Тема 1.12.1. Средства звукоизоляции, звукопоглощающие материалы

Для людей большое значение имеет окружающая среда, ограниченная помещением. Она должна иметь характеристики соответствующие требованиям благоприятных условий жизнедеятельности человека. К таким характеристикам относят: микроклимат помещения, уровень освещенности, а также уровень шума и вибраций. В связи с ростом промышленности, транспорта и городов, а значит ростом шума в мире, одной из важнейших задач современного строительства является создание комфортного акустического климата в местах работы и отдыха людей.

К сожалению, невысокое качество строительства не всегда обеспечивает нормативные показатели звукоизоляции в помещениях. Вследствие чего приходится прибегать к дополнительной звукоизоляции помещений, в том числе и к применению звукоизоляционных материалов. Исследования в области звукоизоляции начались сравнительно недавно, примерно лет 20 назад, но изучение звукоизоляционных и звукопоглощающих характеристик материалов не проводилось.

Шум — сочетание звуков различной частоты и интенсивности. С физиологической точки зрения шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека. Высокие уровни шума приводят к повышению нервного напряжения человека, вызывают раздражение и агрессию, снижают работоспособность и являются причиной возникновения различных заболеваний.

К источникам шума в окружающей среде человека относятся: транспортные средства, водопровод, канализация, воздуховоды, техническое оборудование, бытовая техника и т. д. Одной из главных характеристик уровня шума является уровень интенсивности звука L, который измеряется в дБ. Воздействие шума на организм человека зависит в большей степени от значения этой характеристики, и чем выше его значение, тем хуже последствия действия данного шума.

Шум с уровнем звукового давления до 30–35 дБ привычен для людей и не беспокоит. Увеличение уровня шума до 40–70 дБ образует существенную нагрузку на нервную систему, что ведет к ухудшению самочувствия, и при длительном воздействии может стать причиной неврозов. Действие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха — профессиональной тугоухости. Звуки, уровень которых превышает 120–130 дБ, вызывают болевое ощущение и повреждения слухового аппарата человека. При действии шума высоких уровней 140–160 дБ возможен разрыв барабанных перепонок, контузия и смертельный исход.

Исследования показывают, что звукоизоляционные свойства современных зданий не всегда соответствуют нормативным требованиям по звукоизоляции, что вызвано не только недостаточной звукоизолирующей способностью ограждающих конструкций, но и увеличением мощности и количества источников шума.

Акустический климат помещений в основном определяется способностью ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий и т. д.) отражать или поглощать воздушный и ударный звук.

Нормативные значения индексов меняются в зависимости от:

1. условий комфортности: высококомфортные условия, - комфортные условия, - предельно допустимые условия;

2. типа ограждающих конструкций: перекрытия, - стены, - перегородки;

3. их расположения и от общественного назначения здания (жилые дома, гостиницы, больницы, учебные заведения и т. п.).

Обеспечение необходимого акустического комфорта зданий современного города возможно путем выполнения мер по защите от внешних и внутренних шумов. Защита зданий от шумов достигается следующими строительно-акустическими методами:

Строительство уникальных зданий и сооружений, рациональное архитектурно-планировочное решение здания;

¾ применение ограждающих конструкций, обеспечивающих нормативную звукоизоляцию;

¾ применение акустических экранов;

¾ применение звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов и конструкций;

¾ применение звукоотражающих и звукорассеивающих конструкций;

¾ применение глушителей шума в системах принудительной вентиляции и- кондиционирования воздуха.

¾ Среди перечисленных методов наиболее целесообразным способом защиты от шума является применение звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов вследствие их дешевизны, простоты устройства и монтажа.

По структурным признакам звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы и изделия подразделяются на:

¾ пористо-волокнистые;

¾ пористо-ячеистые;

¾ пористо-губчатые

Как правило, в качестве звукоизоляционных материалов используют пористо-волокнистые материалы. Они обладают наибольшей степенью изоляции воздушного и ударного звука.

По сырьевым признакам звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы разделяются на четыре группы:

1. Материалы минерального происхождения (пеногипсовые, гипсовые и асбестоцементные перфорированные плиты, минераловатные плиты и маты);

2. Материалы органического происхождения (пенополиуретан, пенополистирол пенополиэтилен, винипор;

3. Композиционные материалы (состоят из двух слоев полиэтиленовой пленки, между которыми находятся гранулы пенополистирола);

4. Материалы из металла (дюралюминиевые, перфорированные экраны и профили).

Перечисленные признаки касаются технологических характеристик материалов и изделий и могут быть использованы при определении рецептуры материалов.

Эффективность звукопоглощающих и звукоизоляционных материалов зависит от их физико-механических характеристик (динамического модуля упругости Ед, динамической жёсткости S' и коэффициента звукопоглощения α). Данные характеристики используются при выборе материала, расчете и проектировании изоляции воздушного и ударного звука ограждающих конструкций.

Динамический модуль упругости Ед определяется при продольных колебаниях нагруженного образца по значению частоты колебаний, при которой амплитуда ускорения становится наибольшей (явление резонанса).

Динамическая жесткость S' - отношение динамической силы к динамическому смещению. Показатель динамической жесткости S', Н/м3 определяется по формуле:

𝑆 ′ = F/S ∆ d (1),

где F — динамическая сила, действующая в направлении, перпендикулярном к поверхности образца, Н; S — площадь образца для испытания, м 2; ∆ d — динамическое изменение толщины образца упругого материала, м.

Чем ниже величина динамической жесткости, тем выше эффективность звукоизоляции от ударного шума. Коэффициент звукопоглощения α - отношение эквивалентной площади звукопоглощения образца к его площади. Звукоизоляционные материалы и изделия с коэффициентом звукопоглощения α ≥ 0.8 в диапазоне низких (100–250 Гц), средних (315–1000 Гц) и высоких (1250–5000 Гц) частот отнесены к первому классу звукопоглотителей, которые обеспечивают максимальное снижение звукового давления. В тех же частотах коэффициент звукопоглощения для второго класса лежит в диапазоне α =0.4÷ 0.8, а для третьего — α

Рассмотрим основные свойства и характеристики пористо-волокнистых звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов.