![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Тема 17. Акустические материалы
Акустическая обработка помещений промышленных, жилых и обществен-ных зданий проводится для защиты человека от шума. Городской шум возрас-тает в среднем на 1 дБ в год. Повышенный шум в помещениях относится к кате-гории санитарно-гигиенических вредностей: если шум превышает нормативные требования на 15— 20 дБ, то снижается на 10—20% производительность труда. Уменьшение шума за счет использования акустических материалов сох-раняет здоровье и силы человека, создает для него необходимые удобства и способствует повышению производительности труда. Выбор подходящего аку-стического материала зависит от вида шума, его уровня и частотной характе-ристики. Воздушным шумом называют шум от работы оборудования, музыкальных инструментов, телевизора и т. д., распространяющийся в виде звуковых волн в воздухе. Ударный шум возникает при ударе по конструкции, вибрации оборудова-ния, передвижке мебели и т. п. Изоляция от воздушного шума определяется звукоизолирующей способ-ностью конструкции R и показывает на сколько (в дБ) снижается уровень зву-кового давления после прохождения звука через конструкцию. Звукоизолиру-ющая способность где Изоляцию от ударного шума определяют по приведенному уровню звуко-вого давления в помещении под перекрытием. Нормальное ухо человека воспринимает звуковые колебания частотой в пределах от 16 до 20 000 Гц, причем особо чувствительными являются частоты от 1500 до 3000 Гц. Интенсивность (Вт/м2) звука определяется звуковой энергией, проходя-щей за 1 с через площадку в 1 м2, параллельную фронту волны. Уровень звукового давления L (дБ) определяют по формуле где
Требуемое снижение октавных уровней звукового давления где Предельные (максимально допустимые) уровни шума устанавливаются в зависимости от назначения помещения и частотной, характеристики звука. Примерные значения уровней шума для производственных помещений с рече-вой связью — 80—85 дБ, административных помещений — 38—71 дБ, больниц — 13—51 дБ. Шум может измеряться несколькими приборами. Из последовательно со-единенных приборов образуется «измерительный тракт», включающий шумо-мер, анализатор, самописец и др. Встречаются шумы различного вида и уровня, поэтому применяют акус-тические материалы различного назначения. Звукопоглощающие материалы и конструкции служат для снижения эне-ргии отраженных звуковых волн, т. е. для снижения шума в помещениях. При-нято среди звукопоглощающих выделять декоративно-акустические материа-лы, необходимые для создания акустического комфорта и отделки интерьера. Звукоизоляционные материалы применяют в основном для ослабления ударного звука, хотя часто (например, в междуэтажном перекрытии) эти же материалы помогают изоляции воздушного шума. Свойства звукопоглощающих материалов. Коэффициент звукопоглощения. Основной акустической характеристи-кой звукопоглощающих материалов является коэффициент звукопоглощения Все строительные материалы обладают способностью в той или иной сте-пени поглощать звук, поэтому для них Коэффициент звукопоглощения зависит от пористости материала. Сквозная пористость. Коэффициент звукопоглощения сильно повышает-ся при возрастании пористости, поэтому звукопоглощающие материалы стре-мятся выпускать с пористостью 40—90%. В этом отношении есть сходство их с теплоизоляционными материалами. Однако требования к характеру пористости различны. Если в теплоизоляционном материале предпочитают замкнутые воз-душные поры, то эффективность звукопоглощающего материала возрастает при наличии сквозных пор или специально предусмотренной перфорации. Зву-копоглощение пористых материалов обусловлено потерями энергии звуковых волн благодаря вязкому трению в порах и переходу части механической эне-ргии в тепловую. Сопротивление продуванию является специфической характе-ристикой, позволяющей установить влияние структуры материала на коэффи-циент звукопоглощения. При низких частотах целесообразно иметь меньшее удельное сопротивление продуванию, т. е. следует применять рыхлый и толс-тый материал с крупными сквозными порами. Более эффективной является звукопоглощающая конструкция в виде сра-внительно тонкого слоя пористого материала, установленного с относом для создания воздушного промежутка. Помимо специальных акустических требо-ваний, звукопоглощающие материалы должны удовлетворять санитарно-ги-гиеническим и общим