Đặc tính cách âm của tấm xơ thủy tinh

3.3.1 Đặc tính cách âm của các tấm xơ thủy tinh có cùng khối lượng thể

tích và độ dày khác nhau

Mức độ suy giảm âm thanh khi đi qua các tấm xơ thủy tinh có cùng khối lƣợng thể tích, nhƣng độ dày khác nhau: 50, 100, 150, 200mm. Đo ở dải tần 1/3 octa (125Hz, 250Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz) đƣợc thể hiện trên bảng 3.5

Bảng 3. 5: Kết quả đo mức độ suy giảm âm thanh của các tấm xơ thủy tinh có chiều dày thay đổi

(trong đó h0: đo khi không có tấm xơ ngăn cách)

Biểu đồ mối quan hệ giữa độ dày và độ cách âm của tấm xơ thủy tinh đƣợc giới thiệu trên biểu đồ hình 3.6 đã cho thấy: tính cách âm của tấm xơ thủy tinh thay đổi theo tần số. Độ cách âm của tấm vật liệu dày cao hơn của tấm vật liệu mỏng. Các đƣờng đặc tuyến các âm ở các độ dày khác nhau không hoàn toàn đồng dạng. Các đƣờng h100 và h150 có một số chỗ không tuân theo quy luật đồng dạng. Cụ thể trên cùng dải tần số 1000 hz, 2000Hz, 4000Hz thì h100 có độ cách âm cao hơn h150 . Nguyên nhân ở đây có thể là do việc gá lắp mẫu vào thiết bị đo chƣa thật chuẩn xác.

Hoàng Xuân Hiền 56 Khóa 2013A

Hình 3. 6: Mối quan hệ giữa độ dày với độ cách âm của tấm xơ thủy tinh

Các đƣờng đặc tuyến âm thanh trên hình 3.6 cũng cho thấy, các tấm xơ thủy tinh mẫu có độ cách âm ở tần số cao thƣờng tốt hơn ở tần số thấp. Tại dải tần số 2000Hz trở lên, độ cách âm của các tấm xơ thủy tinh có độ dày khác nhau đều có xu hƣớng đạt đến trạng thái bão hòa.

3.3.2 Xác định độ cách âm tính toán của các tấm xơ có độ dày khác nhau nhau

Theo tiêu chuẩn ASTM E413, độ cách âm của tấm xơ thủy tinh đƣợc xác định bằng cách so sánh đƣờng đặc tuyến cách âm của vật liệu chuẩn với đƣờng đặc tuyến cách âm của tấm xơ mẫu.

Hoàng Xuân Hiền 57 Khóa 2013A

3.3.2.1. Độ cách âm của tấm bông thủy tinh có độ dày 50mm và khối lượng thể tích 32kg/m3

Hình 3. 7: Độ cách âm của tấm xơ thủy tinh với độ dày 50mm

Trong đó: C0 : Đƣờng đặc tuyến của mẫu chuẩn; Cq : Đƣờng cong qui chiếu xác định độ cách âm. Độ cách âm của mẫu bằng độ cách âm của đƣờng quy chiếu tại tần số 500 Hz.

Tính toán theo tiêu chuẩn ASTM E413 thì độ cách âm của tấm xơ thủy tinh độ dày 50mm với khối lƣợng thể tích 32kg/m3 là 12,9 dB.

Hoàng Xuân Hiền 58 Khóa 2013A

3.3.2.2. Độ cách âm của tấm bông thủy tinh có độ dày 100mm với khối lượng thể tích 32kg/m3

Hình 3. 8: Độ cách âm của tấm xơ thủy tinh với độ dày 100mm

Tính toán theo tiêu chuẩn ASTM E413 thì tấm bông thủy tinh có độ dày 100mm, khối lƣợng thể tích 32kg/m3có độ cách âm là 15,3 dB.

3.3.2.3. Độ cách âm của tấm bông thủy tinh có độ dày 150mm với khối lượng thể tích 32kg/m3

Hoàng Xuân Hiền 59 Khóa 2013A Tính toán theo tiêu chuẩn ASTM E413 thì tấm bông thủy tinh có độ dày 150mm, khối lƣợng thể tích 32kg/m3có độ cách âm là 17,9 dB.

