ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ И АКУСТИЧЕСКИЕ

ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ И АКУСТИЧЕСКИЕ ПРЕГРАДЫ
Звукопоглощающие материалы
Внутри помещений, где велика площадь открытого кирпича, штукатурки, бетона, кафеля, стекла,
металла, всегда слышно долгое эхо. Если в таких помещениях есть несколько источников звука
(разговор людей, музыка, производственные шумы), то прямой звук накладывается на его громкие
первые отражения, что приводит к неразборчивости речи и повышенному уровню шума в помещении. В
большинстве случаев это нежелательно. Так, в залах вокзалов и аэропортах, больших магазинах,
вестибюлях метро и других подобных помещениях время послезвучия (эхо), или реверберация, должно
быть по возможности минимальным. В залах, специально предназначенных для прослушивания
(лекционных, театральных, кино$ и концертных), время реверберации должно быть не больше и не
меньше заданных пределов. Слишком большое время реверберации приводит к искажению
восприятия речи и музыкальных произведений. Наоборот, слишком малое $ к “сухости” зала и
“несочности” слышимых звуков. Для снижения или коррекции времени реверберации помещений в его
отделке применяют звукопоглощающие материалы и конструкции (звукопоглотители).
С акустической точки зрения звукопоглотители могут быть разделены на следующие группы:
• пористые (в т.ч. волокнистые);
• пористые с перфорированными экранами;
• резонансные;
• слоистые конструкции;
• штучные или объемные.
Пористые звукопоглотители изготавливают в виде плит, которые крепятся к ограждающим
поверхностям непосредственно или на относе, из легких и пористых минеральных штучных материалов
$ пемзы, вермикулита, каолина, шлаков и т.п. с цементом или другим вяжущим. Такие материалы
достаточно прочны и могут быть использованы для снижения шума в коридорах, фойе, лестничных
маршах общественных и промышленных зданий.
В помещениях, где к внешнему виду звукопоглотителей предъявляются повышенные требования,
применяют специальным образом обработанные волокнистые материалы. Сырьем для их производства
служат древесные волокна, минеральная вата, стеклянная вата, синтетические волокна. Эти изделия
также изготавливают в виде плоских плит (потолочные или стеновые панели) или криволинейных и
объемных элементов. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными
пористыми красками, пропускающими воздух (например, Acutex T) или
покрывается
воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.
В настоящее время волокнистые звукопоглотители являются наиболее употребительными в
строительной практике. Они не только оказались наиболее эффективными с акустической точки зрения
в широком частотном диапазоне, но и отвечают возросшим требованиям, предъявляемые к дизайну
помещений.
В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло
происходит на нескольких физических уровнях. Во$первых, вследствие вязкости воздуха, а его очень
много в межволоконном пространстве, колебание частиц воздуха внутри поглотителя приводит к
трению. Кроме этого, происходит трение воздуха о волокна, поверхность которых также велика. В$
третьих, волокна трутся друг о друга и, наконец, происходит рассеяние энергии из$за трения кристаллов
самих волокон. Этим объясняется, что на средних и высоких частотах коэффициент звукопоглощения
волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0.
Напомним, что коэффициент звукопоглощения бравен отношению не отразившейся (поглощенной
внутри и прошедшей сквозь) от поверхности энергии колебания воздуха к полной энергии,
воздействующей на поверхность. Коэффициенты звукопоглощения большинства строительных
материалов см. в таблице 3.3.1. Волокнистые и пористые материалы используют в основном для
улучшения акустических качеств в кинотеатрах, театрах, концертных залах, студиях, аудиториях. Кроме
2
того, они используются для уменьшения шума в детских садах, школах, больницах, ресторанах, офисах,
торговых залах, вестибюлях, залах ожидания, производственных помещениях.
