Звукоізоляція та факти, Будівельний Портал
Одним з найбільш шкідливих і небезпечних факторів впливу на людей, що знаходяться в приміщеннях, є шум, створюваний джерелами, чи поза будівлею чи всередині нього. Це шум від промислових підприємств, звуки транспорту, машин та механізмів комунальних служб тощо. буд. д.)
Два принципово різних процесу: звукопоглинання та звукоізоляція – нерозривно пов'язані із зменшенням передачі звуку в конструкціях. Якщо джерело звуку та приймач знаходяться в одному приміщенні, ослаблення звуку відбувається за рахунок поглинання його конструкціями приміщення, що захищають, або спеціальними пристроями стін і стелі матеріалами з високою структурною пористістю. Втрати енергії звукових хвиль, що падають на огородження, в цьому випадку обумовлені переходом енергії звуку в інші види енергії, головним чином тепло (звукопоглинання). Якщо джерело і приймач перебувають у різних приміщеннях та його поділяють стіни, перегородки чи інші будівельні елементи, ослаблення звуку досягається з допомогою властивості зазначених огорож перешкоджати проходженню звуку крізь ці перепони (звукоізоляція). Дуже часто обидва вказані процеси протікають одночасно: звукові хвилі, що падають на огороджувальну конструкцію, частково відбиваються, повертаючись до джерела звуку, частково поглинаються, перетворюючись на тепло, частково проходять крізь перешкоду.
Всі матеріали, покликані захистити від шуму в будинках, мають загальними класифікаційними ознаками і розрізняються за структурою, пружно-пластичними властивостями, горючістю та формою. Одним зспецифічних, але принципово значимих ознак таких матеріалів вважається їхнє призначення, відповідно до якого їх поділяють на звукопоглинаючі та звукоізоляційні.
Звукопоглинаючим називають такий матеріал, в якому тверда речовина займає лише частину загального обсягу. При цьому частинки твердої речовини відносно рівномірно розподілені по всьому об'єму, утворюючи численні мікроскопічні порожнини, що сполучені між собою. Коливання повітря, що викликаються дія звукового тиску на поверхню матеріалу, поширюються в цих порожнинах з загасанням, яке обумовлено в'язкістю повітря в парах і тертям з поверхнею стінки пор.
За структурними ознаками звукопоглинаючі матеріали поділяють на волокнисті та пористі. Волокнистий матеріал являє собою набір паралельних шарів з хаотичним переплетенням волокон, одержуваних фільєрно-дутьевим способом з розплавлених порід, таких як кварц, базальт, доломіт, а також з розплавленого скла. З волокнистого килима виготовляють вироби: мати, рулони, полотна різної товщини або жорсткі і напівтверді плити, що виготовляються з тієї ж волокнистої маси з додаванням невеликої кількості сполучного та подальшим пресуванням.
У пористому матеріалі речовина розподіляється у вигляді суцільних зерен або гранул, утворюючи зернисту або пористу структуру. Жорсткі пористі матеріали, у структурі яких переважає міжзернова пористість, виробляють із гіпсового каменю, шлаку, перліту. Еластичні пінопласти, що виготовляються зі складних поліефірів, мають пористу структуру, в якій стінки пір є гнучкими полімерними плівками. До таких матеріалів відносяться пінополіетилени, каучуки та пінополіпропілени. Коливання таких плівок спричиняють додаткові втрати звукової енергії у середовищі.Загальною ознакою для тих та інших звукопоглинаючих матеріалів є наявність у них наскрізних (сполучених) пір, через які відносно вільно проходить потік повітря.
Основне призначення звукопоглинаючих матеріалів — забезпечити у приміщеннях громадських та промислових будівель (залах для глядачів, аудиторіях, спортивних та конференц-залах, офісах установ, вокзалах, аеропортах та інших місцях перебування великої кількості людей) оптимальних акустичних умов за рахунок збільшення в них фонду звукопоглинання. При цьому під фондом звукопоглинання розуміють добуток основного показника ефективності звукопоглинаючого матеріалу на площу поверхонь конструкцій, що захищають, на яких він розміщений.
Показник акустичної ефективності звукопоглинаючих матеріалів - коефіцієнт звукопоглинання (КЗП) - службовець мірою для оцінки поглинаючих властивостей матеріалів, визначається ставленням невідбитої частини енергії звуку до загальної кількості енергії звуку, що падає на цю поверхню. При повному відображенні звуку огорожами КЗП дорівнює нулю, а при повному поглинанні одиниці. КЗП матеріалу залежить від частоти падаючого звуку, товщини шару матеріалу та кута падіння звукових хвиль на поверхню матеріалу.
Розрізняють нормальний КЗП (при нормальному падінні звукових хвиль на поверхню матеріалу) і ревербераційний КПЗ, що визначається при падінні звукових хвиль на матеріал з усіх боків і під всілякими кутами. Ревербераційний КЗП зазвичай використовують у практичних розрахунках. Обидва цих коефіцієнтів є частотно-залежними, т. е. у різних областях звукового діапазону частот вони набувають різних значень величин.
