Flexiiform

Search
Generic filters
Exact matches only
Search in title
Search in content
Search in excerpt
English EN Tiếng Việt VI

PTFE Cách Âm| Nghiên Cứu Và Phát Triển Vật Liệu Cách Âm Hai Lớp Màu

Share on facebook
Facebook
Share on linkedin
LinkedIn
Tạo hình cấu trúc màng căng giúp tòa nhà Skycape tỏa sáng. Vật liệu PTFE phủ sợi thủy tinh là chất liệu màng căng được lựa chọn để lắp đặt mái che bên ngoài cho công trình này.

MỤC LỤC

Giới thiệu PTFE cách âm

 Bài viết này mô tả về một loại vật liệu xây dựng đó là lớp lót ngăn tiếng ồn cho tòa nhà Skycape – PTFE cách âm. Tòa nhà này được xây dựng tại Greenwich, London và nó là một phần trong công trình thế kỷ Millennium Dome. Và một trong những điều làm nên sự nổi tiếng của công trình đó chính là phần mái vòm được tạo hình và lắp đặt từ bạt căng (tensile fabric hay membrane structures) cùng với lớp PTFE cách âm.

Mái vòm ở công trình này đặc biệt ở chỗ toàn bộ diện tích buộc phải xây dựng từ những vật liệu xanh và thân thiện với môi trường. Điều này có nghĩa là không có tòa nhà nào có thể sử dụng nhựa PVC trong công trình, đến mức mà các nhà thiết kế đã cân nhắc tránh sử dụng dây điện với chất cách điện phủ nhựa PVC vì thế nên PTFE cách âm được chọn làm vật liệu thay thế. 

Loại vật liệu PTFE cách âm này gồm 5 lớp, chứa 64 tấn lớp lót bên trong giúp giảm được âm thanh tổng thể Rw 32dB, đồng thời hạn chế việc dẫn cháy theo tiêu chuẩn cao. Mặt ngoài mái bao gồm một thiết kế đặc biệt, sử dụng vật liệu PTFE cách âm tráng vải thủy tinh, màu kép, lót vải che bức tường cao 22m (72 feet) của khu vực thính phòng. Hơn 86.000ft2 (~8000m2) vật liệu đã được sử dụng trong việc xây dựng tòa nhà 170 feet bằng 390 feet này.

Tòa nhà được hoàn thành trong vòng 9 tháng cùng lớp PTFE cách âm, và cũng là một sân khấu trung tâm đầy hoành tráng cho công trình Millennium Dome trong lễ kỷ niệm thiên niên kỷ của Vương quốc Anh.

ptfe cách âm 5
Vật liệu PTFE phủ sợi thủy tinh là chất liệu bạt căng được lựa chọn để lắp đặt mái che bên ngoài cho công trình này.

Dự án SKYCAPE và PTFE cách âm

Skycape là công trình bao gồm 2 khán phòng chứa 2.500 người, được liên kết bởi một khu vực nghỉ ngơi, phòng vé và các dịch vụ khác ở giữa.

PTFE phủ sợi thủy tinh – PTFE cách âm đã được lựa chọn lắp đặt cho mái nhà bên ngoài vì độ bền của chúng. Chúng có tuổi thọ khoảng 25 năm. PTFE cách âm cũng là một vật liệu rất nhẹ và đặc biệt mạnh mẽ. Khi kết hợp với các vật liệu chính xác, nó có thể chịu được mọi điều kiện thời tiết.

Mái ngoài cho hệ thống PTFE cách âm:

Điều làm cho các tòa nhà trở nên thú hút là 2 tính năng mới lạ. Điểm thu hút đầu tiên chính là loại vật liệu được sử dụng ở mái bên ngoài phải được tô màu bạc ở bên ngoài và màu đen ở bên trong. Nó độc đáo ở chỗ không hề có loại vật liệu như vậy tồn tại trước khi thực thi ý tưởng này. Chính vì vậy, các kiến trúc sư của công trình phải tìm một nhà cung cấp có thể thực hiện các nghiên cứu và phát triển cần thiết để sản xuất ra loại vật liệu thú vị này.

