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 J_y (дБ). J_H, J_y 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 про­
слойками, 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 (рис. 17.1). Таким образом, акусти­чески неоднородные конст­рукции должны иметь воз­душные промежутки или зву­коизоляционные прокладки и не иметь жестких связей ме­жду слоями. Осуществление первого условия, например, 2 - панель перекрытия; 3 - полосовые или может при толщине воздуш- штучные нагруженные прокладки; ной прослойки 1 см эквива- 4 - полосовые или штучные ненагружен- лентно заменить по звукоизо- ные прокладки _ляции i о 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.

Рис. 17.1. Схема применения зву­копоглощающих прокладочных ма­териалов и изделий в стыках внут­ренних стен и междуэтажных пере­крытий: 1 - панель внутренней несущей стены;

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 2-10³ Н/м², а при полосовых про­кладках 0, 01 МПа или МО⁴ Н/м². 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/м³.

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

Пористо-волокнистые звукоизоляционные прокладочные изделия (материалы) из различной ваты, мягкой, полужесткой и жесткой ви­дов с Ед не более 0.5 МПа или 5Т0⁵ Н/м², имеют нагрузку на звуко­изоляционный слой 0, 002 МПа или 2-10³ Н/м².

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

Деформативность звукоизоляционного материала складывается из упругих свойств воздуха, заключенного в материале, и деформатив- ности скелета материала. Звукоизоляционные материалы высокой деформативности под удельной нагрузкой 2-10³ Н/м² 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 табл. 17.3 приведены основные свойства некоторых звукоизо­ляционных материалов.

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 поливинил- хлоридные), 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 вибропоглощаю- щих 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.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие материалы называются акустическими и их класси­фикация. Физический смысл.

2. Какую функцию выполняют звукопоглощающие материалы конструкции? Основные виды звукопоглощающих материалов. Осо­бенности их структуры.

3. Свойства различных видов звукопоглощающих материалов.

4. Какую функцию выполняют звукоизоляционные прокладочные материалы в конструкции? Особенности их структуры, свойств.

Дополнительная литература

1. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. М.: Высшая школа. 1989.

2. Шебалин О.Д. Физические основы механики и акустики. - М.: 1981.

3. Тепловая изоляция: Справочник строителя. - М.: Стройиздат, 1985.

4. Защита от шума в градостроительстве: Справочник проек­тировщика/Под ред. Г.Л. Осипова. - М.: Стройиздат, 1994.

Глава XVIII. ОТДЕЛОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ § 1. Общие сведения

Материалы, применяемые в качестве отделки, должны придавать строительным конструкциям и сооружениям определенные свойства:

- защищать от воздействия окружающей среды;

- придавать завершающее архитектурное оформление;

- создавать особые санитарно-гигиенические условия, уменьшаю­щие запыление, загрязнение, увлажнение, защиту от шума и др.;

- обеспечивать возможность восстанавливать свойства поверх­ности отделки, эксплуатирующейся под влиянием коррозионного и морозного старения, механических и химических дефектов, радиа­ционного облучения, износа и других воздействий среды, различ­ными приемами.

Во всем мире резко увеличивается объем производства отделоч­ных материалов, расширяется ассортимент, повышается качество и декоративность, столь необходимые современному городу, общест­венным зданиям и жилищу.

Разнообразные отделочные материалы и изделия, применяемые в современном строительстве, а их насчитывается свыше 350 на­именований, классифицируют на:

- технологические по основному исходному материалу;

- архитектурно-строительные по «месту» и назначению работы в конструкции.

Согласно технологической классификации отделочные материалы и изделия подразделяют на следующие группы: красочные составы, природные и искусственные камни, керамика, стекло, металл, лесные материалы, полимеры и др.

По архитектурно-строительной классификации отделочные ма­териалы подразделяются для:

- наружной отделки;

- внутренней отделки;

- покрытия полов;

- специальных целей.

Ряд материалов и изделий применяют для отделки как внутренних интерьеров, так и фасадов зданий, предъявляя к ним высокие экс­плуатационные и эстетические свойства.

Среди эксплуатационных свойств важнейшими являются сани­тарно-гигиенические требования, создающие в помещениях здоровые условия для жизни, работы и отдыха, а также огнестойкие, токсило- гические, радиационные характеристики, удовлетворяющие соответ­ствующим нормам. Весьма важно, чтобы материал отделки легко промывался, дезинфицировался, очищался, в том числе под вакуумом и давлением.

Условием создания высокого эстетического качества является подчинение отделки законам красоты, гармонии, художественного вкуса, наиболее образно передавая цветовой тон, светлоту, насы­щенность цвета, цветовой рисунок, структурно-текстурные особен­ности материала.

Доминантой строительных свойств отделочных материалов яв­ляется их долговечность. Она зависит от степени участия отделки в работе несущих и ограждающих конструкций, влияния среды экс­плуатации на качество контактного слоя, обеспечивающего сцепле­ние отделки с основанием - подложкой. Чаще всего таким основани­ем служит раствор или бетон, для выравнивания поверхности кото­рых применяются специальные композиции.

Решающее значение на экономическую эффективность приме­нения отделочных материалов оказывают фактический срок службы, эксплуатационные расходы на текущие и капитальные ремонты, а также общий срок службы с учетом морального старения.

В настоящее время наибольшее распространение имеет окраска, составляющая в общем объеме отделочных работ фасадов зданий бо­лее 50%.