隔聲板應用于混凝土陽臺欄板隔聲改造可行性分析

朱 杰，蔡樂剛,2，陳 洋

（1.上海市房地產(chǎn)科學研究院 上海市住宅修繕工程質(zhì)量檢測中心，上海 200031；2.上海市建設工程安全質(zhì)量監(jiān)督總站，上海 200003）

既有住宅建筑是一個涵蓋外墻、外立面門窗、屋面、陽臺欄板等的綜合體，目前其降噪隔聲改造主要注重外立面窗、入戶門的改造[1-3]，對陽臺欄板往往重視其安全性，而忽視了其隔聲性能的要求。根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，建于上世紀八九十年代的住宅建筑，其陽臺欄板多采用半磚或薄混凝土板的形式，且存在起殼、開裂等損傷，可能存在隔聲性能不足的風險。當前，既有住宅建筑降噪隔聲改造一般是將既有陽臺欄板拆除重砌，然而該方式會造成資源浪費及增加建筑垃圾污染等問題。因此，本文結合既有住宅建筑陽臺欄板的特征，探索采取增設隔聲板提升陽臺欄板整體隔聲性能的可行性，制作相關試件，并測試分析了混凝土欄板及其增設隔聲板的隔聲性能。

1 隔聲性能測試計算

構件隔聲性能測試主要依照GBT19889.3-2005《聲學建筑和建筑構件隔聲測量第3部分：建筑構件空氣聲隔聲的實驗室測量》進行，信號發(fā)生器通過濾波器產(chǎn)生窄帶無規(guī)噪聲——1/3倍頻程噪聲，再通過功能放大器反饋給聲源室的揚聲器發(fā)出聲音，聲源室和接收室傳聲器分別測出各自的聲壓級LP1、LP2，通過測量接收室的混響時間T，根據(jù)賽賓公式轉換計算吸聲量A，再計算測試構件的空氣隔聲量R，見式（1）、式（2）。

式中：A為吸聲量m2；V——接收室體積，m3；T為接收室混響時間，s；R為空氣隔聲量，dB；L1為聲源室平均聲壓級，dB；L2為接收室平均聲壓級，dB；S為試件面積，m2。

試驗數(shù)據(jù)采集依照GB/T 50121《建筑隔聲評價標準》共測量18個中心頻率，通過繪制試件空氣聲隔聲曲線并與基準曲線比對，計算構件的隔聲量Rw以及粉紅噪聲頻譜修正量C、交通噪聲頻譜修正量Ctr。

2 試驗概況

根據(jù)調(diào)研，上世紀八九十年代建造的既有住宅建筑的混凝土陽臺欄板厚度約為60 mm～70 mm，強度一般為C20～C25左右。為真實模擬既有住宅建筑混凝土欄板隔聲性能，試驗中設計60 mm、65 mm和70 mm三種厚度混凝土板，尺寸為0.9 m×1.5 m，現(xiàn)澆制作，布設直徑為6 mm的單層鋼筋網(wǎng)，鋼筋間距為150 mm；為分析隔聲板對混凝土板隔聲性能提升效果，在前述混凝土板制作的基礎上，表面增設隔聲板，根據(jù)調(diào)研選取志綠隔聲板[4]，厚度為13 mm，試驗設計參數(shù)見表1。

表1 混凝土欄板改造試驗參數(shù)設計

增設隔聲板采用木基層支撐連接，木基層采用20 mm×20 mm方木；混凝土板與隔聲板間填充厚為25 mm、容重為16 kg/m3吸志聲棉，各構件均通過平頭自攻螺釘連接，其中，混凝土板與木基層、木基層與隔聲板之間均涂刷0.5 mm厚阻尼膠，并對連接縫處采用配套的密封膠密封。

隔聲試驗室為兩相鄰混響室，聲源室體積為71 m3、接收室體積為79 m3，填隙墻采用250 mm厚雙面抹灰磚墻，如圖1所示。

圖1 混凝土欄板隔聲性能實驗室測試

3 實驗結果及分析

表2為根據(jù)混凝土板及其增設隔聲板后的隔聲性能實測數(shù)據(jù)計算得到的計權隔聲量Rw、粉紅噪聲頻譜修正量C和交通噪聲頻譜修正量Ctr。

表2 混凝土板隔聲量測試結果 單位：dB（A）

3.1 混凝土厚度的影響

可以看出，60 mm、65 mm和70 mm三種厚度混凝土板試件計權隔聲量分別為45 dB、49 dB、50 dB，交通噪聲頻譜修正后隔聲量分別為41 dB、45 dB、45 dB，均達到5級隔聲等級標準[5]。隨著厚度增加，混凝土板的隔聲量有所提高。與既有經(jīng)驗公式[6](如式(3)所示)測算結果比較可看出，混凝土板實測結果較經(jīng)驗公式測算結果稍偏大，見表3。

表3 實測結果與經(jīng)驗公式計算結果對比

通過測算可得所測試混凝土板的面密度約為150 kg/m2～175 kg/m2，可認為60 mm～70 mm厚混凝土板屬于厚重構件。圖2為構件空氣聲隔聲性能頻譜特性曲線，從圖中可以看出，所測試混凝土板的臨界頻率位于160 Hz～250 Hz頻率范圍內(nèi)，在臨界頻率以上范圍基本符合質(zhì)量定律。