Таблица 1
Материал, объект
Бетон неокрашенный
Бетон окрашенный
Мрамор
Кирпич неокрашенный
Кирпич окрашенный
Штукатурка гипсовая
Штукатурка известковая
Древесноволокнистые плиты
(ДВП), 12 мм
Панель гипсовая 10 мм на
100 мм от стены
Пол паркетный
Пол дощатый на лагах
Метлахская плитка
Застекленные
оконные
переплеты
Двери лакированные
Ковер шерстяной толщиной
9 мм по бетону
125
0.01
0.009
0.01
0.024
0.012
0.02
0.024
250
0.012
0.011
0.01
0.025
0.013
0.026
0.046
500
0.016
0.014
0.01
0.031
0.017
0.04
0.06
1000
0.019
0.016
0.013
0.042
0.02
0.062
0.085
2000
0.023
0.017
0.015
0.049
0.023
0.058
0.043
4000
0.035
0.018
0.017
0.07
0.025
0.028
0.056
0.22
0.3
0.34
0.32
0.41
0.42
0.41
0.28
0.15
0.06
0.05
0.02
0.04
0.2
0.01
0.04
0.15
0.01
0.07
0.12
0.02
0.06
0.1
0.02
0.06
0.08
0.02
0.07
0.07
0.03
0.35
0.25
0.18
0.12
0.07
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.04
0.04
0.02
0.08
0.21
0.26
0.27
0.37
Для увеличения звукопоглощения на низких частотах необходимо увеличить толщину пористо$
волокнистых материалов или предусмотреть воздушный промежуток между поглотителем и
отражающей конструкцией.
Волокнистые звукопоглотители без окрасочного или наружного тканевого слоя используют с
наружной защитой от механических повреждений, выполненной из перфорированного материала
(SoundLux, дерева, фанеры, гипсокартона).
Между экраном и волокнистым материалом прокладывают воздухопроницаемый холст для
предотвращения эмиссии волокнистых частиц. Конструкции с перфорированным покрытием
звукопоглотителя позволяют достигать достаточно большого звукопоглощения в широком диапазоне
частот. Частотную характеристику звукопоглощения регулируют подбором материалов, его толщиной,
размером, формой, шагом отверстий. Звукопоглотители с металлическим перфорированным экраном
хорошо зарекомендовали себя в качестве антивандальных покрытий.
Звукопоглощение пористым и волокнистым материалом, покрытым перфорированным экраном,
носит резонансный характер. Прототипом таких конструкций служит резонатор Гельмгольца, состоящий
из воздушной полости, соединенной отверстием с воздухом помещения, например, глиняный сосуд,
вмурованный в стену, с открытым в помещение отверстием. У таких резонаторов звукопоглощение
достигается в узком диапазоне частот вблизи собственной частоты колебаний резонатора.
Для получения высокого значения коэффициента звукопоглощения (0,7…0,9) в широком
диапазоне частот применяют многослойные резонансные конструкции, состоящие из 2$3 параллельных
экранов с разной перфорацией с воздушным промежутком разной толщины.
Звукопоглощающие конструкции с большим звукопоглощением в области низких частот
изготавливают в виде панелей, состоящих из тонких пластин (дерево, фанера, гипсокартон),
закрепленных на раме. Пластины расположены на некотором расстоянии от ограждающих
поверхностей. Под действием звуковых волн панели будут колебаться. При совпадении собственных
частот панелей и вынуждающих частот звуковых волн будет наблюдаться явление неотражения
3
(поглощения) этих волн. Если при этом между панелями и ограждающими конструкциями разместить
эффективные на средних и высоких частотах волокнистые поглотители, то получится широкополосные
звукопоглощающие конструкции. Без применения подобных конструкций трудно добиться
оптимального времени реверберации в концертных и театральных залах, где применение только
эффективных мягких пористых и волокнистых поглотителей приглушает зал на средних и высоких
частотах и оставляет его достаточно гулким на низких.
Следует иметь в виду, что в помещениях большого объема эффективность снижения времени
реверберации или уровня шума за счет влияния добавочного звукопоглощения уменьшается. В таких
помещениях важно использовать еще и форму стен и потолков. Так, применение не плоских, а
кессонных потоков и пилястр различной формы или выступов (балконов) на стенах увеличивает
звукопоглощение (на низких частотах $ за счет формы поверхности, на средних и высоких – за счет
многократности отражений от удаленных участках стен и потолка). Кроме того, это приводит к большей
диффузности звукового поля, что благотворно сказывается на акустическом климате в помещениях.
