Акустические материалы и изделия
Под звуком понимают волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц упругой среды (воздуха, воды, твердого тела). Частотный диапазон звуков, слышимых человеческим ухом, лежит в пределе от 15 до 20 000 Гц (1 Гц – 1 кол/с). Волны с меньшими и большими частотами человеческим ухом не воспринимаются. Звуки могут быть разделены на музыкальные, шумы и звуковые импульсы.
Таблица 2. Характеристики утеплителей
Количество энергии, приносимое звуковой волной ежесекундно через площадку в 1 см 2перпендикулярно направлению распространения волны, называется силой звука.Сила звука пропорциональна квадрату амплитуды колебаний частиц среды, а также квадрату амплитуды колебаний давления в звуковой волне. Сила звука выражается в децибелах (дБ), а физиологической характеристикой его служит уровень громкости звука, выражаемый в фонах. Скорость распространения звука в воздухе – 340 м/с при 15 °C.
Шум– совокупность многочисленных звуков, быстро меняющихся по частоте и силе. Шумы по своему характеру могут быть слышимыеи неслышимые, воздушныеи ударные.Длительное воздействие слышимого шума, особенно высокочастотного, на органы слуха и вредно для здоровья человека.
Уровень шума значительно снижается, если на основе методов архитектурной акустики приняты правильные конструктивные и отделочные решения помещений. Архитектурная акустика – раздел строительной физики, рассматривающий звуковые процессы в помещении. Наряду с этой областью науки различают строительную акустику, рассматривающую вопросы звукоизоляции ограждающих конструкций зданий от воздушного и ударного шумов.
Звуковая энергия, падающая на ограждающую конструкцию (пол, стену, потолок), частично отражается от ее поверхности, частично поглощается материалом конструкции, а частично проходит через нее и передается на другую сторону конструкции. Способность материала пропускать через себя звук характеризует его звукопроницаемость или, если пользоваться обратным понятием, звукоизоляцию. Звукоизоляционная способность материала в ограждении оценивается по разности уровней звука с обеих сторон ограждения и выражается, как и сила звука, в децибелах. Материалы, обладающие преимущественным свойством поглощать звуковую энергию, относятся к звукопоглощающим, а материалы, способные изолировать от проникновения звука, – к звукоизоляционным. Все они имеют общее название – акустические материалы.
Звукопоглощающиеи звукоизоляционныестроительные материалы и изделия классифицируют по следующим основным признакам: назначению, форме, жесткости (величине относительного сжатия), возгораемости и структуре.
Звукоизоляционные материалы и изделия
Звукоизоляционные материалы и изделия применяют главным образом в виде прокладок и прослоек в перекрытиях, во внутренних и наружных ограждениях и других частях зданий с целью гашения ударных шумов, передаваемых через перекрытие (хождение по полу), вибрации (работа машин) и т. п.
Звукоизоляционные материалы в строительных конструкциях могут находиться в свободном (не сжатом), подвешенном (например, крепление плит к потолку с воздушной прослойкой) или сжатом состоянии (например, между несущими панелями потолка и конструкцией пола). Звукоизоляционные материалы, находящиеся в свободном и рыхлом состоянии, применяются для изоляции от воздушного шума, а сжатые – от ударного шума. Для материалов, применяемых в свободном состоянии (в конструкциях стен, перекрытий), толщина не должна превышать 5 см, а в сжатом состоянии (например, в перекрытиях под полом) – не менее 1,2 см.
Звукоизоляционные материалы бывают пористо-волокнистой структуры(на основе минеральной или стеклянной ваты, асбестового и другого вида волокон), пористо-губчатой(на основе пластмасс и различного вида резины) и сыпучиеестественного и искусственного происхождения (песок, шлак и др.). Первые имеют форму плит, рулонов, матов, полосовых и штучных прокладок. По величине относительно сжатия под нагрузкой различают звукоизоляционные материалы твердые, жесткие, полужесткиеи мягкие.
Основной расчетной характеристикой, по которой определяют условия их применения в конструкциях, является динамический модуль упругости. По этой величине звукоизоляционные материалы делят на три группы: 1-я группа – материалы с динамическим модулем упругости меньше 1 МПа; 2-я группа – 1–5 МПа; 3-я группа – 5—15 МПа.