строительно-техническим требованиям огнестойкости, механической прочности, долговечности и экономичности. Звукопоглощающие материалы не должны выделять летучие вещества, требования же к их декора-тивным качествам зависят от назначения помещения. Виды звукопоглощающих материалов. Наибольшее значение из числа материалов с волокнистой структурой имеют минераловатные плиты, изготовляемые из минерального, стеклянного или асбестового волокна. В качестве связующего используют полимеры (преимущественно феноло-формальдегидный и мочевино-формальдегидный), битумную эмульсию, крахмально-бентонитовое связующее. Звукоизоляционные минераловатные плиты отличаются от теплоизоля-ционных более жестким скелетом и сквозной пористостью. Плитам придают желобчатую, ноздреватую или трещиноватую декоративную фактуру; перфо-рация плит делается примерно на 2/з толщины материала. Например, деко-ративно-акустические плиты «Акмигран» изготовляют из гранулированной минеральной ваты (76—80%), крахмала (10—12%) и бентонитовой глины (10-— 15%). Плиты имеют красивый вид и являются эффективным звукопоглоща-ющим материалом с коэффициентом звукопоглощения 0, 8—0, 9 при среднем и высоком диапазонах частот. Древесноволокнистые плиты, изготовляемые из древесной массы по обычной технологии, применяют в качестве звукопоглощающей облицовки. Для повышения огнестойкости необходимо вводить в состав массы добавки антипиренов. Перфорация плит делается обычно на 2/з толщины в виде круг-лых отверстий или пазов; плиты окрашиваются. Акустический фибролит получают из древесной шерсти и минерального вяжущего вещества (портландцемента или гипса) с плотностью 350–600 кг/м3. Рулоны и маты изготовляют из минерального и органического волокна (синтетического, хлопкового волокна и т. п.), небольшого количества связую-щего (синтетической смолы, битума, крахмала) или прошивают нитками, тон-кой проволокой. Для защиты от пыли и повышения механической прочности маты и плиты покрывают тонкими пленками (например, полиамидной) и деко-ративной стеклотканью. Их плотность 50—200 кг/м3. Акустические бетоны и растворы изготовляют из пористых заполнителей, отличающихся небольшой объемной массой (вспученный перлит, вермикулит, легкие виды керамзита, природной и шлаковой пемзы). Используют также кро-шку глиняного кирпича и каолиновую крошку из отходов керамической про-мышленности. Вяжущим служит цветной, белый или обычный портландце-мент. Акустические бетоны применяют в виде плит илишумоглушащих блоков.
Ячеистые неорганические материалы: ячеистый бетон, пеностекло, пено-перлитокерамика отличаются высокой огнестойкостью, небольшой массой и достаточной прочностью. При обычных температурных уеловиях хорошее звуко-поглощение достигается при использовании поропластов, т. е. ячеистых пласт-масс, имеющих сообщающиеся между собой поры. Например, пористый полиу-ретан толщиной 50 мм имеет коэффициент звукопоглощения 0, 9 при частоте 500 Гц. Звукопоглощающие изделия из пористого материала с перфорированным покрытием нашли широкое применение. Сравнительная простота сочетается с возможностью получить наилучшую частотную характеристику звукопоглоще-ния для любых конкретных условий. Можно подобрать диаметр отверстий пер-фораций, процент перфорации, толщины экрана, воздушного зазора и слоя по-ристого материала так, чтобы получить при данных частотах высокий коэффи-циент звукопоглощения. Основным элементом изделия является пористый материал с объемной массой не более 100—140 кг/м3 в виде минераловатных плит, рулонов, акустических бетонных плит или полиуретанового поропласта. Для защиты от увлажнения рулоны, маты или мягкие плиты обертывают в ткань, пропитанную гидрофобным составом. Применяют также защитные тонкие синтетические пленки. Перфорированные покрытия делаются из слоистого пласти-ка, дуралюмина, оцинкованной листовой стали, асбестоцементных листов, гип-совых акустических плит. Жесткие древесноволокнистые плиты со щелевой перфорацией успешно применяют при обеспечении необходимой огнестойкости с помощью добавок, вводимых при изготовлении, или противопожарной пропитки. Воздушный про-межуток создается путем применения каркаса, устроенного из проволоки диа-метром 1—2 мм, либо из деревянных реек, пропитанных огнезащитным соста-вом, по которым прокладывается металлическая сетка. Слоистые звукопоглощающие изделия могут изготовляться в виде трех-слойных плит, состоящих из перфорированного экранатолщиной