[摘要]砂岩环保吸声板是砂粒聚合而成，主体材料为二氧化硅无机物，具有天然的理化性能优势，抗压强度可达29.7MPa，耐火等级A2，吸声系数可达0.50～0.85，环保性好，耐水耐酸碱，完成面不开裂；并介绍了在保定长城汽车高技术研发中心报告厅的应用。

[关键词]砂岩吸声；无缝吸声；语言清晰度；装饰吸声材料；建筑声学

文章编号：10.3969/j.issn.1674—8239.2016.09.010

建筑室内过多的反射声会降低语言清晰度、增加噪声。为了提高声环境质量，常常需要在顶面、墙面等部位安装装饰吸声材料。传统吸声材料因存在拼缝或孔洞，无法实现大面积连续的完整无缝装饰表面。目前后现代设计潮流正在兴起，需要新型的无缝装饰吸声材料。2014年，砂岩环保吸声板在国内开发成功，使中国成为继德国之后掌握无缝吸声装饰技术的第二国。砂岩环保吸声板是砂粒聚合而成，主体材料为二氧化硅无机物，具有天然的理化性能优势：抗压强度可达29.7MPa，耐火等级A2，吸声系数可达0.50～0.85，环保性好，耐水耐酸碱，完成面不开裂。国内已有数十项应用案例，文中详细介绍了保定长城汽车高技术研发中心报告厅一例。

1.建筑室内吸声处理

建筑中，听到的声音既包含声源发出的直达声，也包含墙、顶、地面等界面或家具、设备等其他物体的反射声。混凝土、石材、玻璃、石膏板或其他致密坚硬的表面材料，反射率接近100%，在这样的房间里，声音反射强烈，混响长，语言含混不清，清晰度差，声环境不理想。

曾经有某法院审判大厅，采用了石膏板顶棚、石材墙面、理石地面，由于反射声过多的原因，室内混响时间高达4s-5s，听不清审判对话，甚至造成书记员无法分辨“四年”还是“十年”而误记。

为了有效降低反射声的干扰，在建筑室内应进行吸声处理，即在室内表面安装吸声材料，不但能够降低混响，保障语言清晰度，同时还能降低噪声，保持室内安静。

2.传统吸声材料

吸声材料的研究与运用已有100多年的历史了，传统装饰吸声材料主要有两大类：一类是棉类多孔吸声材料，如矿棉板、岩棉板、玻纤板、木丝板、聚酯纤维板等；另一类是穿孔类，如穿孔铝板、穿孔石膏板、穿孔硅酸钙板、木槽（木孔）板等。传统材料的优点是，应用量大，价格低廉，吸声性能和装饰效果适中。但是，这些传统吸声材料全都存在的装饰弱点是：要么因块状板材拼接而有缝，要么因穿孔而有洞，无法实现大面积连续的、完整无缝的装饰表面。

目前正在兴起的后现代设计潮流，对传统的行列式井字格状的装修风格已失去兴趣，更注重设计感强烈的、大片型的、不规则的几何形表面，强调朴素、简约和个性。鸟巢、水立方、国家大剧院、中央电视台新台等令人过目难忘的建筑，即属于后现代设计的案例典范。

为了满足日益增长的后现代装饰要求，近10年来，出现了新型的无缝装饰吸声材料，代表性的国际品牌有Sto、Baswa、Feller等，其主要核心技术为粘合剂，次要核心技术为砂粒粒径配比，两项技术均源自于德国，2014年前仅有德国掌握。此类新型无缝吸声材料在国外已广泛应用于剧院、博物馆、候车候机厅、办公楼、学校、餐厅等公共建筑，将简洁的装饰效果与静谧的声环境有机而紧密地结合起来。国外优秀的代表作有：美国白宫新闻发言厅、美国达利博物馆、美国纽约苹果旗舰店、慕尼黑欧洲专利局、德国宝马汽车总部大楼、德国威斯巴登音乐学院剧场（见图1）、德国柏林中央火车站等等。

2010年以来，清华大学建筑物理实验室对这种新型无缝装饰吸声材料进行了跟踪，并与相关企业联合进行了核心技术科研攻关。2014年，在多方的努力下，这一具有自主知识产权（已获得国家发明专利）的产品终于在国内面世，如图2所示，中国成为掌握此类产品核心技术的第二国。

两年多来，该产品已成功地应用于芜湖方特剧场、清华大学艺教中心剧场、清华大学建筑学院报告厅、保定长城汽车研发中心报告厅、奔驰汽车北京总部会议室、北京昌平区法院审判厅、北京昌平泰康商学院报告厅（图3）、清华大学教师餐厅（图4）等几十个各类建筑项目。

3.砂岩环保吸声板性能

砂岩环保吸声板是砂粒聚合而成的，核心技术是硅基聚合物。硅基聚合物是一种新型的二氧化硅变体材料，通过与砂粒表面的化学键作用，将彼此靠近的砂粒像焊接一样聚合成坚硬的砂岩。因聚合过程中砂粒之间一直存在缝隙，故可形成良好的多孔吸声性。类似的硅酸盐基水泥（主要分为硅酸钙）也能通过化学键将砂子粘合在一起，但是水泥填满了砂粒之间的缝隙，成了密实的混凝土，不具有吸声效果。类似还有硅酸盐基的硅酸钠（俗称玻璃水）还能把砂子粘结在一起，甚至能形成具有一定孔隙率的砂岩结构（如铸铁砂模），可是，硅酸钠遇水分解，建筑上不可用。目前，最成熟的砂粒聚合吸声技术为硅基聚合技术。

砂岩环保吸声板天然具备廉价、稳定、防火、环境友好、质感亲切的优点，这是砂粒本身的材性和硅基聚合无机化学原理共同决定的。同时，还具备多项优异的性能，表1综合显示出其物理性能和权威检测结果，检测均由国家CMA认证检测机构给出。

4.砂岩环保吸声板应用案例——长城汽车研发中心报告厅

长城汽车新技术研发中心报告厅位于河北省保定市，属于以会议、报告、文艺演出为主的多功能厅堂，长43.1m，宽27.5m，坐席1 500人，室内容积为8650m³。

报告厅室内装饰采用了后现代简洁的德式风格，大而平整的墙面和顶棚在视觉上给人一种明快、通透之感，如图5所示。声学设计方通过与德方装饰设计人员大量深入的沟通后，尊重原创的无缝装饰理念，吊顶采用了既符合吸声要求又满足装饰效果的声学材料——砂岩环保吸声板。

吸声吊顶的结构如图6所示，吊顶基板为6 mm厚砂岩环保吸声板，板后覆50mm厚玻璃丝棉。板面上砂岩抹灰3mm（与砂岩板配合使用的专用多孔砂灰）找平，面层喷涂2mm～3mm砂岩吸声面层，形成美观大器的无缝吸声系统。吊顶砂岩板构造的吸声系数见表2。

长城汽车新技术研发中心报告厅竣工后进行了混响时间等声学指标验收测试，空场结果混响时间中频500Hz在0.9s左右（频率特性见表3），达到了设计目标。

作者简介：

燕翔，清华大学建筑学院建筑声环境专业博士，现任清华大学建筑物理实验室主任，清华大学建筑环境检测中心质量负责人、声学实验室主任。长期从事厅堂音质、噪声控制、声学实验检测、计算机模拟等科研工作。主持翻译了《建筑声学设计指南》（美），编制修订了《厅堂混响时间测量规范》、《厅堂音质比例模型测量规范》等国家标准。