Sau khi kiểm tra và nhận mẫu từ các nhà sản xuất vải lớn, các kiến trúc sư quyết định sử dụng vật liệu do Taconic International cung cấp. Các vật liệu họ phát triển có một màu bạc sáng ở bên ngoài, với một màu đen gần như mờ ở mặt dưới. Trong tất cả các mẫu nhận được, đây là loại vật liệu đạt tiêu chuẩn gần nhất với ý tưởng ban đầu.

Taconic đã có kinh nghiệm trong việc sản xuất PTFE phủ vải thủy tinh, nhưng cho đến nay, không ai có thể quản lý thành công sản phẩm vật liệu này với sự mạ kép. Họ đã vượt qua trở ngại này bằng cách sử dụng kỹ thuật kiss-coating. Kỹ thuật này bao hàm đến việc vượt qua các tấm màng rộng 2m thông qua một loạt trục lăn dưới lực kéo căng.

Khi tốc độ giữa con lăn giảm lại, tấm màng bị chùng xuống vừa đủ để “hôn”(chạm nhẹ) lên bề mặt của một dung dịch mạ có chứa PTFE phủ vật liệu. Taconic tuyên bố rằng kỹ thuật này cho phép tấm màng có 2 mặt màu khác nhau mỗi bên.

Lớp lót bên trong: Tính năng thu hút thứ hai của tòa nhà là mức giảm âm thanh cần thiết nhờ vào chất liệu PTFE cách âm. Giảm hẵn những tiếng ồn do cư dân địa phương ở Greenwich và những tiếng nháo nhào của khách hoặc người bán tại Dome tạo nên. Hội đồng địa phương nhấn mạnh rằng đã giảm được âm thanh của Rw 30dB (Rw tương đương với STC), mức giảm tương đương với sự lắp đặt của 50mm hoặc 2 inch gỗ.

Đơn vị thiết kế và thi công mái vòm đã được yêu cầu sản xuất lớp lót bên trong có tính năng giảm ồn này. Lớp này phải đảm bảo tuân theo hình dạng đường viền của mái bên ngoài và lực căng đồng đều với cấu trúc kéo bên ngoài. Để đáp ứng được các điều kiện trên, họ phải sản xuất ra một loại vật liệu không bắt cháy và không phải là nhựa PVC.

Họ đã tìm kiếm và cho rằng không hề có sản phẩm phù hợp có sẵn trên thị trường, vì vậy họ đã dành thời gian nghiên cứu đáng kể để tìm kiếm các vật liệu chính xác để sản xuất lớp lót này. Cuối cùng, họ đã tìm thấy một nhà cung cấp chuyên sản xuất các giải pháp kiểm soát tiếng ồn và sản xuất các kệ và bảng điều khiển hấp thụ âm thanh cho ô tô, máy kéo, xe máy và xe quân sự. 

Nhà cung cấp này cũng cung cấp vật liệu cách âm cho các rạp chiếu phim, tuy nhiên họ nhận thấy rằng các vật liệu được sử dụng ở đó không đủ linh hoạt hoặc đủ mạnh để được treo trên chiều dài 13 mét hoặc 42 feet.

Khía cạnh âm thanh trong xây dựng là một loại nghiên cứu khó khăn. Bởi âm thanh không giống với nước vì nó khả năng khuyếch đại. Ví dụ chỉ cần một khoảng trống trong lỗ khóa sẽ cho phép âm thanh thoát ra khỏi tòa nhà. Điều này cho thấy rằng việc niêm phong xung quanh ổ khóa và chi tiết kết nối trong một bất kỳ công trình xây dựng phải được xem xét và thực hiện rất cẩn thận.

Trong một cấu trúc màng căng điển hình có một mức độ vang cao được tạo ra trong vỏ bọc công trình (building envelop). Điều này có nghĩa là khi bạn tạo ra âm thanh lớn, bạn có thể nghe thấy nó trong một vài giây sau khi âm thanh được phát ra.

