CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU HÚT ÂM

4.1. Vật liệu âm học

4.2. Kết cấu hút âm

4.3. Các biện pháp cách âm kết cấu

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

1


4.1. Vật liệu âm học
4.1.1. Vật liệu cách âm

•

Trong đa số các trường hợp vật liệu cách âm là các vật liệu xây dựng thông thường như: tường gạch,
bê tông, gỗ, kim loại…

•

Khả năng cách âm R (dB) của chúng phụ thuộc chủ yếu vào khối lượng riêng của vật liệu và bề dày
của kết cấu. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào tần số sóng âm tới.

•

Trong việc xây dựng các công trình chống ồn thường giữ nguyên kết cấu bao che có sẵn của phòng
đặt máy và lắp đặt thêm lớp kết cấu cách âm .

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

2


Bảng – Khả năng cách âm của một số vật liệu

Khả năng cách âm (R - TL)
Tần số (Hz)
125

250

500

1000

2000

4000

Tường bê tông nhẹ dày 150mm

38

36

40

45


50

56

Tường gạch dày 100mm

30

36

37

37

37

43

Kính dày 5mm

17

23

25

27

28


29

Gỗ dán dày 5mm

17

15

20

24

28

27

Tên vật liệu

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

3


4.1.2. Vật liệu hút âm

 Gồm có vật liệu hấp thụ tự nhiên và vật liệu ứng dụng. Vật liệu hút âm gồm rất nhiều loại và phần lớn
là các vật liệu xốp như bông khoáng, bông thủy tinh, sợi thực vật và các loại gỗ.

 Vật liệu hấp thụ âm tốt, âm thanh phải được phép đi vào bên trong chất liệu nên đây không phải vật

liệu có hiệu quả chắn âm cao

 Là loại vật liệu có cấu trúc mạng cài với những lỗ hổng. Trong

những tế bào mở liên kết với nhau này

mà năng lượng âm thanh được đổi thành nhiệt năng

 Thường được lắp đặt trên tường, trần và sàn nhà, trên những panen đặt quanh thiết bị gây ồn .

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

4


 Vật liệu hấp thụ âm thanh thường được dùng để làm giảm mức
âm do hiện diện của trường hồi âm trong phòng gây ra bằng cách ngăn cản việc phản xạ âm thanh từ các bề mặt
cứng

Tường

1.0

Tấm báo vệ

0.5

00

Vật liệu xốp


Hệ số hút âm theo tần số
Vật liệu xốp hút âm

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

5


Hệ số làm giảm tiếng ồn
(NRC – noise reduction coefficient)

Được định nghĩa là trung bình cộng của các hệ số hấp thụ âm thanh của vật liệu ở 250, 500, 1000, 4000Hz

Là chỉ số về hiệu suất hấp thụ âm thanh của
vật liệu

NRC là giá trị trung bình nên trong một số trường hợp khả năng hấp thụ tốt nhất của vật liệu không nằm trong
khoảng tần số này
HỆ SỐ HẤP THỤ ÂM THANH LÀ GÌ?

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

6


Hệ số hấp thụ âm thanh là một hàm tần số, được định nghĩa như là tỉ số của năng lượng âm thanh bị bề mặt hấp
thụ chia cho năng lượng âm thanh của tia tới bề mặt khi âm trường tia tới hoàn toàn khuếch tán

Đặc tính hấp thụ của một chất liệu tùy thuộc vào bề dày, tỉ trọng, độ xốp, trở lượng, hướng sợi…


Đo hệ số hút âm
Phương pháp sóng dừng

Phương pháp phòng vang

P1: áp suất bức xạ từ loa tới mẫu vật liệu

V: thể tích phòng vang, m3

P2: áp suất phản xạ từ mẫu; n = pmax/pmin

T1, T0: thời gian âm vang trước và sau khi
bố trí vật liệu hút âm

7


Thời gian hồi âm (T)

Định nghĩa: Là thời gian cần thiết để âm thanh giảm đi 60dB. Phụ thuộc vào kích thước của phòng và đặc tính
hấp thụ của phòng

Khi quan tâm đến sự phân bố không đồng đều của sự hấp thụ âm thanh trong phòng áp dụng công thức
Fitzroy

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

8



Xác định hằng số phòng (Rc)

