вопрос: Акустические материалы. Звукопоглощающие материалы.

Совокупность многочисленных звуков, быстро меняющихся по частоте и силе, принято называть шумом. Шум в помещениях относится к категории санитарно-гигиенических вредностей, так как длительное его воздействие вредно для здоровья человека и понижает его работоспособность. Различают шумы воздушные и ударные. Воздушный шум возникает и распространяется в воздушной среде. Звуковые волны воздействуют на ограждающие конструкции зданий, приводят их в колебательное движение и тем самым передают звук в соседние помещения, отражаются и частично поглощаются ограждениями. Ударный шум возникает и передается в ограждающих конструкциях при ударных, вибрационных и других воздействиях непосредственно на конструкцию.

Вредное действие шумов стремятся уменьшить путем разработки рациональных планировочных и конструктивных решений зданий, осуществляемых с применением акустических материалов и изделий.

Акустическими называют материалы, способные поглощать звуковую энергию, а также снижать уровень силы и громкости проходящих через них звуков, возникщих как в воздухе, так и в материале ограждения. По назначению акустические материалы разделяют на звукоизоляционные и звукопоглощающие.

Звукоизоляционными называют материалы, применяемые в основном для ослабления ударного шума. Звукопоглощающие материалы обладают свойством преимущественно поглощать энергию падающих на них звуковых волн (воздушные шумы).

Звукоизоляционная способность материала в ограждении оценивается по разности уровней звука с обеих сторон ограждения и выражается в децибелах. Предельные (максимально допустимые) уровни шума устанавливаются в зависимости от назначения помещения и частотной характеристики звука. Нормальное ухо человека воспринимает звуковые колебания частотой 16......20 000 Гц, причем особо чувствительными являются частоты 1500...3000 Гц. Звукоизоляционная способность ограждения прямо пропорциональна десятичному логарифму его массы. Однако увеличение массы конструкций делает их слишком тяжелыми, громоздкими и дорогими. Гораздо эффективнее конструкции, изготовленные из пористых материалов, или многослойные конструкции, имеющие воздушные прослойки. В этом случае используются упругие свойства воздуха, который гасиг звуковые колебания и прерывает распространение звука. По этой же причине и звукопоглощающие материалы стремятся изготовлять высокопористыми (пористость 40... 90 %), т. е. как и теплоизоляционные материалы. Однако в отличие от теплоизоляционных материалов, где выгодны замкнутые воздушные поры, эффективность звукопоглощающих материалов возрастает при наличии сквозных пор или специально предусмотренной перфорации.

Акустические материалы должны сохранять свои свойства в процессе длительной эксплуатации и вместе С тем удовлетворять общим строительно-техническим требованиям по огнестойкости, био- и влагостойкости, механической прочности и экономичности.

Звукопоглощающие материалы снижают энергию падающих на них звуковых колебаний и поэтому служат для борьбы с воздушным шумом. При применении для акустической отделки внутри помещений они выполняют также декоративную роль (декоративно-акустические материалы).

Основной акустической характеристикой звукопоглощающих материалов является коэффициент звукопоглощения а, равный отношению количества энергии звуковых колебаний, поглощенной материалом или конструкцией, к общему количеству звуковой энергии, падающей на изолируемую поверхность в единицу времени

Все строительные материалы обладают в той или иной мере звукопоглощением. К звукопоглощающим материалам принято относить только те, которые имеют коэффициент звукопоглощения на средних частотах больше 0, 2. Эти материалы характеризуются высокой, преимущественно открытой, пористостью. Для усиления поглощения звуковой энергии звукопоглощающие материалы часто дополнительно перфорируют. Перфорация облегчает доступ звуковых волн к материалу и в зависимости от размера и формы отверстий, их наклона и глубины, а также процента перфорации (отношение площади, занимаемой отверстиями, к общей площади изделия) увеличивает коэффициент звукопоглощения на 10...20 %' и более. Для этой же цели фактуру поверхности изделий делают трещиноватой, бороздчатой или рельефной (11.6) и окрашивают эмульсионными или клеевыми красками, образующими пористое покрытие.