В тех случаях, когда звукопоглощающий материал нельзя применять на ограждающих
конструкциях (например, если они светопрозрачны) или их площадь недостаточна для достижения
необходимого эффекта, используются подвесные штучные (объемные) звукопоглотители. Чаще всего
это плоские плиты из волокнистых материалов, покрытые пористой краской, обтянутые тканями или
заключенные в перфорированные листы металла. Так, штучные звукопоглотители Buffl шведской
фирмы Ecophon имеют размер 600х1200х50мм,обладают специальными крючками для подвеса. Такие
конструкции акустически очень эффективны, так как, подвешенные вертикально, они поглощают звук
обеими поверхностями. Если эти поглотители подвешены так, что в плане образуют замкнутые фигуры
(квадраты, треугольники и т.д.), то звукопоглощение увеличивается за счет резонансного поглощения в
воздухе между вертикалями панелей.
При выборе того или иного звукопоглотителя, помимо акустических требований, необходимо
учитывать и условия эксплуатации помещения. Поэтому надо иметь в виду такие свойства материалов,
как влаго$ и огнестойкость, механическая прочность, экономичность, биостойкость, возможность
вторичной покраски, очистки от пыли и мойки.
Ведущие торговые марки звукопоглощающих материалов и конструкций, представленных на
российском рынке:
• Ecophon (Швеция) – подвесные потолки, стеновые панели, штучные звукопоглотители на
основе стекловолокна;
• Akusto (Финляндия) – подвесные потолки на основе стекловолокна;
• Rockfon (Дания) – подвесные потолки на основе базальтового волокна;
• Шуманет БМ (Россия) $ не обработанные звукопоглощающие панели на основе базальтового
волокна;
• Sound Lux (Россия) – стеновые панели из металлических перфорированных кассет и
базальтово$волокнистых звукопоглотителей;
• ТИГИ KNAUF (Россия) – перфорированные гипсокартонные потолочные панели ППГЗ;
• AMF, OWA (Германия) – потолочные панели из различных волокнистых материалов;
• MAPPY (Италия) – поролоновые пористые звукопоглощающие листы и маты с различной
формой лицевой поверхности (для лучевого рассеивания отраженных волн).
В заключение необходимо отметить, что наличие в залах мягких кресел, декораций, занавесей,
ковровых дорожек, зрителей увеличивает общее звукопоглощение, это надо учитывать при выборе
звукопоглощающих материалов для отделки.
Звукоизолирующие конструкции
За последние 10$15 лет уровень шума в жилых многоквартирных домах существенно возрос. Это
связано с увеличением числа бытовых источников шума в квартирах, наличием лифтов, насосов,
другого инженерного оборудования.
Звукоизолирующую функцию в многоквартирных домах выполняют межквартирные стены,
межкомнатные перегородки, межэтажные перекрытия.
Звукоизоляция наружных стен от уличного шума определяется звукоизоляцией окон.
Звукоизоляция перегородок с дверьми определяется звукоизоляцией дверей. Поэтому здесь мы
рассмотрим только звукоизоляцию стенами и перегородками без проемов и отверстий.
4
Различают звукоизоляцию воздушного шума (т.е. шум, непосредственно излученный в воздух,
когда источник шума не связан с ограждающими конструкциями механической связью, например,
разговор, работа теле$ и радиоприемников и т.п.) и изоляцию ударного шума. Последний возникает
при ударах по междуэтажным перекрытиям при ходьбе, танцах, падении предметов на пол.
Пути передачи шума в изолируемое помещение могут быть прямыми (1 и 2) и косвенными (3 и
4) – см. рис.3.3.1. Такая передача возможна потому, что колебания, вызванные воздушным и ударным
шумом, распространяются по всему зданию.