3.3.2.4. Độ cách âm của tấm bông thủy tinh có độ dày 200mm với khối lượng thể tích 32kg/m3

Hình 3. 10: Độ cách âm của tấm xơ thủy tinh với độ dày 200mm

Tính toán theo tiêu chuẩn ASTM E413 thì tấm bông thủy tinh có độ dày 200mm, khối lƣợng thể tích 32kg/m3 có độ cách âm là 22,6 dB.

Nhận xét:

Kết quả xác định độ cách âm của tấm bông thủy tinh theo tiêu chuẩn ASTM E413 cho thấy khi tăng bề dày tấm xơ thủy tinh và giữ nguyên khối lƣợng thể tích thì độ cách âm tăng. Mỗi lần tăng 50mm bề dày của tấm xơ thủy tinh thì độ cách âm tăng từ 2,4 ÷ 9,7dB. Cụ thể là 50mm độ cách âm là 12,9 dB; 100mm là 15,3dB; 150mm là 17,9 dB; 200mm là 22,6 dB. Điều này cho thấy độ dày tấm cách âm xơ thủy tinh là yếu tố ảnh hƣởng đáng kể đến độ cách âm của nó. Mối quan hệ này là đồng biến nhƣng không tuyến tính.

Hoàng Xuân Hiền 60 Khóa 2013A

3.3.3 Ảnh hưởng của khối lượng thể tích đến tính cách âm của xơ thủy

tinh

Các mẫu tấm xơ có khối lƣợng thể tích khác nhau đƣợc tạo ra bằng cách xếp chồng nhiều lớp và nén mẫu về cùng một độ dày của một lớp. Điều này đã giúp loại bỏ đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng khác đến tính cách âm của mẫu thử nghiệm.

Đo đặc tính cách âm của các mẫu có cùng độ dày 50mm nhƣng có khối lƣợng thể tích là 32kg/m3, 64kg/m3, 96kg/m3 và 128kg/m3, ở các tần số 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz. Kết quả độ cách âm đƣợc thể hiện trên. Bảng 3.6.

Bảng 3. 6: Kết quả đo độ cách âm của tấm xơ thủy tinh có bề dày không đổi với các khối lượng thể tích khác nhau

(Trong đó ɣ0 đo ở trạng thái không đặt tấm xơ thủy tinh).

Biểu đồ mối quan hệ giữa khối lƣợng thể tích với độ cách âm của tấm xơ thủy tinh mẫu đƣợc giới thiệu trên hình 3.11.

Hoàng Xuân Hiền 61 Khóa 2013A

Hình 3. 11: Biểu đồ mối quan hệ giữa khối lượng thể tích với độ cách âm

Biểu đồ trên hình 3.11 cho thấy: Khi tăng khối lƣợng thể tích và giữ nguyên độ dày của mẫu, thì độ cách âm của vật liệu tăng đồng biến nhƣng không tuyến tính và không hoàn toàn đồng dạng. Trong dải tần số thấp hơn 200 Hz, độ cách âm của các mẫu có khối lƣợng thể tích khác nhau biến thiên khá đồng dạng. Nghĩa là, hiệu quả cách âm theo tần số của các mẫu có khối lƣợng thể tích khác nhau khá tƣơng đƣơng. Trong dải tần cao hơn 2000 Hz, thì chúng không còn đồng dạng và không có xu hƣớng bão hòa nhƣ ở mối quan hệ với độ dày của tấm xơ đã nghiên cứu ở trên.

3.3.1 Xác định độ cách âm tính toán của các tấm xơ có khối lượng thể

tích khác nhau

Xác định độ cách âm tính toán của tấm xơ thủy tinh bằng cách so sánh đƣờng tuyến cách âm của mẫu chuẩn với đƣờng đặc tuyến cách âm của tấm xơ mẫu dựa theo tiêu chuẩn ASTM E413. Độ cách âm tính toán đƣợc lấy tại giá trị tại tần số 500Hz.

3.3.1.1. Độ cách âm của tấm bông thủy tinh khối lượng thể tích 32kg/m3, độ dày 50mm.

Hoàng Xuân Hiền 62 Khóa 2013A

Hình 3. 12: Độ cách âm của tấm xơ thủy tinh có khối lượng thể tích 32 kg/m3, độ dày 50mm.

