一种复合阻尼轻质隔声墙

本发明属于隔声墙，具体为一种复合阻尼轻质隔声墙。

背景技术：

1、随着经济的迅猛发展和工业化、城市化的快速推进，噪声污染已成为继大气污染、水污染、固体废弃物污染之后的第四大全球性环境问题。《中华人民共和国噪声污染防治法》的正式实施，不仅对环境噪声治理提出了更高的标准，也反映了公众对噪声污染问题的日益关注和法律意识的增强。交通噪声、工业噪声、建筑噪声以及社会噪声等，这些主要噪声源已经严重干扰了人们的休息、工作和日常生活，为了维护良好的生态环境，实现社会的可持续发展，并提高人民的生活品质，研发新型减振降噪材料成为噪声治理的关键手段。与传统的噪声治理方法相比，新型材料不仅要求具备优秀的声学性能，还需兼顾高强度和轻量化的设计原则，以满足现代建筑和交通设施对材料性能的多重需求。

2、当前，噪声隔离主要采用隔声墙。然而，传统隔声墙如砖土结构，受限于质量定律，往往厚重且低频隔声效果不佳。而轻质隔声墙，如双层石膏板搭配轻钢龙骨和多孔吸声材料的组合结构，虽然在一定程度上减轻了重量，但其低频隔声性能仍有待提高，整体隔声效果有限。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种不仅结构新颖、轻薄高效，而且具备宽频带低频隔声特性，整体性能卓越的复合阻尼轻质隔声墙。

2、技术方案：本发明的一种复合阻尼轻质隔声墙，包括轻质隔声层、复合阻尼层和吸声匹配层，复合阻尼层分别设置于吸声匹配层的两侧，形成夹心结构，轻质隔声层设置于复合阻尼层的外表面；复合阻尼层包括阻尼层、剪切柱和空气层，阻尼层分别设置于剪切柱的两端，剪切柱沿着阻尼层周期性分布，空气层位于相邻阻尼层之间；吸声匹配层由多孔吸声材料、赫姆霍兹共鸣腔和轻钢龙骨组成，轻钢龙骨分别设置于多孔吸声材料的两侧，赫姆霍兹共鸣腔倾斜内嵌于多孔吸声材料的内部。

3、进一步地，轻质隔声层、复合阻尼层和吸声匹配层的总厚度为30～60mm，优选为50mm。

4、进一步地，轻质隔声层包括表面装饰层、柔性连接层和镀锌钢板，柔性连接层设置于表面装饰层和镀锌钢板之间，镀锌钢板与复合阻尼层相接。表面装饰层采用的材质为木板、石膏板或纤维板，其厚度为1～5mm，优选为1mm。柔性连接层采用的材质为硅橡胶泡棉，其厚度为1～3mm，优选为3mm，镀锌钢板的厚度为1～2mm，优选为2mm。

5、进一步地，阻尼层为硅基囊泡阻尼板，其厚度为2～5mm，优选为3mm。空气层为阻抗匹配层，其厚度为3～8mm，优选为5mm。剪切柱为双c型圆台弹性结构，其上底半径为0.5～3mm，优选为1mm，下底半径为1～5mm，优选为2.5mm，高度为3～8mm，优选为5mm，由硅橡胶、丁腈橡胶或丁苯橡胶制成。剪切柱的数量为4～48个，优选为24个。

6、进一步地，多孔吸声材料由纤维材料和泡沫材料一种或多种组合而成，赫姆霍兹共鸣腔为单开口或双开口赫姆霍兹共鸣器，其数量为2～30个，优选为16个，轻钢龙骨的形状为u形，其厚度分为20～50mm，优选为20mm。

7、工作原理：当声波垂直入射到轻质隔声墙时，轻质隔声层首先发挥作用，通过界面的反射和散射显著减小了高频声波的能量，然而，由于加工精度和安装过程中可能存在的误差，轻质隔声墙上存在的狭缝允许少量高频声波透过并继续向前传播，当中、低频声波透过轻质隔声层进入复合阻尼层时，阻尼材料的粘弹性与剪切柱的剪切与内摩擦机制共同作用，有效损耗了中频声波与部分低频声波的能量，随后，当少量高频声波与部分低频声波抵达吸声匹配层时，多孔材料的热粘滞效应显著吸收了高频声波的能量，同时，内嵌的赫姆霍兹共鸣腔利用其共振吸声作用，专门针对特定频率的声波进行吸收，最后，对于剩余的低频声波，由于吸声匹配层另一侧复合阻尼层的粘弹性与剪切摩擦作用，以及轻质隔声层的反射与散射机制，这些声波无法穿透轻质隔声墙，从而实现了对噪声的有效隔离，吸声匹配层两侧的轻质隔声层和复合阻尼层为非对称结构，避免了“声桥”现象，减少了由吻合效应引起的声波传递，从而显著提升了结构整体的隔声性能。

8、有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

9、1、采用多层结构设计，包括轻质隔声层、复合阻尼层和吸声匹配层，通过结构胶热压粘合形成紧密的整体，这种设计不仅保证了隔声墙的结构新颖性，而且实现了厚度薄、质量轻、面密度小的特点，使其在提供优异隔声性能的同时，也满足了现代建筑对轻质材料的需求；