Trong một buổi hòa nhạc trực tiếp, nơi tiếng ồn được tạo ra liên tục, âm vang làm cho mức độ tiếng ồn tích tụ trong khán phòng và làm hỏng buổi biểu diễn. Để hạn chế hiện tượng này, lớp bên trong lớp lót được thiết kế để giảm thời gian vang trong thính phòng: do đó âm thanh sẽ chết với tốc độ nhanh hơn nhiều so với trước đây.

Đối với lớp lót PTFE cách âm đặc biệt này, đơn vị thiết kế và thi công yêu cầu một vật liệu có thể gập lại mà không bị nhàu gãy, linh hoạt, luôn có sẵn, rẻ tiền, không phải nhựa PVC và vẫn tuân thủ các điều kiện chống cháy cao nhất.

Vật liệu Spun polyesters được đưa ra thử nghiệm nhưng thấy khả năng chống cháy kém. Một vật liệu khác, được gọi là Melatech, tuy nhiên, chúng dễ bị vỡ khi gấp lại. Họ cũng đã nghiên cứu và thử nghiệm loại vật liệu sợi thủy tinh bông khoáng, vì nó đáp ứng tất cả các yêu cầu như đã thảo luận trước đó.

Và quyết định cuối cùng là sử dụng Rockwool hoặc bông thủy tinh. Đây là dạng vật liệu mà được nhiều người biết đến trong việc cách nhiệt nhà. Mặc dù bản chất vật liệu này rất không thân thiện với da nhưng họ cảm thấy đây là lựa chọn tốt nhất, vì nó đáp ứng tất cả các yêu cầu vượt ngoài mong đợi như thảo luận trước đó.

Để hoàn thiện bề mặt của lớp PTFE cách âm bên trong này, cần một lớp màu đen mờ mà họ đã sử dụng một vật liệu gọi là E Glass. Đây là một loại vải dệt bằng silicon phủ sợi thủy tinh. Sự kết hợp và bổ sung này chính là kết quả hoàn hảo nhất với loại vật liệu họ cần ngay từ đầu. Vấn đề duy nhất là sợi thủy tinh, tuy nó chỉ có một lượng nhỏ lớp phủ bề mặt, nhưng bản chất rất dễ vỡ. Do đó, phải hết sức cẩn thận với việc thi công, thiết kế và xử lý vật liệu trong quá trình lắp đặt.

Một vấn đề khác mà sợi thủy tinh phải đối mặt liên quan đến sự khác biệt của các đặc tính kéo căng. Khi được đặt cùng với chất liệu màng cơ bản dưới tác động của lực tải, màng cơ bản sẽ căng gấp hai hoặc ba lần so với sợi thủy tinh. Điều này mang lại rủi ro đáng kể cho sợi thủy tinh. Tuy nhiên, họ đã kịp nãy ra ý kiến là sử dụng biện pháp quilting (độn nhiều lớp cho dày hơn). 

Lý thuyết này đã được kiểm tra bằng cách đặt một mét phần rộng dưới sức căng và kéo dài nó bằng ram thủy lực cho đến khi đạt được tải trọng 1,5 tấn. Điều này vượt xa tải trọng dự kiến và nằm trong khả năng chịu được của màng.

Yếu tố cách âm chính của lớp lót PTFE cách âm là lớp trung tâm, một hàng rào mềm với đặc tính giảm xóc cao và độ cứng thấp. Yếu tố này của lớp lót càng nặng thì chất lượng cách âm tổng thể của lớp lót càng cao. Nhưng vì lớp lót cần được treo trong cấu trúc màng căng, vật liệu cần phải càng nhẹ càng tốt. Cho nên lớp PTFE cách âm cần phải đạt được hiệu suất tối ưu cho một khối lượng tối đa được chỉ định.