Trong đó: C0 : Đƣờng đặc tuyến chuẩn; Cq : Đƣờng cong qui chiếu.

Kết quả tính toán theo tiêu chuẩn ASTM E413 đƣợc thể hiện trên hình 3.12 Trong đó, tấm xơ thủy tinh khối lƣợng thể tích 32kg/m3

có độ dày 50mm, độ cách âm là 12,9 dB.

3.3.1.2. Độ cách âm của tấm bông thủy tinh khối lượng thể tích 64kg/m3 có độ dày 50mm.

Hình 3. 13: Độ cách âm của tấm xơ thủy tinh có khối lượng thể tích 64 kg/m3 có độ dày 50mm

Hoàng Xuân Hiền 63 Khóa 2013A Kết quả tính toán theo tiêu chuẩn ASTM E413 đƣợc thể hiện trên hình 3.13 Trong đó, tấm xơ thủy tinh khối lƣợng thể tích 64 kg/m3

có độ dày 50mm, độ cách âm là 14,5 dB.

3.3.1.3. Độ cách âm của tấm bông thủy tinh khối lượng thể tích 96kg/m3 có độ dày 50mm.

Hình 3. 14: Độ cách âm của tấm xơ thủy tinh có khối lượng thể tích 96 kg/m3 có độ dày 50mm.

Kết quả tính toán theo tiêu chuẩn ASTM E413 đƣợc thể hiện trên hình 3.14 Trong đó, tấm xơ thủy tinh khối lƣợng thể tích 96kg/m3

có độ dày 50mm, độ cách âm là 15,0 dB.

Hoàng Xuân Hiền 64 Khóa 2013A

3.3.1.4. Độ cách âm của tấm bông thủy tinh khối lượng thể tích 128kg/m3 có độ dày 50mm

Hình 3. 15: Độ cách âm của tấm xơ thủy tinh có khối lượng thể tích 128 kg/m3 có độ dày 50mm

Kết quả tính toán theo tiêu chuẩn ASTM E413 đƣợc thể hiện trên hình 3.15 Trong đó, tấm xơ thủy tinh khối lƣợng thể tích 128 kg/m3

có độ dày 50mm, độ cách âm là 20 dB.

Nhận xét:

Kết quả tính toán độ cách âm của các tấm xơ có khối lƣợng thể tích khác nhau cho thấy khi tăng khối lƣợng thể tích 2 lần: từ 32kg/m3 lên 64kg/m3 ở bề dày 50mm thì độ cách âm tăng 1,6dB ( từ 12,9dB tăng lên 14,5dB). Khi tăng khối lƣợng thể tích 3 lần: từ 32kg/m3 lên 96kg/m3 ở bề dày 50mm thì độ cách âm tăng 2,1dB ( từ 12,9dB tăng lên 15dB). Khi tăng khối lƣợng thể tích 4 lần: từ 32kg/m3

lên 128kg/m3 thì độ cách âm tăng thêm đƣợc 7,1dB (từ 12,9dB tăng lên 20dB). Nhƣ vậy, khối lƣợng thể tích và độ cách âm của tấm xơ thủy tinh có mối quan hệ đồng biến nhƣng không tuyến tính.

Hoàng Xuân Hiền 65 Khóa 2013A

3.3.2 So sánh mức độ ảnh hưởng của độ dày và khối lượng thể tích đến

đặc tính cách âm của xơ thủy tinh

Từ những kết quả thí nghiệm của mẫu chập 2 lớp, tức là có cùng nguyên liệu . Nhƣng một mẫu không nén nên có độ dày 2 h và khối lƣợng thể tích là 1γ, còn mẫu kia đƣợc nén về độ dày 1h vào khối lƣợng thể tích 2γ. Số liệu đo độ cách âm đã có trong các bảng 3.3 và 3.6, Biểu đồ đặc tuyến cách âm của hai mẫu này đƣợc thể hiện trên hình 3.16.

Hình 3. 16: Biểu đồ so sánh độ cách âm của mẫu 2 lớp nén về độ dày 50mm và mẫu 2 lớp độ dày 100mm (tấm 2 lớp có nén và không nén).

