吸声性能减小很多。建筑声学中常用的吸声玻璃棉的厚度有
2.5cm、5cm、10cm,容重有 16、24、32、48、80、96、112kg/m3。通常使用
5cm 厚,12-48kg/m3 的离心玻璃棉。
离心玻璃棉的吸声性能还与安装条件有着密切的关系。当玻璃棉板背后有空气层
时,与相同厚度无空气层的玻璃棉板吸声效果类似。尤其是中低频吸声性能比材
料实贴在硬底面上会有较大提高,吸声系数将随空气层的厚度增加而增加,但
增加到一定值后效果就不明显了。
使用不同容重的玻璃棉叠和在一起,形成容重逐渐增大的形式,可以获得更大
的吸声效果。例如将一层
2.5cm 厚 24kg/m3 的棉板与一层 2.5cm 厚
32kg/m3 的棉板叠和在一起的吸声效果要好于一层 5cm 厚 32kg/m3 的棉板。