10、2、轻质隔声墙在低频范围内表现出色，具有较宽的隔声频带，这主要得益于复合阻尼层中阻尼材料与剪切柱的协同作用，以及吸声匹配层中多孔材料和赫姆霍兹共鸣腔的吸声作用，这些设计使得隔声墙能够有效地隔离低频声波，减少声波的传播和反射，从而保证了整体隔声性能的优异性；

11、3、隔声性能与其结构参数密切相关，可以通过调整结构厚度、剪切柱的结构参数与数量、赫姆霍兹共鸣腔的尺寸参数、结构形式与数量来优化各层材料间的耦合与协同作用，这种可调性使得本发明的隔声墙可以根据具体需求进行定制，以满足不同场合的隔声要求；

12、4、采用非对称结构设计，有效减小了吻合效应对隔声性能的影响，通过改变结构形式，使得声波在传播过程中难以形成共振，从而提高了结构整体的传递损失。这种设计不仅保证了低频隔声性能的稳定性，也使得本发明的隔声墙能够广泛替代现有轻质隔声墙，为各种建筑提供高效的隔声解决方案。

技术特征：

1.一种复合阻尼轻质隔声墙，其特征在于：包括轻质隔声层(1)、复合阻尼层(2)和吸声匹配层(3)，所述复合阻尼层(2)分别设置于吸声匹配层(3)的两侧，形成对称的夹心结构，所述轻质隔声层(1)设置于复合阻尼层(2)的外表面；所述复合阻尼层(2)包括阻尼层(21)、剪切柱(22)和空气层(23)，所述阻尼层(21)分别设置于剪切柱(22)的两端，所述剪切柱(22)沿着阻尼层(21)周期性分布，所述空气层(23)位于相邻阻尼层(21)之间；所述吸声匹配层(3)由多孔吸声材料(31)、赫姆霍兹共鸣腔(32)和轻钢龙骨(33)组成，所述轻钢龙骨(33)分别设置于多孔吸声材料(31)的两侧，所述赫姆霍兹共鸣腔(32)倾斜内嵌于多孔吸声材料(31)的内部。

2.根据权利要求1所述的一种复合阻尼轻质隔声墙，其特征在于：所述轻质隔声层(1)、复合阻尼层(2)和吸声匹配层(3)的总厚度为30～60mm。

3.根据权利要求1所述的一种复合阻尼轻质隔声墙，其特征在于：所述轻质隔声层(1)包括表面装饰层(11)、柔性连接层(12)和镀锌钢板(13)，所述柔性连接层(12)设置于表面装饰层(11)和镀锌钢板(13)之间，所述镀锌钢板(13)与复合阻尼层(2)相接。

4.根据权利要求3所述的一种复合阻尼轻质隔声墙，其特征在于：所述表面装饰层(11)采用的材质为木板、石膏板或纤维板，其厚度为1～5mm。

5.根据权利要求1所述的一种复合阻尼轻质隔声墙，其特征在于：所述柔性连接层(12)采用的材质为硅橡胶泡棉，其厚度为1～3mm，所述镀锌钢板(13)的厚度为1～2mm。

6.根据权利要求1所述的一种复合阻尼轻质隔声墙，其特征在于：所述阻尼层(21)为硅基囊泡阻尼板，其厚度为2～5mm。

7.根据权利要求1所述的一种复合阻尼轻质隔声墙，其特征在于：所述空气层(23)为阻抗匹配层，其厚度为3～8mm。

8.根据权利要求1所述的一种复合阻尼轻质隔声墙，其特征在于：所述剪切柱(22)为双c形圆台弹性结构，其上底半径为0.5～3mm，下底半径为1～5mm，高度为3～8mm，由硅橡胶、丁腈橡胶或丁苯橡胶制成。

9.根据权利要求1所述的一种复合阻尼轻质隔声墙，其特征在于：所述剪切柱(22)的数量为4～48个。

10.根据权利要求1所述的一种复合阻尼轻质隔声墙，其特征在于：所述多孔吸声材料(31)由纤维材料和泡沫材料一种或多种组合而成，所述赫姆霍兹共鸣腔(32)为单开口或双开口赫姆霍兹共鸣器，所述轻钢龙骨(33)的形状为u形，其厚度分为20～50mm。

技术总结
本发明公开了一种复合阻尼轻质隔声墙，包括轻质隔声层、复合阻尼层和吸声匹配层，复合阻尼层分别设置于吸声匹配层的两侧，形成夹心结构，轻质隔声层设置于复合阻尼层的外表面；复合阻尼层包括阻尼层、剪切柱和空气层，阻尼层分别设置于剪切柱的两端，剪切柱沿着阻尼层周期性分布，空气层位于相邻阻尼层之间；吸声匹配层由多孔吸声材料、赫姆霍兹共鸣腔和轻钢龙骨组成，轻钢龙骨分别设置于多孔吸声材料的两侧，赫姆霍兹共鸣腔倾斜内嵌于多孔吸声材料的内部。本发明厚度薄、质量轻、面密度小，满足现代建筑对轻质材料的需求，轻质隔声墙在低频范围内表现出色，具有较宽的隔声频带，能有效隔离低频声波，减少声波的传播和反射，隔声性能优异。

技术研发人员：解龙翔,钱幸方,陈广智,张玲玲,韩志达
受保护的技术使用者：常熟理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12