Рис.1
Вибрирующие конструкции излучают шум в помещение, расположенное даже на значительном
удалении от источника. Такой шум называют структурным. Структурный шум в зданиях вызывается
работой насосов, лифтов, вентиляторов и т.п., а также при работе ручного электроинструмента. Из$за
наличия структурного шума звукоизоляция стен и перегородок в реальных зданиях всегда меньше их
расчетной звукоизоляции или звукоизоляции измеренной в лаборатории. Следует отметить, что в
современных зданиях, выполненных из железобетона, стекла, металла, кирпича, структурный шум
распространяется практически без потерь на стыках и по длине конструктивных элементов. Поэтому в
таких зданиях борьба с шумом очень трудна и должна начинаться на стадии проектных решений.
Нормы звукоизоляции конструкций в зданиях различного назначения приводятся в СНИП II$12$
77 и МГСН 2.04$97.
Так, в СНиП нормируемым показателем звукоизоляции является индекс изоляции воздушного
шума Iв, дБ. Его определяют по особой формуле, приведенной в СНиП, как средневзвешенное значение
звукоизоляции конструкции в диапазоне частот от 100 до 5000 Гц в третьоктавных полосах частот.
Величина Rw также определяет средневзвешенную звукоизоляцию конструкции в том же
диапазоне частот, но по несколько иной методике. Разница между Iв и Rw составляет 2 дБ, т.е. Rw = Iв + 2
дБ. В последнее время расчет и измерение в Rw общеприняты. Ударный шум также характеризуется по
СНиП II$12.77 индексом приведенного ударного шума или значением Lw.
Звукоизоляция воздушного шума ограждающими конструкциями зависит от типа конструкции
(однослойные и многослойные конструкции) и от наличия в конструкции отверстий или щелей в
примыканиях этой конструкции к другим строительным элементам.
Под однослойными понимаются конструкции, состоящие из одного или нескольких слоев,
жестко связанных друг с другом. Отношение звуковой энергии, прошедшей через конструкцию (Eпр), к
энергии падающей на нее (Eпад), называется коэффициентом звукоизоляции
τ=
E пр
E пад
Изоляция воздушного шума конструкций без учета косвенной передачи при диффузном
(равнонаправленном) падении звука, дБ равна
5
R = 10 lg
1
τ
Если, например, через конструкцию прошло 1% энергии, то тогда
τ=
1
= 0,01 и R = lg 100 = 20дБ .
100
Такая звукоизоляция очень мала. Связь между значениями фи R приведена в таблице 3.3.2.
Таблица 3.3.2
Энергия, прошедшая
через конструкцию, %
ф
R, дБ
10
1
0,1
0,01
0,1
0,01
0,001
0,0001
10
20
30
40
0,001
0,00001
50
Конструкция,
обеспечивающая
звукоизоляцию
$
Дверь
Окно
Междукомнатная
перегородка
Междуквартирная
стена
Таким образом, для обеспечения достаточно высокой звукоизоляции воздушного шума
конструкция не должна пропускать более стотысячной доли падающей на нее энергии. Поэтому так
велико значение качества строительно$монтажных работ. Только при обеспечении хорошей
герметичности, отсутствии щелей и трещин можно достичь высокой изоляции воздушного шума.
Основное влияние на передачу звука оказывают изгибные волны, которые образуются при
толщине конструкции меньше 1/6 длины волн изгиба на данной частоте. Ограждающие конструкции
удовлетворяют этому условию во всем нормируемом диапазоне (100$5000 дБ).
Звукоизоляция строительных конструкций зависит от частоты возбуждающей колебания
звуковой волны. Так, на низких частотах (ниже 100 дБ) вблизи первых частот собственных колебаний
конструкции возникает резонансное явление, и звукоизоляция во многом зависит от внутреннего
трения материала конструкции. На более высоких частотах амплитуда колебаний зависит от массы
конструкции (закон массы), при удвоении массы или частоты звукоизоляция увеличивается на 5$6 дБ.
Однако для легких конструкций прирост звукоизоляции с ростом частоты значительно меньше
расчетного. Это происходит из$за явления так называемого волнового совпадения, когда совпадают
длина проекции падающей на конструкцию продольной звуковой волны и длины возбуждающей в
конструкции изгибной волны.
В реальных конструкциях уменьшение звукоизоляции наблюдается на частотах 500$1000 дБ
вследствие явления волнового совпадения. А это область наиболее часто излучаемых частот шума. В
этой области звукоизоляция конструкции во многом определяется ее толщиной и жесткостью, которые в
свою очередь определяют длину изгибных волн.
