Главная » Статьи » Мои статьи

Современные средства защиты от шума, применяемые в ограждающих конструкциях

АННОТАЦИЯ

          На протяжении всей жизни человека окружает множество различных звуков, таких как: речь, музыка, шум. Из них наиболее пагубное воздействие имеет шум. Он, как общебиологический раздражитель, влияет на все органы и системы организма человека. Шум может стать причиной нарушения слуха, нервного истощения, нервоза, возникновения язвы желудка, расстройства эндокринной и сердечно- сосудистой систем. Поэтому одним из важных качеств жилища является звукоизоляция помещений от воздействия внешних шумов. Звукоизоляция помогает снизить уровень шума до допускаемого и обеспечить достаточный уровень комфорта в местах работы и отдыха людей. В статье произведен анализ рынка основных строительных звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов. Проведено сравнение материалов по основным свойствам и характеристикам, таким как: коэффициент звукопоглощения, индекс изоляции уровня воздушного шума, плотность, горючесть и т. д. Основные характеристики звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов представлены в табличной форме для удобства поиска подходящего материала по необходимым характеристикам.

 

1. Введение


        Для людей большое значение имеет окружающая среда, ограниченная помещением. Она должна иметь характеристики соответствующие требованиям благоприятных условий жизнедеятельности человека. К таким характеристикам относят: микроклимат помещения, уровень освещенности, а также уровень шума и вибраций. В связи с ростом промышленности, транспорта и городов, а значит ростом шума в мире, одной из важнейших задач современного строительства является создание комфортного акустического климата в
местах работы и отдыха людей [1–4]. К сожалению, невысокое качество строительства не всегда обеспечивает нормативные показатели звукоизоляции в помещениях. Вследствие чего приходится прибегать к дополнительной звукоизоляции помещений, в том числе и к применению звукоизоляционных материалов. Исследования в области звукоизоляции начались сравнительно недавно, примерно лет 20 назад, но изучение звукоизоляционных и звукопоглощающих характеристик материалов не проводилось.

        Шум — сочетание звуков различной частоты и интенсивности. С физиологической точки зрения шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека. Высокие уровни шума приводят к повышению нервного напряжения человека, вызывают раздражение и агрессию, снижают работоспособность и являются причиной возникновения различных заболеваний [5–8].
      К источникам шума в окружающей среде человека относятся: транспортные средства, водопровод, канализация, воздуховоды, техническое оборудование, бытовая техника и т. д.
Одной из главных характеристик уровня шума является уровень интенсивности звука L, который измеряется в дБ. Воздействие шума на организм человека зависит в большей степени от значения этой характеристики, и чем выше его значение, тем хуже последствия действия данного шума. Шум с уровнем звукового давления до 30–35 дБ привычен для людей и не беспокоит. Увеличение уровня шума до 40–70 дБ образует существенную нагрузку на нервную систему, что ведет к ухудшению самочувствия, и при длительном воздействии может стать причиной неврозов. Действие шума уровнем свыше 75 дБ может
привести к потере слуха — профессиональной тугоухости. Звуки, уровень которых превышает 120–130 дБ, вызывают болевое ощущение и повреждения слухового аппарата человека. При действии шума высоких уровней 140–160 дБ возможен разрыв барабанных перепонок, контузия и смертельный исход.
       Исследования показывают, что звукоизоляционные свойства современных зданий не всегда соответствуют нормативным требованиям по звукоизоляции, что вызвано не только недостаточной звукоизолирующей способностью ограждающих конструкций, но и увеличением мощности и количества источников шума [9–12]. Акустический климат помещений в основном определяется способностью ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий и т. д.) отражать или поглощать воздушный и ударный звук [13–15].

2. Обзор литературы


Согласно СНиП 23–3–2003. «Защита от шума» и СП 51.13330.2011. «Защита от шума и акустика залов» (Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003) звукоизоляция внутренних ограждающих конструкций определяется индексом изоляции воздушного шума RW, дБ и индексом приведенного уровня ударного шума (изоляция ударного шума) LW, дБ [16, 17].
Нормативные значения индексов меняются в зависимости от:
1. условий комфортности:
 высококомфортные условия,
 комфортные условия,
 предельно допустимые условия;
2. типа ограждающих конструкций:
 перекрытия,
 стены,
 перегородки;
3. их расположения и от общественного назначения здания (жилые дома, гостиницы, больницы, учебные заведения и т. п.) [18].

Обеспечение необходимого акустического комфорта зданий современного города возможно путем выполнения мер по защите от внешних и внутренних шумов. Защита зданий от шумов достигается следующими строительно-акустическими методами:

 рациональное архитектурно-планировочное решение здания;
 применение ограждающих конструкций, обеспечивающих нормативную звукоизоляцию;
 применение акустических экранов;
 применение звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов и конструкций;
 применение звукоотражающих и звукорассеивающих конструкций;
 применение глушителей шума в системах принудительной вентиляции и кондиционирования воздуха.

Среди перечисленных методов наиболее целесообразным способом защиты от шума является применение звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов вследствие их дешевизны, простоты устройства и монтажа [21–24].
По структурным признакам звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы и изделия
подразделяются на:
 пористо-волокнистые;
 пористо-ячеистые;
 пористо-губчатые [25].

    Как правило, в качестве звукоизоляционных материалов используют пористо-волокнистые материалы. Они обладают наибольшей степенью изоляции воздушного и ударного звука.
    По сырьевым признакам звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы разделяются на
четыре группы:
1. Материалы минерального происхождения (пеногипсовые, гипсовые и асбестоцементные
перфорированные плиты, минераловатные плиты и маты);
2. Материалы органического происхождения (пенополиуретан, пенополистирол пенополиэтилен,
винипор;
3. Композиционные материалы (состоят из двух слоев полиэтиленовой пленки, между которыми
находятся гранулы пенополистирола);
4. Материалы из металла (дюралюминиевые, перфорированные экраны и профили).

      Перечисленные признаки касаются технологических характеристик материалов и изделий и могут быть использованы при определении рецептуры материалов. Эффективность звукопоглощающих и звукоизоляционных материалов зависит от их физико-механических характеристик (динамического модуля упругости Ед, динамической жёсткости S' и коэффициента звукопоглощения α). Данные характеристики используются при выборе материала, расчете и проектировании изоляции воздушного и ударного звука ограждающих конструкций [26–28].
     Динамический модуль упругости Ед определяется при продольных колебаниях нагруженного образца по значению частоты колебаний, при которой амплитуда ускорения становится наибольшей (явление резонанса) [29,30]. Динамическая жесткость S' - отношение динамической силы к динамическому смещению. Показатель динамической жесткости S', Н/м3 определяется по формуле:
S' = F/S/∆d (1),
где
F — динамическая сила, действующая в направлении, перпендикулярном к поверхности образца, Н;
S — площадь образца для испытания, м2;
∆d — динамическое изменение толщины образца упругого материала, м [31].
Чем ниже величина динамической жесткости, тем выше эффективность звукоизоляции от ударного шума.
Коэффициент звукопоглощения α - отношение эквивалентной площади звукопоглощения образца к его площади. Звукоизоляционные материалы и изделия с коэффициентом звукопоглощения α≥0.8 в диапазоне низких (100–250 Гц), средних (315–1000 Гц) и высоких (1250–5000 Гц) частот отнесены к первому классу звукопоглотителей, которые обеспечивают максимальное снижение звукового давления. В тех же частотах коэффициент звукопоглощения для второго класса лежит в диапазоне α=0.4÷0.8, а для третьего — α<0.4. Чем ближе коэффициент звукопоглощения к 1, тем выше защитные качества материала [32]

 

3. Постановка задачи

 

     Целью является анализ и сравнение звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов, представленных на строительном рынке, по их физико-механическим, акустическим характеристикам, характеристикам пожарной опасности материалов, а так же другим отличительным характеристикам. Составление рекомендаций по выбору наиболее выгодного материала по показателям звукоизоляции и звукопоглощения, по показателям горючести, хорошо подходящего для защиты от определенного вида шума, удобного для монтажа и наиболее экономичного при сравнительно небольших затратах материала.

4. Основная часть

    Рассмотрим основные свойства и характеристики пористо-волокнистых звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов.

Таблица 1. Основные свойства и характеристики пористо-волокнистых звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов.

Звукоизоляция воздушных шумов
Материал
Стекловата —
волокнистый
теплоизоляционный
материал, 
изготавливаемый на
основе стекловолокна.
Благодаря большому
количеству пустот между
волокнами, которые
заполнены воздухом
стекловата обладает
хорошими

звукопоглощающими
свойствами.
Минеральная вата —
волокнистый материал,
имеющий структуру ваты
и изготавливаемый из
расплава горной породы,
металлургических
шлаков и их смесей.
Хаотично

расположенные волокна
под различными углами
друг к другу

обеспечивают хорошее
звукопоглощение.
Многослойная панель —
это многослойные
строительные
конструкции, состоящие
из одного или двух
покровных слоев и
утеплителя. Они
являются композитной
строительной