Biểu đồ trên hình 3.16 cho thấy, phần lớn đƣờng đặc tuyến cách âm của mẫu một (2h, 1γ) nằm trên đƣờng đặc tuyến của mẫu hai (1h, 2γ). Điều này đƣợc hiểu là ảnh hƣởng của sự gia tăng độ dày đến độ cách âm cao hơn ảnh hƣởng của sự gia tăng khối lƣợng thể tích.

Hoàng Xuân Hiền 66 Khóa 2013A

Hình 3. 17: Biểu đồ so sánh độ cách âm của mẫu 3 lớp nén về độ dày 50mm và mẫu 3 lớp độ dày 150mm(tấm 2 lớp có nén và không nén).

Hình 3. 18: Biểu đồ so sánh độ cách âm của mẫu 4 lớp nén về độ dày 50mm và mẫu 4 lớp độ dày 200mm.

Nhận xét: biểu đồ trên hình 3.17 và 3.18 cho thấy, ảnh hƣởng cách âm độ dày cao hơn ảnh hƣởng của khối lƣợng thể tích trong dải tần số 125Hz ÷ 3000Hz và thấp hơn ở dải tần số cao hơn 3000 Hz.

3.4 Kết luận chương 3

Kết quả nghiên cứu của luận văn đã cho thấy, tấm xơ thủy tinh mẫu đƣợc nghiên cứu có các đặc điểm chính nhƣ sau:

Hoàng Xuân Hiền 67 Khóa 2013A

Khối lƣợng thể tích 32 kg/m3 độ dày 50mm, đƣờng kính xơ từ 7µm ÷ 10µm tiết diện xơ gần nhƣ tròn đều và đặc, độ dài xơ từ 30mm ÷ 80mm.

Các xơ đƣợc phân bố ngẫu nhiên, khoảng cách giữa các xơ tƣơng đối lớn so với đƣờng kính xơ, độ rỗng của tấm xơ thủy tinh lớn từ 94,94% ÷ 98,74 ( tùy thuộc vào số tấm đƣợc nén ép), vật liệu có cấu trúc xếp lớp và các hạt keo nhỏ làm nhiệm vụ liên kết các xơ.

Độ cách âm của tấm xơ thủy tinh mẫu có độ dày 50mm với khối lƣợng thể tích 32kg/m3 là 12,9 dB.

Mối quan hệ giữa độ dày của tấm xơ thủy tinh với độ cách âm là mối quan hệ đồng biến nhƣng không tuyến tính. khi tăng bề dày tấm xơ thủy tinh thì độ cách âm tăng. Mỗi lần tăng 50mm bề dày của tấm xơ thủy tinh (tăng từ 50mm đến 200mm) thì độ cách âm tăng từ 2,4 ÷ 9,7dB. Cụ thể là 50mm độ cách âm là 12,9dB; 100mm là 15,3dB; 150mm là 17,9 dB; 200mm là 22,6 dB.

Mối quan hệ giữa khối lƣợng thể tích của tấm xơ thủy tinh với độ cách âm cũng là mối quan hệ đồng biến và không tuyến tính. Khi tăng khối lƣợng thể tích tấm xơ thủy tinh thì độ cách âm tăng. Khi tăng khối lƣợng thể tích từ 32kg/m3 lên 64kg/m3 độ cách âm tăng 1,6dB. Khi tăng khối lƣợng thể tích lên 96kg/m3 độ cách âm tăng 2,1dB. Khi tăng khối lƣợng thể tích lên 128kg/m3

thì độ cách âm tăng 7,1dB.

Ảnh hƣởng của sự gia tăng độ dày đến độ cách âm cao hơn ảnh hƣởng của sự gia tăng khối lƣợng thể tích. Điều đó cho thấy rằng, để có cấu kiệu xây dựng có độ cách âm cao thì có thể tăng độ dày tấm xơ cách âm lên mức cao nhất có thể trƣớc khi nén chúng để tăng khối lƣợng thể tích.

Đặc tính cách âm của tấm xơ thủy tinh không tuyến tính theo tần số âm thanh. Hiệu quả cách âm của nó ở vùng tần số cao (>2000Hz) cao hơn ở vùng tần số thấp.

Kết quả nghiên cứu còn phát hiện tại các tần số (>3000Hz) thì hiệu quả cách âm của tấm xơ có tỉ trong lớn sẽ tốt hơn so với độ dày.