Звукоизоляционные материалы 1-й группы применяют в виде плит, рулонов и матов, уложенных сплошным слоем в конструкциях перекрытий с «плавающим» полом, а также многослойных перекрытий, стен и перегородок для звукоизоляции от воздушного и ударного шума. Звукоизоляционные материалы 2-й группы используют в виде полосовых и штучных прокладок в конструкциях межэтажных перекрытий с «плавающим» полом и в многослойных перекрытиях для изоляции от ударного шума. Звукоизоляционные материалы 3-й группы используют в виде засыпок в многослойных конструкциях межэтажных перекрытий для улучшения изоляции от ударного и воздушного звука.
Звукоизоляционные материалы плотностью до 200 кг/м 3делят на марки от 15 до 200, материалы с плотностью выше 200 кг/м 3по этому признаку не маркируют. Указанным требованиям удовлетворяют звукоизоляционные материалы и изделия пористо-волокнистой и пористо-губчатой структуры.
Для гашения и локализации вибраций применяют вибропоглощающие материалы– поливинилхлоридные и полиэтиленовые жесткие и мягкие листовые материалы, листовую резину, битумные и полимерные мастики, в том числе каучуковые, поливинил ацетатные, эпоксидные и др. К звукоизоляционным относятся главным образом эластичные материалы: маты и плиты полужесткие минераловатные на синтетическом связующем; плиты, маты и рулоны из стеклянного штапельного волокна; плиты древесноволокнистые изоляционные; плиты из полистирольного пластифицированного пенопласта; плиты фибролитовые на портландцементе; песок речной, шлак топливный или металлургический и крошка из пробки. Стекловатные и минераловатные маты и плиты на синтетическом связующем имеют плотность 50—225 кг/м 3, относительное сжатие 15–40 % при нагрузке 0,02 МПа и динамический модуль упругости 0,3–0,7 МПа.
Древесноволокнистыеи фибролитовыеплиты на портландцементе применяют в конструкциях перекрытий под полами для изоляции от ударного шума, они имеют относительное сжатие при той же нагрузке до 1,5 %, а динамический модуль упругости – 1,0–1,8 МПа.
Плиты из полистирольного эластифицированного пенопластамарки ПСБ-Э изготовляют плотностью 20–35 кг/м 3с динамическим модулем упругости 0,8–1,0 МПа.
Указанные изделия обеспечивают звукоизоляцию железобетонных межэтажных перекрытий, равную 35–40 дБ. Такая изоляция отвечает нормам проектирования.
Основным сырьем для производства акустических плит служат минеральная вата, стеклянное штапельное волокно, крахмал, литопон, поливинилацетатная эмульсия и др. Технологический процесс изготовления плит состоит из рыхления и грануляции минеральной ваты, смешивания полученных гранул со связующим, формования плит, сушки и механической обработки, окраски и упаковки.
Звукоизоляционно-прокладочные материалыприменяют для сплошных прокладок под полы (маты и плиты минераловатные и стекловатные, плиты древесноволокнистые изоляционные), для полосовых прокладок в конструкциях перекрытий обычного типа (плиты древесноволокнистые, асбестоцементные) и раздельного типа (пакеты из асбестового картона).
Звукопоглощающие материалы и изделия
Звукопоглощающими называют материалы, применяемые для внутренней отделки помещений с целью улучшения акустических свойств последних. Основной целью применения звукопоглощающих материалов является снижение слышимых шумов в промышленных и общественных зданиях.
Звукопоглощающие материалы способны обеспечивать требуемую продолжительность реверберации в помещениях различного назначения, причем коэффициент звукопоглощения, измеренный в диффузном поле (в реверберационной камере при непосредственном размещении материала или изделия на жестком основании) в частотных полосах 125–500, 500—2000 и 2000–8000 соответственно не ниже 0,2; 0,4 и 0,6. Под реверберациейпонимают наличие постепенно затухающего в закрытом помещении звука вследствие повторных отражений после прекращения звучания. Время реверберации в зависимости от вида помещений и частот составляет 0,2–2 секунды.