圖2 不同厚度混凝土板的隔聲性能頻譜特性曲線

構件B60在各頻率段的隔聲量均小于構件B65、B70，在100 Hz～400 Hz范圍內(nèi)，構件B70隔聲量較構件B65稍大，在400 Hz以上頻率段兩者隔聲性能基本相同。

3.2 增設隔聲板對混凝土板隔聲性能的影響

圖3為混凝土板與增設隔聲板后混凝土板的隔聲量對比圖，可以看出，構件B60和B65增設隔聲板對隔聲量提升較有限，計權隔聲量僅提高了1 dB；構件B70增設隔聲板前后的隔聲量提高了6 dB。增設隔聲板對混凝土板隔聲性能提升存在較大差異，分析原因主要為混凝土板與隔聲板間通過木基層連接形成聲橋，而各構件之間連接密封工藝可能不同，使得隔聲效果差異較大。

圖3 混凝土板增設隔聲板前后的隔聲量對比

對比混凝土板增設隔聲板前后的隔聲性能頻譜特性曲線可看到，各構件增設隔聲板對250 Hz以下頻率范圍的隔聲量影響不大，對250 Hz以上頻率范圍有所影響，但不同構件的影響存在差異。構件B60、B65增設隔聲板后，250 Hz～500 Hz與2 kHz以上頻率范圍內(nèi)隔聲量稍有提高，在500 kHz～2 kHz范圍內(nèi)無影響；構件B70在250 Hz以上頻段隔聲量均顯著提升，見圖4。

3.3 對比分析

既有住宅建筑降噪隔聲改造中，室內(nèi)空間的減小是居民最為關心的問題之一，也是改造工程的重要內(nèi)容，故在提升構件隔聲性能的前提下，應盡可能不減小房屋室內(nèi)空間。

根據(jù)試驗實測數(shù)據(jù)，對比構件B70、B65與B60，其厚度增加了5 mm～10 mm，隔聲量提高了4 dB左右，修正后隔聲量達到45 dB；構件B60+整體厚度較B60增加了約33 mm（13 mm厚隔聲板+20 mm木基層，不考慮阻尼膠），而其隔聲量僅為42 dB。構件B65增設隔聲板后整體修正后隔聲量基本未變化，而構件B70+的隔聲量則有較明顯提升?？梢钥闯?，增設隔聲板對構件整體尺寸影響較大，隔聲性能有所提升，但效果差異較大，部分情況下，直接增加混凝土板厚度對提升隔聲性能較增設隔聲板更有效。另外，考慮隔聲板增設僅用于內(nèi)側且實施工藝要求高，厚度加大對房屋室內(nèi)使用面積影響較大。綜合而言，既有住宅建筑隔聲改造中，對陽臺欄板宜采用增厚欄板厚度的方式，并考慮欄板的結構安全性。

4 既有住宅建筑隔聲改造實踐應用

鄰近高架立交匝道的某一居民樓受噪聲影響較嚴重，需開展降噪隔聲改造。居民樓為六層磚混結構，外墻為240厚磚墻，采用坡屋面，原陽臺欄板約為60 mm厚混凝土板，外側粉刷。外立面窗改造為雙推拉雙層隔聲窗，隔聲量約44 dB左右，考慮部分陽臺欄板存在起殼、開裂等損傷，為保證雙層隔聲窗荷載增大后欄板的安全性以及自身隔聲性能，陽臺欄板采取增厚處理，改造為120 mm厚混凝土欄板。改造前、后均進行室內(nèi)、外現(xiàn)場監(jiān)測，如圖5所示，測試結果見表4。

圖4 混凝土板增設隔聲板前后隔聲性能對比

圖5 既有住宅建筑降噪隔聲改造現(xiàn)場監(jiān)測

由監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，改造前、后室外聲環(huán)境噪聲級相近，改造后房間整體隔聲量較改造前有顯著提升，改造后測試房間室內(nèi)噪聲級均低于國家規(guī)范規(guī)定限值要求[7]。改造前，測試房間的室內(nèi)外聲級差在21.2 dB～25.1 dB之間，改造后達到28.3 dB～38.6 dB，改造后房間整體隔聲性能提高了5.4 dB～13.7 dB。

5 結語

通過實驗測試不同厚度混凝土板及增設隔聲板后混凝土板的隔聲量，分析既有住宅建筑混凝土欄板的隔聲性能情況以及增設隔聲板對混凝土板隔聲性能提升規(guī)律，主要得出以下結論：

（1）實測結果顯示，60 mm、65 mm、70 mm 3種厚度混凝土板構件計權隔聲量均達到45 dB以上，交通噪聲頻譜修正后隔聲量達到40 dB以上，達到5級以上隔聲等級標準。

（2）所測試混凝土板臨界頻率位于160 Hz～250 Hz頻率范圍內(nèi)，增設隔聲板后整體構件臨界頻率無顯著變化。

（3）增設隔聲板可一定程度提高混凝土板的隔聲性能，但提升幅度差異性較大；在一定范圍內(nèi)，增加混凝土板厚度對提升隔聲性能效果更佳。

表4 改造前后室內(nèi)外噪聲測試結果比較/dB