Акустические материалы


                                                                                      

 

1. Общие сведения

2. Звукоизоляционные материалы                                          


 


Нормативная литература:

ВСН 41.96 Защита от шума в крупнопанельных зданиях;   ГОСТ 12.1.003.83 Система стандартов безопасности труда, шум;  ГОСТ Р 51943.2002 Экраны акустические для защиты от шума транспорта;  СНиП 23.02.2003 Защита от шума;  СТ СЭВ4867.84 Звукоизоляция ограждающих конструкций;


Справочная литература:


1. Общие сведения

Звуки, вызываемые случайными причинами, не несущие полезной информации и мешающие тому или иному жизненному процессу, принято называть шумами.Они раздражают и угнетают нервную систему человека. Поэтому уменьшение вредного влияния шумов на здоровье человека становится одной из социальных проблем.


Ухо человека воспринимает звуковые колебания частотой 16 Гц - 20 кГц, особо чувствительными являются частоты 1500-3000 Гц.


Воздушный шум возникает и распространяется в воздушной среде. Звуковые волны воздействуют на ограждающие конструкции, приводят их в колебательное движение и тем самым передают звук в соседние помещения, отражаются и частично поглощаются ограждениями, а также проникают через них.

Ударный шум возникает и распространяется в ограждающих конструкциях при ударных, вибрационных и других воздействиях непосредственно на конструкцию.

СНиП нормируют допустимые уровни шума. Таким параметром является уровень звукового давления, т.е. избыточного давления, вызываемого распространением звуковой волны в воздухе. Звуковое давление измеряется в децибелах (дБ) на различных частотах. Предельные значения уровней шума: для производственных помещений с речевой связью 80-85 дБ, административных помещений 38-71 дБ, больниц 13-51 дБ.

Материалы и изделия характеризуются среднеарифметическим коэффициентом звукопоглощения в каждом из трех диапазонов частот.

       

Классификация частот

        Наименование диапазона частот   

   Обозначение диапазона частот    

       Среднеарифметические частоты, Гц   

Низкочастотный

Н

63; 125; 250

Среднечастотный

С

500; 1000

Высокочастотный

В

2000; 4000; 8000

 

По структурным показателям материалы и изделия имеют пористо-волокнистую (вата), пористо-ячеистую (ячеистый бетон, перлит), пористо-губчатую (пенопласт, резина) структуры.

По величине относительного сжатия они могут иметь твердый, жесткий, полужесткий и мягкий скелет. В полужестком и особенно мягком скелете происходит усиление звукопоглощения падающих звуковых волн за счет упругих деформаций скелета материала.

К материалам с жестким скелетом относятся различные виды легких бетонов, а также фибролит. Древесноволокнистые, минераловатные, стекловолокнистые и содержащие асбест материалы имеют полужесткий скелет. Мягким скелетом обладают полиуретановый поропласт, поливинилхлорид и другие виды ячеистых пластмасс.

Акустические материалы могут быть несгораемыми, трудносгораемыми и сгораемыми, должны быть влагостойкими, биостойкими, удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям и сохранять свои свойства в процессе длительной эксплуатации. Они могут быть штучными (блоки, плиты), рулонными (маты, полосовые прокладки, холсты), рыхлыми, сыпучими (вата, керамзит, песок, доменный шлак и др.).


 

Акустические материалы принято подразделять в зависимости от назначения, структуры и свойств на звукопоглощающие, звукоизоляционные или прокладочные и вибропоглощающие


 

2. Звукоизоляционные материалы

Звукоизоляционные или, как их часто еще называют, прокладочные материалы применяют для звукоизоляции в основном от ударного шума в многослойных конструкциях перекрытий и перегородок и частично для поглощения воздушного шума.

Нормируемыми параметрами звукоизоляции являются индекс изоляции воздушного шума ограждающей конструкции  (дБ) и индекс  приведенного уровня ударного шума над перекрытием  (дБ). ,  определяются по соответствующим графическим зависимостям или таблицам нормативных документов (СНиП).

Звукоизоляционная способность конструкции зависит от ее структуры, размеров, массы, жесткости, внутреннего сопротивления материала прохождению звука, способа опирания и других особенностей.