На более высоких частотах (F> 2Fгр, где Fгр – начальная частота волнового совпадения)
звукоизоляция опять растет с частотой примерно 7,5 дБ на октаву.
Для ориентировочной оценки индекса изоляции воздушного шума однослойных ограждений из
бетона, железобетона, кирпича, керамических блоков, гипсокартона и др. подобных материалов с
поверхностной массой 100$1000 кг/м2 можно использовать следующие формулы:
при P ≥ 200кг / м
2
I B = 23 lg PЭ − 10дБ
при P ≤ 200кг / м
2
I В = 13 lg PЭ + 13дБ ;
где РЭ = kP – эквивалентная поверхностная плотность кг/м2
k – коэффициент
•
Для сплошных конструкций из материала
γ > 1800кг / м 3 , k =1.
6
•
•
γ > 1200...1300кг / м 3 , k =1,25.
3
Для конструкций из бетона и железобетона с круглыми пустотами γ > 1800кг / м ,
Для конструкций из бетонов на цементном вяжущем
3
k = 1,864 I (bhпр
) , где
I – момент инерции сечения, м4;
b – ширина сечения, м;
hпр – приведенная толщина сечения, м.
•
Для конструкций из бетонов на пористых заполнителях и цементном вяжущем (керамзито$,
пено$, шлакобетоном и т.п.)
k = 2,26 E
ρ3
, где
Е – модуль упругости материала, Па;
с– плотность материала, кг/м3
В области средних и низких частот звукоизоляция зависит от массы, частоты звука,
коэффициента потерь, изгибной жесткости и размеров ограждения. Увеличение значений этих
параметров повышает звукоизоляцию.
Звукоизоляция многослойными конструкциями
Многослойными называются конструкции, выполненные из слоев материалов, имеющих
различные акустические характеристики – плотность, модуль упругости, коэффициент потерь. При
прохождении звуковой волны через границу сред происходит частичное отражение энергии волны. При
этом чем большая разница в величинах плотности, модуле упругости и коэффициенте потерь смежных
слоев, тем больше отражение энергии. Таким образом, звукоизоляция многослойных конструкций
определяется не только общей массой, упругостью и потерями конструкции, но и отражениями от
каждого слоя, поэтому звукоизоляция многослойных конструкций при прочих равных условиях выше,
чем однослойных. Однако добиться в практических условиях строительства работы конструкций как
многослойных достаточно трудно из$за наличия жестких механических связей между слоями. В зданиях
акустически многослойными чаще всего бывают раздельные (двойные) стены и перегородки,
междуэтажные перекрытия, стены с гибкими плитами на относе.
Последний тип конструкций чаще всего используют для увеличения звукоизоляции уже
существующих преград. На них через деревянный или металлический каркас набиваются листы
гипсокартона, фанеры, ДСП и т.п. Между стеной и рейками необходимо применять упругие прокладки.
Для снижения резонансов в воздушном промежутке между основной стеной и легкой зашивкой
воздушный промежуток заполняется эффективным звукопоглотителем. Лучшими материалами для
этого являются маты из базальтового волокна (Шуманет$БМ) или супертонкого стекловолокна
(Шумостоп$С). Применение пенопластов, прессованной пробки и других подобных легких пористых
материалов акустически нецелесообразно. Согласно многочисленным натурным испытаниям, гибкие
плиты на относе с заполнением звукопоглотителем воздушных полостей дают дополнительно до 4 дБ
звукоизоляции при применении с 2$х сторон и 2 дБ при одностороннем применении.
Звукоизоляция раздельных перегородок (стен) на низких частотах равна звукоизоляции
однослойной конструкции с суммарной массой всех элементов. С повышением частоты звукоизоляция
увеличивается, но при условии обязательного использования звукопоглотителя между плоскостями
раздельных стенок. Эффективность звукопоглотителя увеличивается с уменьшением общей массы
сдвоенной преграды. Очень большое влияние на звукоизоляцию раздельными преградами, особенно
на средних и высоких частотах, оказывает косвенная передача звука через сопряжения перегородок с
перекрытиями. Поэтому улучшение звукоизоляции такими преградами мало зависит от толщины
воздушного промежутка и составляет в среднем 6 дБ. С точки зрения звукоизоляции, наиболее
целесообразными являются раздельные перегородки, имеющие плиты одинаковой массы, но
различающиеся изгибной жесткостью в несколько раз, например, за счет толщины.