Khi trong phòng có đầy đủ vật
liệu hấp thụ âm thanh

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

9


Khả năng làm giảm ồn của vật liệu hút âm

 Trong phòng, nếu lắp vật liệu hút âm  giảm 1 lượng NR là

c2

Dùng khi α <0.3

Trong đó:
Lw = mức công suất âm của nguồn
Rc1 = hằng số phòng trước khi gắn vật liệu hấp thu âm

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

10


Bài tập
Một phòng 15m x 30m x 6m với một nguồn âm 0,3 w đặt góc phòng có Q = 4. Các hệ số hấp thụ của phòng

là: tường αt = 0,02, sàn α s = 0,1, trần α tr = 0,02.
* Hãy tìm mức áp suất âm thanh ở cuối phòng và đánh giá mức âm thanh trực tiếp.
* Nếu lắp thêm các chất liệu có hệ số α 1 = 0,8 (vào tường L=30) và α 2 = 0,45 vào tường (L=15), xác định
mức giảm ồn tương ứng.

LR =?
LR’ =?

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

11


KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

12


XÁC ĐỊNH MỨC ÂM THEO NR

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

13


Bài tập về ứng dụng vật liệu xử lý ồn

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

14



Hệ số hút âm (dB)
Tần số (Hz)

Tên vật liệu
125

250

500

1000

2000

4000

Gạch, không láng

0,03

0,03

0,03

0,04

0,05


0,07

Gạch, không láng, sơn

0,01

0,01

0,02

0,02

0,02

0,03

Thảm trên cao su

0,08

0,24

0,57

0,69

0,71

0,73


Thảm trên bê tông

0,02

0,06

0,14

0,37

0,60

0,65

Khối bê tông, thô

0,36

0,44

0,31

0,29

0,39

0,25

Khốí bê tông, sơn


0,10

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

Sàn, bê tông

0,01

0,01

0,015

0,02

0,02

0,02

Sàn gỗ cứng

0,15


0,11

0,10

0,07

0,06

0,07

Kính, tấm nặng

0,18

0,06

0,04

0,03

0,02

0,02

Kính, cửa sổ

0,35

0,25


0,18

0,12

0,07

0,04

Thạch cao, tấm ½ inch

0,29

0,10

0,05

0,04

0,07

0,09

Panen, sợi thủy tinh, dày 1,5 inch

0,86

0,91

0,80


0,89

0,62

0,47

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

15


Hệ số hút âm (dB)

Tên vật liệu

Tần số (Hz)
125

250

500

1000

2000

4000

Panen kim loại có lỗ dày 4 inch


0,70

0,99

0,99

0,99

0,94

0,83

Panen kim loại có lỗ với sợi thủy tinh dày 2 inch

0,21

0,87

1,52

1,37

1,34

1,22

Panen kim loại có lỗ với sợi khoáng, dày 4 inch

0,89


1,20

1,16

1,09

1,01

1,03

Tấm, gỗ dán dày 3/8 inch

0,28

0,22

0,17

0,09

0,10

0,11

Vữa, thạch cao, thô

0,02

0,03


0,04

0,05

0,04

0,03

Vữa, thạch cao, trơn

0,02

0,02

0,03

0,04

0,04

0,03

Bọt polyurethane, 1inch

0,16

0,25

0,45


0,84

0,97

0,87

Tấm lát trần sợi khoáng

0,18

0,45

0,81

0,97

0,93

0,82

Đá lát

0,01

0,01

0,01

0,01


0,02

0,02

Gỗ cứng dày 2 inch

0,01

0,05

0,05

0,04

0,04

0,04

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

16


Nguyên tắc chọn vật liệu hấp thụ âm thanh
Mỗi vật liệu có những điểm mạnh, điểm yếu và thường được áp dụng riêng biệt cho từng trường hợp cụ
thể.
+ Mĩ quan môi trường thường là yếu tố chính cho việc lựa chọn vật liệu hấp thụ âm.
+ Hiệu năng âm học của vật liệu.
+ Giá cả, việc lắp đặt, bảo trì, khả năng hao mòn và các yếu tố môi trường khác.
Trong các vật liệu nói trên, bông thủy tinh được chọn làm vật liệu hút âm chủ yếu do khả năng hút âm

cao, dễ tìm, giá cả phải chăng, chịu nhiệt, chịu ẩm tốt và dễ thi công.