В зависимости от структуры конструкции делят на акустические однородные и акустические неоднородные.

К первым относят конструкции, которые совершают колебания как единое целое, у вторых частицы на поверхности конструкции совершают отличные друг от друга перемещения, что возможно при слоистой системе конструкции из разнородных материалов, в том числе содержащих прослойки воздуха.

Звукоизолирующая способность акустически однородных конструкций прямо пропорциональна десятичному логарифму его массы. Это значит, что звукоизолирующая способность таких конструкций увеличивается, следуя логарифмической кривой, сначала довольно быстро, а затем очень медленно.

Если идти по пути увеличения массы конструкции, то это сделает их слишком тяжелыми, громоздкими и дорогими.

Повысить звукоизолирующую способность акустически неоднородных конструкций можно применением слоистых систем с прослойками, в которых динамический модуль упругости материала должен быть несоизмеримо меньше упругости материала жестких слоев акустически однородной конструкции.

Например, модуль упругости бетонов - от 5000 до 30000 МПа, а воздуха - 0,14 МПа. Пористые материалы в прослойке имеют модуль упругости 5 МПа.

Примером акустически неоднородных конструкций являются межквартирные стены, разделенные воздушным промежутком, а также перекрытия с раздельным, "плавающим" полом и с раздельным потолком. 

  

  

Схема применения звукопоглощающих прокладочных материалов и изделий в стыках внутренних стен и междуэтажных перекрытий: 1 - панель внутренней несущей стены; 2 - панель перекрытия; 3 - полосовые или штучные нагруженные прокладки; 4 - полосовые или штучные ненагруженные прокладки

 

Таким образом, акустически неоднородные конструкции должны иметь воздушные промежутки или звукоизоляционные прокладки и не иметь жестких связей между слоями. Осуществление первого  условия, например, может при толщине воздушной прослойки 1 см эквивалентно заменить по звукоизоляции 10 см бетона.

Звукоизоляционные материалы применяют в перекрытиях - в виде сплошных нагруженных или ненагруженных (несущих только собственную массу) прокладок, полосовых нагруженных и штучных нагруженных прокладок; в стенах и перегородках - в виде сплошной ненагруженной прокладки; в стыках конструкций.

Звукоизоляционные прокладочные материалы эксплуатируются под нагрузкой в сплошном слое или в виде полосовых прокладок, которые несут нагрузку в несколько раз больше, чем первые. Например, удельные нагрузки, рекомендованные для сплошного звукоизоляционного слоя, - 0,002 МПа или 2·10 Н/м, а при полосовых прокладках 0,01 МПа или 1·10 Н/м.

Эксплуатация под нагрузкой существенным образом меняет требования, предъявляемые нормативными документами к этим материалам.

Для звукоизоляционных материалов становятся важными их относительные деформации под нагрузкой не только при кратковременном испытании, но особенно в длительной эксплуатации. Это соответствует фактической работе материалов, которые под нагрузкой и в зависимости от ее величины обжимаются и подвергаются процессу ползучести.

Плотность пористо-волокнистых звукоизоляционных изделий должна быть от 75 до 175 кг/м.

Звукоизоляционные материалы и изделия характеризуются вязко-упругими свойствами и должны обладать динамическим модулем упругости   не более 15 МПа (например, песок, доменный шлак, керамзит).

Пористо-волокнистые звукоизоляционные прокладочные изделия (материалы) из различной ваты, мягкой, полужесткой и жесткой видов с  не более 0,5 МПа или 5·10 Н/м, имеют нагрузку на звукоизоляционный слой 0,002 МПа или 2·10 Н/м.

Пористо-губчатые звукоизоляционные прокладочные изделия (материалы) должны быть из пенопластов и пористой резины с  от 1 до 5 МПа.

Деформативность звукоизоляционного материала складывается из упругих свойств воздуха, заключенного в материале, и деформативности скелета материала. Звукоизоляционные материалы высокой деформативности под удельной нагрузкой 2·10 Н/м имеют относительное сжатие свыше 15%. Это мягкие материалы (М). Они имеют волокнистую или пористо-губчатую структуру. Полужесткие (ПЖ) имеют величину относительного сжатия от 5 до 10%; жесткие (Ж) - до 5%, а твердые (Т) - вплоть до 0.