7
Изоляция воздушного шума между межэтажными перекрытиями в основном определяется
несущей ж/б плитой. Конструкция пола практически всегда повышает звукоизоляцию на 1$3 дБ за
исключением некоторых типов линолеума на войлочной подоснове.
Во всех случаях при выборе ограждающих конструкций при прочих равных условиях
необходимо стремиться к следующему:
1.
Использовать по возможности строительные материалы (бетон, кирпич и т.п.)
большей плотности, без пустот, отверстий. При этом швы между элементами стены и
между стеной (перегородкой) и другими стенами и полом и потолком должны быть
плотно заделаны.
2.
Примыкание перегородок к сопредельным стенами и перекрытиям для уменьшения
влияния косвенной звукопередачи должно быть виброразвязанным. То есть во всех
горизонтальных и вертикальных стыках должны быть проложены прокладки из
виброгасящих волокнистых материалов (Шумостоп$С, Вибросил и т.п.).
3.
Собранные конструкции не должны иметь сквозных технологических отверстий (под
электропроводку, вентиляцию и т.д.)
4.
Двойные перегородки не должны иметь жесткой механической связи друг с другом и
с сопредельными элементами (пол, потолок, стены). Воздушная полость между ними
должна быть заполнена звукопоглотителем (Шуманет$БМ, Шумостоп$С и т.п.).
Эффективная дополнительная звукоизоляция. В последнее время
требования к
комфортности жилья резко возросли, поэтому остро встал вопрос существенного повышения
звукоизоляции существующих стен и перегородок при реконструкции или капитальном ремонте
зданий. Так же остро стоит этот вопрос в случае повышения требований жильцов, вселившихся в новые
дома. Решение этого вопроса простым удвоением массы (толщины) преград не является достаточно
эффективным ни с акустической точки зрения (максимальная добавка звукоизоляции 5 дБ), ни с
экономической и конструктивной . Применение гипсокартонных обшивок при всей простоте и легкости
(немассивности) дает максимум 4 дБ дополнительной звукоизоляции при толщине обшивки (с
каркасом) 40$60 мм, что очень неэффективно.
С 1999 года в России и странах СНГ для повышения звукоизоляции существующих стен,
перегородок и перекрытий используют панели дополнительной звукоизоляции $ ЗИПС®, которые,
являясь многослойными конструкциями, крепятся к основной преграде без промежуточного каркаса
через специальным образом выполненные виброразвязанные
узлы (Патент РФ № 2140498).
Испытание таких конструкций в Англии (Лаборатория по испытанию строительных материалов и
конструкций) и России (НИИСФ РАСН) показало, что ЗИПС дает дополнительную звукоизоляцию в 7$10
дБ при толщине в 70 мм и массе 25 кг/м2. Проведение натурных испытаний в жилых квартирах в Москве
дало результаты, очень близкие к лабораторным, что свидетельствует об очень высокой эффективности
применения ЗИПС для решения задач повышения звукоизоляции существующих конструкций.
ЗИПС представляет собой многослойную панель из супертонкого стекловолокна и гипсоволокна.
Стандартная толщина – 40,70 и 130 мм. Предусмотрены варианты крепления к стенам и потолкам.
Панели не горючи и влагостойки. На них может наноситься любая отделка (окрашивание, оклейка
обоями и т.д.).
Изоляция ударного шума междуэтажными перекрытиями
В первом приближении явление удара аппроксимируется действием временно
приложенной
к перекрытию силы, действующей в течение короткого промежутка времени. Обычно принимается, что
между уровнем вибрации конструкций LV = 20ly (V Vo ) и уровнем звукового давления L имеется
простая связь L ~ V , где V $ колебательная скорость конструкции; Vo = 5 ⋅ 10
−8
м / с – пороговое
значение колебательной скорости.