Một số loại chất liệu gần như phù hợp với lớp trung tâm này, loại tối ưu nhất có lẽ là lớp chì. Loại chất liệu này có ưu thế lớn nhất bởi vì có thể may được, đồng thời có thể sử dụng các vật cố định cơ học như kim bấm hoặc đinh tán để giữ nó lại với nhau. Nhưng không may, lớp chì một khi được gấp lại và xếp chồng lên nhau, cộng thêm nếu không được treo đúng cách chúng sẽ rất dễ tạo nếp gấp, từ đó sẽ dẫn đến ảnh hưởng tồi tệ đến toàn cấu trúc.

Cát là một sự thay thế tiềm năng rẻ tiền cho lớp trung tâm, nhưng sẽ đòi hỏi những điều kiện khó khăn cho công trình. Hàn cát ở tần số cao là một sự kết hợp tồi tệ: không chỉ gây ra sự uốn cong trong quá trình hàn mà còn làm vật liệu trở nên lộn xộn và tốn rất nhiều công sức. Nếu sử dụng cát, việc xây dựng sẽ phải để các hàng ống với cát được khâu cạnh nhau. Điều này sẽ để lại những khoảng trống giữa các ống và sẽ cho phép âm thanh thoát ra.

Sau khi nghiên cứu sâu hơn, đơn vị thiết kế đã xác định được một vật liệu được gọi là Polyme Mass Layer, nó được làm từ vật liệu phế thải và phấn và có cấu trúc bằng cao su với một số khả năng chống rách. Nó cũng có đủ độ kéo căng để phù hợp các loại lớp khác. Ban đầu họ lo ngại về độ co giãn cao của vật liệu: tuy nhiên, sau các thử nghiệm đã chứng minh rằng nó vẫn giữ được trọng lượng riêng của nó theo chiều dài mà họ yêu cầu với mức an toàn phù hợp.

Một vật liệu phù hợp đã được tìm thấy: Lớp Polymeric sẽ không bị nứt, nó gấp lại mà không hề bị in hằn, có khả năng chống cháy tốt và không làm từ PVC.

Cuối cùng, lớp ngoài của lớp lót giúp kiểm soát sự cộng hưởng của khoảng trống giữa các lớp bên trong và bên ngoài của cấu trúc. Điều này giúp tạo nên hiệu quả tổng thể của lớp lót bằng nguyên lý giảm sự tích tụ tiếng ồn bên ngoài lớp lót làm giảm sự tích tụ tiếng ồn trong cấu trúc.

Với được thiết kế mới này, cấu trúc màng căng xếp lớp, chúng có năm lớp màng liên kết với nhau và tạo thành một cấu trúc PTFE cách âm có độ bền kéo căng hợp lý.

ptfe cách âm 3
Lớp lót bên trong của cấu trúc bạt căng này giúp giảm âm thanh đến mức tối đa.
ptfe cách âm 1
Tạo hình cấu trúc bạt căng có hệ thống PTFE cách âm giúp tòa nhà Skycape tỏa sáng.

Xây dựng hệ thống PTFE cách âm:

Việc xây dựng đã tăng gấp đôi; chúng tôi đã sử dụng một quy trình cán mỏng để dán vải bông khoáng lên lớp nền và màng mỏng; toàn bộ sau đó được khâu vào một lớp quilted (lớp màng xếp chồng) hoàn thiện để tạo thành một chiếc áo khoác khổng lồ. FTL Happold, có trụ sở tại New York đã thực hiện việc tạo mẫu, đơn vị thiết kế màng căng đã cung cấp vật liệu và thiết kế các công đoạn thép hỗ trợ, và nhà cung cấp đã tiến hành sản xuất lớp quilted. 

Họ đã sử dụng một đội gồm 30 người, thiết lập một dây chuyền sản xuất tạm thời và sản xuất 64 tấn màng trong khoảng 8 tuần.

Trung tâm kiểm soát tiếng ồn đã thực hiện thử nghiệm lớp lót vào ngày 29 tháng 3 năm 1999 theo tiêu chuẩn hiện hành của Anh (BS EN ISO 717-1: 1997). Bảng thử nghiệm được dựng trong một khẩu độ khoảng 9 mét vuông giữa hai phòng vang, được xây dựng để ngăn chặn việc truyền âm thanh bởi các đường mép. Do mẫu thử nhỏ hơn khẩu độ thử nghiệm, mẫu thử được lắp đặt trong mục đích xây dựng vách ngăn chống thấm cách điện cao. 