Важнейшим свойством, определяющим эффективность звукоизоляционного прокладочного материала, является его жесткость


Жесткость связана с толщиной прослойки и динамическим модулем упругости материала. По величине динамического модуля упругости звукоизоляционные прокладочные материалы делятся на подгруппы.

 В таблице приведены основные свойства некоторых звукоизоляционных материалов.

 

Свойства звукоизоляционных материалов

 

 

 

 

 

Наименование материалов и изделий

 

 

 

 

Плотность, кг/м

Относительные деформации сжатия под нагрузкой

Динамический модуль упругости при нагрузке

2·10 Н/м(при испытаниях в течение 15 мин)

2·10 Н/м(при длительных испытаниях), не более

1·10 Н/м(при длительных испытаниях), не более

 

2·10 Н/м

 

1·10Н/м

Плиты и маты    минераловатные на синтетическом связующем

80

0,1

0,4

0,55

4·10

5,6·10

100

0,2

0,50-0,52

0,65-0,7

(3,6-4,5)·10

7·10

150

0,06

0,45

0,6

5·10

8·10

Древесноволокнистые плиты

250

0,02

0,06

0,15

1·10

1,2·10

Песок кварцевый

1500

0,03

0,03

-

12·10

 

-

Керамзит, шлак

300-600

0,03

0,03

-

(5,6-9) ·10

-

 

 

 

 

Цементно-стружечные листы в стальном каркасе (жесткий скелет) используются для ограждения внутрипроизводственных помещений.

Конструкция звукоизолирующих перегородок - каркас из гнутых профилей с обшивкой с двух сторон цементно-стружечными плитами толщиной 10 мм.

В экранированных звукоизолирующих перегородках между двумя цементно-стружечными плитами прокладывается стальной лист толщиной 2 мм и шириной 1,8 м.

В течение нескольких последних лет в ФРГ, Швейцарии и некоторых других европейских странах для подстилающего звукопоглощающего слоя дорожного покрытия успешно применяют керамзито-бетонные плиты.

Для изготовления плит применяют гранулированный керамзит с замкнутыми пустотами диаметром 3-10 мм, создающий высокую звукопоглощающую способность плит конструкций в среднечастотном и высокочастотном диапазоне звуковых волн.


Улучшить звукоизоляционную способность материала можно путем сочетания упругих и эластичных волокон в каркасе материала, хаотичности их распределения


Установлено, что акустические характеристики различных материалов, например, с жесткой структурой, имеющие различные структурные характеристики - пористость и диаметр пор - но различные физико-технические свойства, акустически эквивалентны. Изготавливают ленточные и полосовые прокладки длиной от 1000 до 3000 мм и шириной 100, 150, 200 мм, а штучные прокладки длиной и шириной 100, 150, 200 мм. Изделия из волокнистых материалов применяются только в оболочке из водостойкой бумаги, пленки, фольги и др.

В качестве эффективных звукоизоляционных материалов применяют маты и плиты полужесткие минерало- и стекловатные на синтетическом связующем, маты стекловатные прошивные, плиты древесно-волокнистые, пенопласты (полиуретановые и поливинилхлоридные), пористую резину.

Вибропоглощающие материалы предназначены для поглощения вибрации и вызываемых шумов при работе санитарно-технического и инженерного оборудования в гражданских и промышленных зданиях. Промышленность остро нуждается в специальных вибропоглощающих материалах.

Вибропоглощающими материалами могут служить листовые пластмассы, фольгоизол, некоторые сорта резины и различные мастики. Вибропоглощающие материалы наносятся на тонкие металлические поверхности, при этом создается эффективная вибропоглощающая конструкция с высокой энергией на трение.

Хорошие акустические свойства зданий и сооружений могут быть достигнуты путем рационального применения звукопоглощающих и звукоизоляционных материалов, часто полифункционального назначения, а также эффективных конструкций на их основе при хорошем качестве строительных работ.  


Удаление раздела

Вы уверены, что хотите удалить раздел "Акустические материалы"?