Задача определения уровня ударного шума сводится к нахождению колебательной скорости
перекрытия при работе стандартной ударной машины, производящей 100 ударов в секунду пятью
молотками массой 0,5 кг, свободно падающих с высоты 40 мм. Полученные уровни звукового давления
под перекрытием приводят к октавным полосам частот и единому звукопоглощению, равному 10 м2, а
затем сравнивают с нормативными (СНиП II$12$77). Такие уровни называют приведенными (Ln).
Обеспечить нормативные требования изоляции ударного шума только одними несущими ж/б
плитами перекрытия невозможно. Их толщина для этого должна быть вместо 14$30 см около 1 м, т.к.
удвоение толщины плиты снижает уровень Ln на 9 дБ. Увеличение модуля упругости и коэффициента
потерь повышает изоляцию ударного шума на 1,5 дБ и 3 дБ соответственно.
8
Для достижения требуемого приведенного уровня ударного шума под перекрытием
эффективным считается использование многослойных конструкций между жесткими слоями, а также
полов, в которых самый верхний слой является упругим (ковры, линолеумы). В первом случае эффект
звукоизоляции достигается не только за счет дополнительного отражения энергии в упругом слое, но
прежде всего за счет рассогласования частот резонансов при колебаниях отдельных жестких слоев
«пирога» перекрытия и пола. Во втором случае ковровое или ворсовое покрытия имеют высокие
значения изоляции ударного шума за счет больших потерь энергии удара при смятии упругого слоя
пола.
Звукоизоляция перекрытиями с полами на упругом основании («плавающими» полами)
К этому типу перекрытий относятся конструкции со сплошным упругим слоем между полом и
несущей ж/б плитой и конструкцией с полом на мягких и упругих прокладках.
Если индекс приведенного уровня ударного шума для несущих плит перекрытий составляет 80$
90 дБ, то перекрытия с плавающими полами имеет уже Iy = 67…70 дБ.
Ударное воздействие по полу вызывает периодические напряжения в упругом слое. В нем
возникают деформации, на которые расходуется часть звуковой энергии. Снижение уровня ударного
шума зависит, прежде всего, от частоты собственных колебаний пола на упругом основании fo . Чем
ниже fo, тем больше величина снижения уровня ударного шума ДL за счет пола на упругом основании,
т.к.
ДL = 40 ly (f/ fo). Каждое удвоение частоты при f >fo приводит к росту изоляции ударного шума за счет
пола на упругом основании на 12 дБ. Но на средних частотах и выше возможно возникновение
волновых процессов в упругом слое, что замедляет рост звукоизоляции с 12 до 6 дБ на октаву.
Простым практическим методом определения приведенного уровня ударного шума Iу под
междуэтажным перекрытием (в том числе с полами по лагам) является следующий метод (по СНИП II$
12$77):
1. Определяют частоту собственных колебаний пола, лежащем на упругом основании по
формуле
fo =
1
2π
k
P2
,
где
Р2 – поверхностная плотность пола на упругом основании, кг/м2
k = Еg /h, где
Еg – динамический модуль упругости прокладки;
h – толщина упругой прокладки в обжатом состоянии.
Динамический модуль упругости Еу определяется по таблицам СНиП II$12.77 или берется из
данных лабораторных испытаний. Из формулы определения fo видно, что чем меньше значение k, тем
меньше значение fo, а это приводит к большему значению изоляции ударного шума «плавающими»
полами. Поэтому наиболее эффективны для «плавающих» полов упругие прокладки и волокнистые
материалы на основе супертонких стеклянных и базальтовых волокон. Такие материалы имеют Еу в
диапазоне 0,27…0,45 кПа. Менее эффективны для этих целей мягкие плиты ДВП (Еу = 1 МПа) и пески и
шлаки
(Еg = 8…12 МПа).
2. По таблицам СНиП II$12.77 находят индекс приведенного ударного шума несущей плиты
перекрытия I yo , который зависит от поверхностной плотности плиты и конструкции потолка. Эти
значения колеблются в пределах I yo = 80 дБ при плотности несущей плиты Рп 450 кг/м2 до Iуо = 91 дБ
при Рп = 150 кг/м2.