Звукопоглощающие плиты целесообразно располагать в конструкции с воздушным зазором — «на относе». При этом используются упругие свойства воздуха, что также увеличивает звукопоглощение конструкции.

Звукопоглощающие материалы применяют в виде однослойного однородного пористого материала с офактуренной поверхностью, двух- и многослойных пористых материалов с жестким перфорированным покрытием, а также в виде штучных одно- и многослойных изделий разнообразных размеров и формы.

Однослойные пористые звкуопоглощающие материалы и изделия могут иметь волокнистую, конгломератную и ячеистую структуру. Из звукопоглощающих материалов с волокнистой структурой наибольшее значение имеют минераловатные и древесноволокнистые плиты.

Минераловатные плиты изготовляют из минерального, в том числе стеклянного или асбестового, волокна на синтетическом или битумном связующем. Эти плиты отличаются от теплоизоляционных более жестким скелетом, сквозной пористостью и внешней отделкой. Эффективными отделочными звукопоглощающими материалами на основе минеральных волокон являются плиты «акмигран» и «акминит». Для производства «акмиграна» применяют минеральную или стеклянную гранулированную вату и связующее, состоящее из крахмала, карбоксилцеллюлозы и бентонита. Из приготовленной смеси связующего и гранул ваты формуют плиты толщиной 20 мм, которые после сушки подвергают отделке (их калибруют, шлифуют и окрашивают). Лицевая поверхность плит имеет «трещиноватую» фактуру. Плиты «акминит» имеют несколько измененный состав (в частности, вместо бентонита используют каолин), а формуют их путем отливки в формах. Коэффициент звукопоглощения обоих видов плит в среднем и высоком диапазоне частот составляет 0, 8...0, 9. Плиты предназначены для акустической отделки потолков и верхней части стен общественных и административных зданий с относительной влажностью воздуха не более 75%.

Для звукопоглощающих облицовок используют пористые (мягкие) древесноволокнистые плиты с плотностью 200...300 кг/м3. Плиты перфорируют обычно на 2/з толщины круглыми отверстиями или пазами и окрашивают клеевой краской.

К материалам с конгломератной структурой относят акустические бетоны и растворы в виде плит, блоков, изготовляемые на пористых заполнителях (вспученные перлит и вермикулит, легкие виды керамзита, природной или шлаковой пемзы) и белом, цветном или обычном портландцементах.

Среди материалов с ячеистой структурой наибольшее распространение получили плиты и блоки из ячеистых бетонов, пеностекла и поропласты (ячеистые пластмассы, содержащие сообщающиеся между собой поры).

Звукопоглощающие изделия из пористых материалов с перфорированным покрытием представляют собой пористый материал плотностью не более 100...140 кг/м3. Изготовляют их в виде минераловатных плит, рулонов, акустических бетонных плит или полиуретанового поропласта. С внешней стороны пористый материал закрывают перфорированным экраном, который изготовляют из слоистого пластика, дюралюминия, оцинкованной листовой стали, асбестоцементных листов, гипсовых акустических плит и т.д. (11.7). Такие конструкции применяют для акустической отделки потолков и стен в общественных и культурно-бытовых зданиях.

Наибольший эффект звукопоглощения достигается при расположении звукопоглотителя в непосредственной близости от источника звука. В этом случае часть звуковой энергии гасится до того, как она проникает в помещение. Поэтому в общественных и особенно в промышленных зданиях большое практическое значение имеют штучные звукопоглотители в виде отдельных щитов, кубов, призм., конусов, шаров, подвешиваемых к потолкам шумных помещений или устанавливаемых на полу вблизи источника звука (станка, механизма и т.д.). Стенки штучных поглотителей имеют перфорацию, а полости между ними заполнены или облицованы изнутри пористыми материалами.

Высокого звукопоглощения при низких частотах достигают применением резонирующих панелей. Такие панели состоят из каркаса, на котором крепится мембрана из листов фанеры, жестких древесно-волокнистых плит или плотной ткани типа клеенки. Панели монтируют на потолке и стенах с определенным относом от ограждающей конструкции. Эффект звукопоглощения обусловливается активным сопротивлением системы, совершающей вынужденные колебания под действием падающей звуковой волны.