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

17


Một số loại vật liệu hấp thụ âm thanh trên thị trường

Bông thủy tinh

được làm từ sợi thủy tinh tổng hợp chế xuất từ đá, xỉ, đất sét... Thành phần
chủ yếu của bông thủy tinh chứa aluminum, silicat canxi, oxit kim loại, không
chứa amiang. Bông thủy tinh có tính năng cách nhiệt, cách âm, cách điện
cao, không cháy, mềm mại và có tính đàn hồi tốt, độ bền lý tưởng.

Bông thủy tinh được dùng cách nhiệt chống nóng cho các công trình
nhà, xưởng; Cách nhiệt, cách âm, bảo ôn chống nóng cho đường ống
trong ngành điện lạnh, hệ thống lò nung, lò hơi...

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

18


Một số loại vật liệu hấp thụ âm thanh trên thị trường

Tấm tấm thạch cao đục lỗ tiêu âm là sản phẩm đặc biệt cung cấp giải pháp trang

NRC= 0 cho biết vật liệu đó có khả năng phản xạ âm toàn phần, NRC=1


âm cho nội thất, thường được dùng cho hệ trần tiêu âm và hệ ốp tường tiêu âm.

tương đương với vật liệu có khả năng hấp thụ âm (tiêu âm) toàn phần. Ví

Các hệ thống này được thiết kế dựa trên các chỉ số NRC và RT60, để đưa ra giải

dụ: 1 bề mặt với vật liệu có NRC=0.7 nghĩa là khi có 1 nguồn âm tác động

pháp thiết kê trang âm phù hợp nhất cho từng dạng công trình.

vào bề mặt này, 70% âm lượng sẽ bị hút đi và 30% sẽ phản xạ.

RT60, thời gian âm vang (đơn vị tính bằng giây), là khoảng thời gian cần thiết để một nguồn âm (đơn vị tính bằng decibel) giảm đi 60 decibels ngay sau khi
nguồn âm ngưng phát. RT60 là đơn vị phổ biến nhất được dung để đo lường trường âm trong phòng
KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

19


Một số loại vật liệu hấp thụ âm thanh trên thị trường

Mút gai tiêu âm – Acoustic
Foam

Được sản xuất từ bọt polyurethane cấp âm thanh chuyên nghiệp, thiết kế hình “sọt trứng” với một diện tích bề mặt tăng lên,
tạo một hiệu suất hấp thụ âm thanh tốt nhất. Các Panels Foam Accoustic phức tạp hấp thụ âm thanh được tạo ra ở tần số thấp,
trung và cao, làm cho chúng hoàn hảo để ghi âm hoặc nghe ở môi trường bên ngoài

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương


20


Thông thường các vật liệu hút âm phải được phủ bảo vệ và duy trì trạng thái tốt của vật liệu

•

Vải, đay: đây là vật liệu được dùng nhiều nhất trong văn phòng.

•

Màng chất dẻo: phổ biến nhất là màng polyetilen

•

Màng kim loại đục lỗ: không làm tăng đặc tính âm học của vật liệu nhưng được dùng khá nhiều
trong công nghiệp.

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

21


Bài tập
Trong một xưởng sản xuất cơ khí kích thước: 15x30x5m có mức ồn 95dB. Tính toán và lựa chọn vật liệu hấp thụ
âm để giảm mức ồn đến tiêu chuẩn tiếng ồn cho phép trong nhà xưởng.
Biết rằng:

•


Tường bằng gạch xây - khối bê tông sơn phủ

•

Sàn bằng bê tông

•

Trần bằng tôn.

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

22


4.2. Kết cấu hút âm

- Kết cấu đơn hút âm
- Tấm dao dộng cộng hưởng hút âm
- Ống cộng hưởng hút âm
- Kết cấu hút âm phối hợp

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

23


KẾT CẤU HÚT ÂM ĐƠN


Cấu tạo gồm các mặt đục lỗ (bằng gỗ, tôn, sắt,…) phía trong đặt một lớp vật liệu xốp dày 10 - 25mm.

Nếu kích thước nhỏ hơn hoặc xấp xỉ với bước sóng âm thì khả năng hút âm sẽ tăng lên nhờ hiện tượng
nhiễu xạ

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

24


TẤM DAO ĐỘNG CỘNG HƯỞNG HÚT ÂM

Là tấm mỏng bằng gỗ ván, gỗ dán, chất dẻo, xi
măng amiăng,… đóng lên hệ khung bằng gỗ hoặc kim
loại

Khi tần số dao động riêng của tấm = tần
số âm  cộng hưởng hút âm cực đại

KS Nguyễn Trần Ngọc Phương

25