Ефективність поглинання звуку матеріалами обумовлена наявністю в них великої кількості дрібних відкритих наскрізних пір з великоюпитомою поверхнею. Застосовуючи різні види сировини та технологічні режими виробництва, створюють матеріали з певними структурними характеристиками - мінімальною щільністю, високою пористістю, максимальною питомою поверхнею пір, а отже, з найбільш високими показниками звукопоглинаючих властивостей.
М'які звукопоглинаючі матеріали виготовляють на основі мінеральної вати або скловолокна з мінімальним об'ємом або без нього. До них відносяться мати або рулонні полотна, які зазвичай застосовуються у поєднанні із захисними перфорованими листовими екранами (з алюмінію, гіпсокартону, покриттям із тонкої пористої плівки. КЗП цих матеріалів на середніх частотах досягає значень 0,7–0,85).
До напівтвердих матеріалів відносять мінераловатні та скловолокнисті плити завтовшки від 12 до 50 мм, щільністю 40-130 кг/м. куб. при вмісті сполучного до 15% за масою. Поверхня плит покривають пористою фарбою, стеклохолстом або плівкою. КЗП цих матеріалів на середніх частотах - 0,75-1,0. Напівжорсткими звукопоглинаючими матеріалами вважають також базальтові звукопоглинаючі мати, одержувані з дуже тонкого базальтового волокна з покриттям зі склотканини. Їх щільність перевищує 25кг/м.куб., а КЗП на середніх частотах — понад 0,9.
На відміну від звукопоглинаючих матеріалів основними показниками акустичної ефективності звукоізоляційних (прокладочних) матеріалів вважають динамічний модуль пружності Е, коефіцієнт відносного стиснення та коефіцієнт втрат енергії коливань на внутрішнє тертя у матеріалі за його деформації. Оскільки всі матеріали в більшості випадків призначені для ізоляції хвиль, що виникають при ударах та механічних коливаннях конструкцій (ударний та структурний шум) і поширюються на значнівідстані по будівельним конструкціям, наявність чи відсутність наскрізної пористості у структурі такого матеріалу не відіграє вирішальної ролі в оцінці його акустичної ефективності.
До звукоізоляційних матеріалів відносять насамперед, ті ж волокнисті плити та мати на синтетичному сполучному з мінерального або скляного волокна, а також пористі, м'які гуми, сучасні еластичні пластмаси зі спіненого поліетилену, каучуку та поліпропілену.
Ефективність пружної прокладки визначається в основному модулем пружності матеріалу, з якого вона виготовлена, а також її товщиною та щільністю. Оскільки більшість звукоізоляційних прокладочних матеріалів є ідеально пружними тілами, то при періодичному впливі на прокладку зовнішньої сили її деформація не встигає розвинутися за період впливу сили і модуль пружності Е стає комплексною величиною. Дійсну частину модуля, що характеризує енергію, одержувану та віддану одиницею об'єму тіла за період і називають динамічним модулем пружності. Уявну частину модуля пружності Е, називають модулем втрат енергії. Вона характеризує ту частину енергії, яка незворотно розсіюється у період деформації.
Ефективність звукоізоляції пружного шару прокладки залежить не тільки від величини модуля пружності Е, але і від товщини зовнішнього шару в обжатому стані. Тому при виборі звукоізоляційного матеріалу важливо звертати увагу на значення величин коефіцієнтів відносного стиснення матеріалу як звукоізоляційного шару під навантаженням. Оскільки при розрахунках очікуваного покращення ізоляції ударного шуму застосовують значення товщини звукоізоляційного шару в обжатому стані.
Залежно від структури, способу виготовлення та виду вихідної сировини значення динамічногомодуля пружності Е звукоізоляційних матеріалів повинні перебувати в межах 105…108 Па при навантаженні на звукоізоляційний шар 2000 Па коефіцієнт втрат повинен мати значення не менше 0,05.
Найчастіше найефективніше пружні шари звукоізоляційних матеріалів використовують при влаштуванні так званої плаваючої підлоги (стяжки) для покращення ізоляції ударного шуму перекриттям та частково для покращення ізоляції повітряного шуму. З цією метою стяжки з бетону, гіпсу, асфальту та інших подібних матеріалів роблять завтовшки 30-50 мм, при товщині пружного шару 6 - 15 мм.
Зазвичай як пружний шар застосовують найбільш поширені і відносно недорогі спінені полімери. Ці матеріали більш ефективні, ніж мінераловатні прокладки і дешевше, ніж натуральні матеріали, такі як пробка, оскільки мають ряд напрочуд високих теплофізичних і звукоізолюючих властивостей. На будівельних майданчиках їх використовують не тільки як звукоізоляційні прокладки в конструкціях плаваючої підлоги, але і для облицювання численних трубопроводів, повітропроводів і каналів, по яких можливі поширення і передача шуму від його джерела до приміщення, що захищається. Особлива роль відводиться таким матеріалам для запобігання поширенню так званого структурного звуку, що значною мірою знижує ефективність звукоізоляції в будинках сучасної споруди з монолітного бетону.
Сподіваємося, що цей невеликий екскурс у будівельну акустику допоможе Вам розібратися у широкому спектрі пропонованих матеріалів для звукоізоляції та звукопоглинання.