Cả hai phòng đều có hình dạng bất thường và chứa một số tấm khuếch tán phản xạ PTFE cách âm nhằm cải thiện sự khuếch tán của trường âm thanh.

Các phép đo được thực hiện với một micrô được gắn vào cụm micrô xoay để đạt mức trung bình tốt của các mức áp suất âm thanh trong mỗi phòng. Các phép đo cũng được thực hiện với mức độ tiếng ồn trong phòng thu với trường hợp không có nguồn tiếng ồn để có thể thực hiện các hiệu chỉnh cho phần gây nhiễu.

Để chắc chắn rằng các tấm sẽ phù hợp, họ đã sử dụng quy trình tạo mẫu tương tự cho lớp lót như mái ngoài. Một mẫu dựng 3D đã được FTL thiết lập, từ đó tính toán tải trọng gió và tuyết, và các hoa văn được tạo ra để phù hợp với chiều rộng của màng.

Những mẫu này được gửi cho đơn vị thiết kế ở Anh dưới dạng kỹ thuật số, và sau đó họ cắt laser từ các PVC cứng thành các mảnh màng như hiện tại. Do lớp lót bao gồm nhiều lớp và độ rộng của tấm màng nên chỉ có một công cụ duy nhất để cắt được loại vật liệu trên, đó là chiếc máy cưa. Tuy sử dụng phương pháp thô nhưng vô cùng hiệu quả, các tấm màng sau khi được cắt ra sẽ được chuyển để xưởng may để hoàn thiện.

Lớp lót bên trong sử dụng hệ thống PTFE cách âm nên giúp hạn chế tối đa tiếng ồn cho công trình.

Lắp đặt lớp lót pTFE cách âm

Diện tích bề mặt của vật liệu được sử dụng là 86.000ft2 và tổng trọng lượng lớp lót PTFE cách âm ở mức 64 tấn. 

Do số lượng lớn của lớp lót, phải mất mười chiếc xe tải 40ft mới mang hết tất cả chúng đến công trường, và vì kích thước của mỗi phần mái hoàn chỉnh và 8 tấm, mỗi một tấm trong số 16 tấm mái bị vỡ đến 52 mảnh: nhỏ nhất khoảng 3ft x 21 ft và lớn nhất 46ft x 3ft, mỗi mảnh được thiết kế để treo trên khung kim loại trên giàn trên của mái và sau đó cố định dọc theo thung lũng bằng một loạt các tấm kim loại.

Mỗi tấm được nối với nhau bằng khóa dán (Velcro) có độ bám cao, mạnh đến mức hai người đàn ông phải dùng hết sức để kéo một dải 2 inch ra xa nhau. Điều này có nghĩa là đơn vị thi công phải rất cẩn thận trong quá trình lắp đặt để không có vị trí lắp sai. Độ bám chặt của khóa dán tạo nên một chiếc khóa kín tuyệt vời, ngăn chặn sự rò rỉ của âm thanh tần số cao. 

Tường bên trong hệ thống PTFE cách âm:

Các bức tường phải trông giống như mái nhà, nhưng tòa nhà đã được ốp tường bên ngoài bằng kim loại giúp giảm tiếng ồn Rw 27dB. Điều này có nghĩa là phương pháp quilting của đội thiết kế là cần thiết để cải thiện hiệu suất âm thanh chỉ bằng một Rw 3Db. Và họ sử dụng một miếng vải thủy tinh hai mặt bao phủ vải bông khoáng và xếp chồng toàn bộ lại với nhau. Mọi thứ sau đó được treo trên mái nhà và thả căng xuống sàn nhà bằng ống và các ratchets.

Việc lắp đặt lớp lót cho PTFE cách âm mất khoảng 8 tuần.

