声学材料

简介

建筑声学材料通常分为吸声材料和隔声材料，它们具有改善室内声环境、降低噪音污染等功能。

分类

吸声材料

原理

从物理学的观点来讲，声音实际上是一种机械波，是机械振动在介质中的传播，所以又称为声波。声波在传播过程中，如果遇到物体或材料会分解为三部分，一部分被反射回来，另一部分被材料吸收，还有一部分能穿透材料，传播到另一个空间。材料吸收和透过的声能与入射到材料上的总声能之比，称为吸声系数。吸声系数越大，材料的吸声效果越好。

任何材料都有一定的吸声能力，只是吸收声能的程度不同，吸声系数的大小还与声波的传播频率有关。为了全面反应材料的吸声性能，通常取125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz和4000Hz六个基准频率，分别求得材料对六种频率声波的吸声系数，如果六个值均大于0.2，则称为吸声材料。

特征

吸声材料大多为疏松多孔的材料，如矿渣棉、玻璃棉、毯子等。材料吸声的机理是声波进入材料内部相互贯通的孔隙，引起孔隙内的空气分子振动，由于摩擦力、空气的粘滞阻力及材料内部的热传导作用，将声能转变为机械能最终转变为热能而吸收。

吸声材料的特征有以下几个方面：

（1）材料表观密度。对于同一种材料来说，其表观密度增加时（即孔隙率减小），对低频声波的吸收效果有所提高，对高频声波的吸收效果则降低。

（2）材料厚度。增大多孔材料的厚度，可以提高对低频声波的吸收效果，但影响不大。

（3）孔隙特征。材料的孔隙越细越多，吸声效果越好，孔隙粗大，吸声效果差；对于孤立封闭的孔隙，声波进入材料后无法贯通，吸声效果会降低，严格来说，已经不属于吸声材料，如聚氯乙烯泡沫塑料。

（4）温度和湿度。温度对材料的吸声性能的影响并不显著；湿度对材料吸声性能的影响主要是材料受潮后容易滋生微生物，堵塞孔隙，使吸声性能降低。

类型

坚硬、光滑、结构紧密和表观密度大的材料吸声能力弱，反射性强；粗糙疏松、具有内外相互贯穿微孔的多孔材料吸声能力强，反射能力弱。

选用和安装吸声材料时，需注意：①在音频范围内尽可能选用吸声系数较高的材料，以便节约材料用量，降低成本；②吸声材料应不易被虫蛀、腐蚀，且不易燃烧；③为了使吸声材料充分发挥作用，应将其安装在最容易接触声波和最多反射次数的表面上，不应把它集中在天花板或某一面墙壁上，并应比较均匀地分布在室内的各个表面上，以保证吸声及室内装饰的完整性；④吸声材料强度一般较低，应设置在护壁线以上，避免撞击、机械损失、耐磨损失，以保证其耐久性；⑤多孔的吸声材料，易吸湿，安装时应考虑湿涨干缩的影响；⑥为了保证吸声效果，吸声材料表面不能被油漆膜堵塞。

虽然有些吸声材料的名称与保温隔热材料相同，都属于多孔性材料，但在材料的孔隙特征上是不同的。保温隔热材料要求具有封闭且互不连通的气孔，这种气孔越多，保温隔热性能越好；而吸声材料则要求具有开放的且相互连通的气孔，这种气孔越多，吸声性能越好。至于如何使相同名称的材料具有不同的孔隙特征，这主要取决于制作工艺。

隔声材料

隔声与吸声是完全不同的两个声学概念。隔声材料是将入射声波的震动通过材料自身的阻尼作用隔挡，能减弱或隔断声波传递的材料。吸声材料是质轻、疏松、多孔性的；而隔声材料性能与材料单位面积质量有关，质量越大，隔声性能越好。对于吸声性能好的材料，不能简单地把它们作为隔声材料来使用。

人们隔绝声音，按传播途径有：空气声（通过空气传播）和固体声（通过固体传播）两种，这两者的隔声原理与隔声措施是不同的。

对空气声的隔绝，主要依据声学中的“质量定理”即材料的表观密度越大，越不易受声波作用而产生振动，隔音效果越好。所以，此时应当选表观密度大且无孔隙的材料（如钢筋混凝土、实心砖、钢板等）作为隔绝空气声的材料。

对固体声隔绝最有效的措施就是隔断其声波的连续传递。即在产生和传递固体声的结构中（如梁、框架、楼板与隔墙及其交界处）加入具有一定弹性的衬垫材料，如软木、橡胶、石棉毡、地毯或设置空气夹层等，以阻止或减弱固体声的连续传播。

应用

吸声材料主要用于如剧场、电影院、音乐厅、录音室及监视厅等对音质要求有一定要求的建筑物，创造良好的音质，满足建筑功能的需求。隔音材料主要用于围墙、门窗、楼梯及屋顶等处，进行隔音处理有助于居住声环境的改善。