3. По таблице СНиП II$12.77 находят индекс приведенного ударного шума I y в зависимости от
величины fo и I yo.
В рассмотренных конструкциях перекрытий улучшение изоляции ударного шума достигается за
счет упругих материалов, которые должны сохранить свои упругие свойства в течение всего срока
эксплуатации перекрытий (до капитального ремонта). Однако уже в первые месяцы и годы изоляция
может ухудшиться на 2…6 дБ из$за потерь материалом прокладок упругих свойств. Наиболее
целесообразным является применение в конструкциях плавающих полов прокладки из кремнеземного
и супертонкого волокна общей массой 100$150 кг/м2. Эти материалы (торговые марки Вибросил и
9
Шуманет$100) при толщине 3..6 мм имеют индекс дополнительной изоляции ударного шума ДLy 23$25
дБ, что позволяет применять их практически при всех типах железобетонных плит перекрытий при
плотности сжатия под ними 80$120 кг/м2 в зданиях всех категорий комфортности. По показателю ДLy эти
материалы при той же толщине существенно превосходят (на 3$6 дБ) вспененные материалы (Пенофол
и т.п.), мягкие ДВП, пробковые подложки и др. материалы.
Физически это объясняется тем, что тонковолокнистые материалы имеют многоуровневое
рассеяние энергии.
Рассеяние происходит:
• из$за вязкости воздуха в межволокнистом пространстве;
• из$за трения воздуха о волокна;
• из$за трения волокон друг о друга;
• из$за трения в кристаллической решетке волокон.
Кроме того, эти материалы исключительно долговечны, так как старение неорганических волокон
происходит практически мгновенно после их остывания
после формовки. Упругие прокладки из
органических материалов (вспененный полиэтилен и полипропилен, ДВП) стареют в процессе всего
времени эксплуатации в полах. Кроме того, под большими нагрузками в них быстрее развиваются
остаточные деформации, что также существенно снижает их звукоизолирующую способность.
Наиболее эффективными конструкциями для снижения ударного шума являются пятислойные
конструкции, когда поверх «плавающей» стяжки укладывается финишный (рабочий) слой пола также
через упругую прокладку.
При этом важно, чтобы собственные частоты колебаний инерционных слоев (железобетонной
плиты, стяжки и непосредственно пола) были рассогласованы. В качестве примера такой конструкции
можно привести паркетную доску толщиной 14$22 мм по упругому основанию из Шуманет $100, или
Пенофола (3$4 мм) или пробки (3 мм) по цементно$песчаной стяжке плотностью 80$120 кг/м2 ,
лежащей в свою очередь на упругой прокладке из Вибросила (6 мм) или Шумостоп$С (20 мм). Вся эта
конструкция покоится на несущей железобетонной плите.
Такие конструкции дают дополнительную изоляцию ударного шума более 34 дБ и могут быть
использованы в особо ответственных случаях.
Высокая звукоизоляция ударного шума (до 24 дБ) также может быть достигнута при устройстве
подвесных (раздельных от несущей плиты) потолков. Если потолки будут обладать малой изгибной
жесткостью (например, плиточные подвесные потолки Экофон, Акусто, Рокфон, ТИГИ$KNAUF) и
достаточно изолированы от несущей плиты шарнирным присоединением подвесов, то излучаемая
подвесной конструкцией энергия вниз будет существенно меньше энергии, проходящей через несущую
плиту. Звукоизоляция увеличивается при размещении в воздушном промежутке звукопоглощающих
материалов (например, Шуманет$БМ). Снижение шума будет происходить также и за счет того, что в
защищаемом (нижнем) помещении будет дополнительное звукопоглощение материалом потолка.
В конструкциях такого типа, как и в целом при устройстве звукоизоляции, необходимо строго
следить за отсутствием сквозных отверстий и щелей в изолирующих конструкциях, плотном
примыкании элементов друг к другу.
В случае с «плавающими полами» упругие прокладки должны заходить вверх на стены по их
периметру, не допуская жесткого механического контакта пола (стяжки) со стенами.