Lắp đặt mái ngoài cho hệ thống PTFE cách âm:

Việc lắp đặt mái ngoài đã sử dụng hai đội làm việc suốt ngày đêm trên công trường và mất 12 tuần. Do màng căng một cấu trúc da kép, tải trọng thực được chuyển từ màng căng bên ngoài sang màng căng bên trong thông qua áp suất không khí và chân không.

Chèn lỗ thông hơi lớn ở mỗi đầu của cấu trúc làm sống lại điều này. Tuy nhiên, lớp lót cách âm phải đủ mạnh để đối phó với tỷ lệ tải được chuyển đổi này và các thử nghiệm đã được thực hiện trên màng căng để đảm bảo điều này là có thể.

Làm việc trên toàn bộ tòa nhà trên công trình với lớp PTFE cách âm mất khoảng 9 tháng bao gồm cả một quán bar và phòng vé và hai rạp chiếu phim.

ptfe cách âm 4
Một góc của công trình cho thấy sự kỳ công và độ tâm huyết của đội ngũ thiết kế - thi công toàn bộ cấu trúc màng căng cho công trình này.

Sản phẩm PTFE cách âm hoàn thiện

Việc lắp đặt mái ngoài đã sử dụng hai đội làm việc suốt ngày đêm trên công trường và mất 12 tuần. Do màng căng một cấu trúc da kép, tải trọng thực được chuyển từ màng căng bên ngoài sang màng căng bên trong thông qua áp suất không khí và chân không.

Chèn lỗ thông hơi lớn ở mỗi đầu của cấu trúc làm sống lại điều này. Tuy nhiên, lớp lót cách âm phải đủ mạnh để đối phó với tỷ lệ tải được chuyển đổi này và các thử nghiệm đã được thực hiện trên màng căng để đảm bảo điều này là có thể.

Làm việc trên toàn bộ tòa nhà trên công trình với lớp PTFE cách âm mất khoảng 9 tháng bao gồm cả một quán bar và phòng vé và hai rạp chiếu phim.

Flexiiform | Tensile Fabric | Membrane Structure | Design and Build 1995

Địa chỉ: 42 Nguyễn Hiền, P.4, Q.3, TPHCM

Email: xinchao@flexiiform.vn

Website: https://flexiiform.vn

Các đối tác

Bài viết về dự án

ứng dụng màng căng trong kiến trúc hiện đại 2

Hội Thảo Chuyên Đề Tensile Fabric đầu tiên ở Việt Nam

Buổi hội thảo với chuyên đề Tensile Fabric với chủ đề: “ỨNG DỤNG MÀNG CĂNG TRONG KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI” sẽ được diễn ra tại phòng 101 – Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng vào lúc 14:30 pm – ngày 20/3/2021 và phát lại trên fanpage của Flexiiform, các bạn hãy cùng chờ đón buổi chia sẻ đầy hứa hẹn và thú vị này nhé.

Xem chi tiết »
mái che sân bóng bạt căng Flexiiform D1

4 Loại Mái Che Sân Bóng Bạt Căng Flexiiform Hiện Đại Và Đẳng Cấp​

Mái che sân bóng luôn là yếu tố không thể thiếu trong hạng mục thiết kế cho trường học, bởi ngoài công năng che chắn, mái che sân bóng còn góp phần tạo dựng hình ảnh khuôn viên trường. Vì vậy, để có thể lựa chọn được một dạng mái che cấu trúc nhẹ, linh hoạt, hình thức độc đáo mới lạ, nhưng vẫn đảm bảo được trọn vẹn chức năng bao che vốn có, thì hình thức mái che sân bóng bạt căng Flexiiform là một lựa chọn đúng đắn và phù hợp.

Xem chi tiết »

Xem nhiều

nhà phao chống lũ dạng bạt và dạng truyền thống

Nhà Phao Chống Lũ Dạng Bạt Flexiiform

Nhà phao chống lũ dạng bạt là loại hình kiến trúc cộng đồng, có mô hình nhỏ gọn, đáp ứng đủ chức năng sinh hoạt cần thiết, giúp người dân chống chọi với lũ lụt.

Xem chi tiết »