около 0, 5 мм, основного слоя из звукопоглощающего рыхлого материалатолщиной 37—55 мм и расположенного между ними промежуточного слоятолщиной 6 мм из уп-лотненного волокнистого материала с отштампованными с двух сторон лунка-ми в виде усеченных конусов; все слои склеены между собой. Экран можно изготовлять из стеклопластика; площадь перфорации сос-тавляет около 15% площади экрана. Промежуточный и основной слои состоят из прессованной стеклянной ваты на синтетическом связующем. Плита имеет общую толщину около 58 мм, она крепится к конструктивным элементам с по-мощью крепежных деталей. Такие плиты трудносгораемы, биостойки, легко моются, хорошо сопротивляются случайным ударам. Применение звукопоглощающих материалов. Звукопоглощающие облицовки часто устраивают из слоя однородного пори-стого материала, который монтируется непосредственно на ограждающей ко-нструкции либо на некотором расстоянии для создания воздушного зазора. Применяют готовые штучные изделия в виде плит, панелей, блоков, а также рулонов и матов. Акустическая обработка признается целесообразной, если ожидаемое снижение уровня шума не менее 3 дБ. Снижение уровня шума можно определить по формуле где S —эквивалентная площадь звукопоглощения необработанного помещения;
Штучные звукопоглотители в виде отдельных щитов, кубов, призм, ко-нусов, шаров подвешивают к потолкам шумных помещений. Они могут быть использованы не только для акустической обработки помещения, но и для деко-ративного решения интерьера в соответствии с требованиями эстетики. Перфорированные стенки штучных поглотителей делают из алюминие-вой фольги, алюминиевых листов, а также из прозрачных материалов (напри-мер, органического стекла), что имеет важное значение при естественном осве-щении помещений. Штучные поглотители заполняют или облицовывают изну-три пористыми материалами. Объемные многорезонансные штучные поглоти-тели устраивают в виде набора полых кубов разного размера. Каждый из них представляет резонирующий воздушный объем, ограниченный перфорирован-ными гранями, с высоким поглощением на частотах, близких к собственной частоте. Многорезонансная система имеет широкую рабочую полосу частот. Клиновые поглотители. Облицовка из них при правильном устройстве практически полностью поглощает звуковые волны, падающие на внутреннюю поверхность стен. Звукопоглощающему материалу придается форма: клина, ко-нуса или пирамиды. Клиновые поглотители набивного типа имеют проволоч-ный или деревянный каркас, обтянутый марлей или другой тканью, пропитан-ной огнезащитным составом. Заполнение производится рыхлым волокнистым материалом: капроновым волокном, шлаковой или стеклянной ватой, асбесто-вым шнуром. Клинья требуемой формы могут делаться без каркаса из жестких минераловатных плит и других плиточных материалов. С помощью облицовки из клиновых поглотителей можно предотвратить отражение звуковых волн и получить безэховые помещения. Акустические под-весные потолки, в частности, из профилированных алюминиевых листов, асбес-товых перфорированных листов и звукопоглощающих материалов типа «Акми-гран» или «Акминит» получили большое распространение. По акустическим и декоративным свойствам они не уступают лучшим иностранным материалам. Резонаторный звукопоглотитель представляет воздушную полость, соединен-ную отверстием (горлом) с окружающим воздухом. Он является колебатель-ной системой, на частотах резонанса которой резко возрастает скорость дви-жения воздуха в горло. Горло резонатора закрывается фрикционным материа-лом. В качестве фрикционного материала обычно используют стеклоткань, ма-рлю и т. п. Предпочтительнее огнестойкие материалы. Один или несколько слоев ткани подклеивают к перфорированному экра-ну. Перфорированный экран делают из винипластовых листов, оцинкованной кровельной стали, огнестойких жестких древесноволокнистых плит и фанеры, гипсовой сухой штукатурки. Перфорация может быть в виде круглых отверс-тий, и щелевая. Для обеспечения звукопоглощения в широком диапазоне частот применя-ют многослойные резонаторные звукопоглотители, состоящие из 2—3 парал-лельных экранов с воздушными промежутками. Резонирующие панели используют в области низких частот (< 200 Гц) в виде щитов, имеющих каркас, на котором крепится мембрана из листов фане-ры, древесноволокнистых плит или плотной непродуваемой ткани. Щиты мон-тируют на потолке и стенах с относом. Воздушный промежуток заполняют во-локнистым