Hoàng Xuân Hiền 68 Khóa 2013A

Chương 4 KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN

Kết quả nghiên cứu tấm xơ thủy tinh nhãn hiệu GLASSWOOL của hãng SHENZHEN CO.,LTD CHINA đã xác định đƣợc các thông số cấu tạo và vật lý của nó là: Khối lƣợng thể tích 32 kg/m3 độ dày 50mm, đƣờng kính xơ từ 7µm ÷ 10µm tiết diện xơ gần nhƣ tròn đều và đặc, độ dài xơ từ 30mm ÷ 80mm và độ cách âm của tấm xơ thủy tinh mẫu là 12,9 dB.

Ảnh hƣởng của sự gia tăng độ dày đến độ cách âm cao hơn ảnh hƣởng của sự gia tăng khối lƣợng thể tích. Điều đó cho thấy rằng, để có cấu kiệu xây dựng có độ cách âm cao thì có thể tăng độ dày tấm xơ cách âm lên mức cao nhất có thể trƣớc khi nén chúng để tăng khối lƣợng thể tích. Nếu có thể thì nên chọn tấm xơ thủy tinh có khối lƣợng thể tích cao để có đƣợc hiệu quả các âm cao hơn.

Trong xu thế hội nhập đang làm thay đổi mạnh mẽ kinh tế và môi trƣờng của Việt Nam, thì ô nhiễm tiếng ồn đang là một bài toán cần đƣợc quan tâm giải quyết. Để sử dụng có hiệu quả vật liệu cách âm dạng tấm xơ thủy tinh, thì việc hiểu biết về vật liệu này là điều bắt buộc. Kết quả nghiên cứu của luận văn này cùng với của các luận văn nghiên cứu vật liệu cách âm khác sẽ đem lại cho ngƣời dùng cũng nhƣ nhà phân phối, nhà sản xuất vật liệu cách âm ở Việt Nam những thông tin bổ ích. Với kết quả nghiên cứu có tính khoa học cao, luận văn này cũng có thể là tài liệu tham khảo bổ ích cho các nhà nghiên cứu khác.

Hoàng Xuân Hiền 69 Khóa 2013A

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Thái Vũ Bình Tiểu luận, Tiếng ồn và xử lý ô nhiễm tiếng ồn.

2. Phùng Văn Lự (2006), Giáo trình vật liệu xây dựng, Nhà xuất bản giáo dục. 3. Đặng Thanh Kim Mai, Bài giảng Thí nghiệm vật liệu xây dựng.

4. Trịnh Hoài Thu ,chủ biên(2012), Giáo trình môn lý thuyết âm nhạc cơ bản, Hệ ĐHSP âm nhạc.

5. Nguyễn Nhật Trinh, Bài giảng Tiến bộ kỹ thuật trong công nghệ sợi. 6. Phan Tuấn Triều, Các biện pháp giảm ô nhiễm tiếng ồn.pdf- Foxit Readr

7. Bell, Lewis H. (1982),“Industrial Noise Control: Fundamentals and Applicationsˮ , NewYork and Basel: Marcel Dekker, Inc.

8. F. Alton Everest,( 1994) “Environmental noise control” The Master Handbook of Acoustics. 3rd Ed. New York.: Tab Books, page 37,39

9. Francesco Asdrubali, (2006.9 ) "Survey on the acoustical properties of new sustainable materials for noise control" Department of Industrial Engineering, University of Perugia Via G. Duranti 67, 06125 Perugia, Italy.

10. Hoda S. Seddeq “Factors Influencing Acoustic Performance of Sound Absorptive Materials” Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 2009 ISSN 1991-8178 © 2009, INSInet Publication .

11. Klara Kalinova, “Theoretical assessment of sound absorption coefficient for anisotropic nonwovens” Technical University of Liberec, Liberec,Czech Republic. 12. Knapen., E., R. Lanoye, G. Vermeir and D. Van Gemert,( 2003), “Sound Absorption By Polymer-Modified Porous Cement Mortars”, 6th International Conference on Materials Science and Restoration, MSR-VI Aedificatio Publishers, pp: 347-358.

13. Mevlut Tascan, Ph.D., Katharine Lyon Gaffney “Effect of Glass-Beads on Sound Insulation Properties of Nonwoven Fabrics” Zirve University, Gaziantep