материалом, либо делают прокладки из пористого материала по пе-риметру щита. Щиты изготовляют плоскими, полуцилиндрическими или в ви-де складчатых конструкций. Свойства звукоизоляционных материалов. Динамический модуль упругости является основной характеристикой прокладочных звукоизоляционных материалов. Уменьшение модуля упругости сильно снижает скорость распространения звука. Скорость распространения продольной волны составляет (м/с): в стали — 5050, граните — 3950, железобе-тоне — 4100, кирпиче — 3350, дереве — 1500, пробке — 500, резине — 30. По-этому для звукоизоляционных прокладок применяют пористые материалы, об-ладающие небольшим модулем упругости. Прокладочный материал часто находится под действием сжимающих сил. Относительная сжимаемость (%) под нагрузкой где Повышению звукоизоляционных качеств прокладочных материалов спо-собствует увеличение внутреннего трения, которое характеризуется коэффици-ентом потерь или коэффициентом внутреннего трения. Коэффициент потерь оп-ределяют резонансным методом на виброметре. Оптимальное сочетание всех характеристик получают при применении пористо-волокнистых, резиновых и резиноподобных материалов с губчатой структурой. Виды звукоизоляционных материалов. Стекловолокнистые изделия изготовляют из непрерывного стеклянного волокна, имеющего диаметр 10—30 мкм (стеклянная вата, стекловолокнистые маты и полосы), которые прошиваются или проклеиваются. Из штапельного стеклянного волокна длиной 20— 40 см и толщиной 8—20 мкм получают пли-ты на полимерных связующих. Маты и плиты выпускают с плотностью 30—250 кг/м3 толщиной 10, 30, 40, 50 мм. Повышение тонкости стеклянного волокна увеличивает звукоизоляционные свойства материалов. Минераловатные изделия изготовляют в виде мягких и полужестких плит с плотностью 50—150 кг/м3, используя связующее на основе полимеров: фено-лоформальдегидного, мочевиноформальдегидного, а также поливинилацетат-ную эмульсию. Асбестовые изделия выпускают в виде матов из асбестового волокна с до-бавкой вяжущего вещества (например, цемента, жидкого стекла). Асбестовые плиты имеют толщину от 15 до 40 мм, а асбестовые маты — до 80 мм. Древесноволокнистые плиты для звукоизоляции применяют с плотнос-тью 150—250 кг/м3. Прокладки с губчатой структурой — это упругие материалы с малым мо-дулем упругости, имеющие большую сквозную пористость. Их изготовляют из пористой резины, эластичных полимеров: полиуретановых смол (поролоны), полихлорвинила обычного (ПХВ) и эластичного (ПХВЭ). Плотность губчатой резины — 100—750 кг/м3, поролонов — 30—75 кг/м3, ПХВ — 60—350 кг/м3 в зависимости от марки. Звукоизоляционные мягкие покрытия полов значительно улучшают изо-ляционные свойства перекрытий. Безосновный линолеум лишь незначительно улучшает звукоизоляцию перекрытия от ударного шума. Более эффективны двухслойные покрытия, в особенности линолеум на слое пенополиуретана или ворсовая нейлоновая ткань на губчатой резине. Применение звукоизоляционных материалов. Звукоизоляционные материалы применяют в виде слоев, полосовых и штучных прокладок. Звукоизоляция перекрытия значительно улучшается при устройстве звукоизоляции по типу «плавающего пола». Плавающий пол отде-ляется от несущей конструкции перекрытия и стен прокладками из звукоизоля-ционного материала, не имея с ними жестких контактов. С помощью упругих прокладок из звукоизоляционных материалов звук изолируют по внутренним стенам и перегородкам. Прокладки устанавливают в местах примыкания и сопряжения ограждающих конструкций и перекрытий. Машины, инженерное и бытовое оборудование помещений вызывают ви-брацию строительных конструкций. Для уменьшения шума от вибрации необ-ходим комплекс мероприятий. Виброизоляция фундаментов машин достигается установкой амортизаторов (в виде пружин и упругих прокладок), располагае-мых между фундаментами и полом. Хорошая виброизоляция получается тогда, когда частота собственных колебаний установки на амортизаторах будет по меньшей мере в 3— 4 раза меньше частоты вынужденных колебаний. Для изоляции трубопроводов от строительных конструкций осуществля-ется их подвеска к потолку или прокладка по стойкам, которые должны опи-раться на несущую конструкцию через звукоизоляционные прокладки. В мес-тах прохода через стены и перекрытия трубопровод тщательно изолируется минеральной ватой или другим подходящим изоляционным материалом, кото-рый предотвращает образование акустических мостиков.
|