конструкцией, в которой
сочетаются свойства
всех используемых
материалов.
Коэффициент
звукопоглощения
0.8–0.85
0.87–0.95
0.7–0.9
Динамическая
жесткость, МН/м³
20
10–20
10–20
Динамический модуль
упругости, Па
1.24
1.26
18*104

при нагрузке 2 кПа
Индекс изоляции
уровня воздушного
шума, дБ
47
55-56
47-65
Плотность, кг/м³
13–85
35–160
110–140
Горючесть
НГ
НГ
Г1
Примечания
Обладает высокой
вибростойкостью, не
вызывает коррозию
контактирующих с ней
металлов, эластична,
негигроскопична.
Не вызывает коррозию
контактирующих с ней
металлов, имеет
биологическую и
химическую стойкость к
агрессивным веществам,
экологична, долговечна,
негигроскопична.
Долговечна, имеет
низкое влагопоглощение,
экологична, отсутствует
реакция на воздействие
химически агрессивных
веществ или
биологических факторов.
  Звукоизоляция ударных шумов
Материал
Пенополиэтилен — это
универсальный
теплоизоляционный
материал, который также
выполняет функции
гидроизоляции,

пароизоляции и
шумоизоляции.
Пробкорезиновая
подложка — смесь
гранулированной пробки
и синтетической резины.
Снижает шумы ударного
характера, а также гасит
вибрацию
электроприборов.
Битумно-пробковая
подложка — изготовлена
на основе крафт-бумаги с
битумной пропиткой и с
посыпкой пробковой
крошкой.
Коэффициент
звукопоглощения
0.5
0.85
0.7–0.95
Динамическая
жесткость, МН/м³
25
-
-
Динамический модуль
упругости, Мпа
0.5
-
-
Индекс изоляции
уровня воздушного
шума, дБ
54
37
63–65
Плотность, кг/м³
20–80
250
200–250
Горючесть
Г2
Г2
Г1
Примечания

Хорошо контактирует с
цементом, бетоном и др.
материалами,

неустойчив к
УФ-излучению, может
пропускать влагу, что
способствует появлению
плесени.

Необходима
дополнительная
влагоизоляция, иначе
под подложкой может
образовываться плесень.
Нет необходимости в
гидроизоляции, так как
пробковая поверхность
выводит излишнюю
влагу, высокая
пожаробезопасность.
 Изоляция структурных шумов
Материал
Стеклохолст —
экологически чистый
материал, который
создан из минерального
стекловолокна и
органических смол.
Виброакустический
герметик — это
виброизолирующий
материал,

предназначенный для
герметизации стыков и
соединений в
звукоизолирующих
конструкциях.
Эластомерные
материалы —
разработаны для
снижения уровня шумов
и вибраций, а также для
защиты помещений от
структурного шума,
поступающего извне.
Коэффициент
звукопоглощения
 0.85
 0.9
 0.8
Динамическая
жесткость, МН/м³
10–20
 -
 -
Индекс изоляции
уровня воздушного
шума, дБ
55
55-65
55
Плотность, кг/м³
25–50
 30
89–100
Горючесть
 Г2
 Г1
 Г1
Примечания
  
Устойчив к
УФ-излучениям, не
вызывает коррозии
металла.
Легко изменяют форму,
эластичны.
 
 

        Сведем основные показатели звукоизоляционных материалов в таблицу для простоты сравнения, выявления преимуществ и недостатков каждого материла. Таблица поможет выбрать материл по необходимому критерию. 

Таблица 2. Сравнение характеристик

Тип материала

Вид шума

α

RW, дБ

Плотность,

кг/м³

Горючесть

Стоимость
1м2(м3), руб

Стекловата

Воздушный

0.8–0.85

47

13–85

НГ

1800–2000

Минеральная вата

Воздушный

0.87–0.95

55-56

35–160

НГ

1500–3000

Многослойная
панель

Воздушный

0.7–0.9

47–65

110–140

Г1

1200–2600

Пенополиэтилен

Ударный

0.5

54

20–80

Г2

105–120

Пробкорезиновая
подложка

Ударный

0.85

37

250

Г2

70–80

Битумнопробковая
подложка

Ударный

0.7–0.95

63–65

200–250

Г1

122–140

Стеклохолст

Структурный

0.85

55

25–30

Г2

210–240

Виброакустический
герметик

Структурный

0.9

55–65

30

Г2

193–220

Эластомерные
материалы

Структурный

0.8

55

89–100

Г1

63–75

 

5. Заключение

 

      В ходе проведенной работы значения всех основных характеристик были сведены в таблицу, что облегчило сравнение материалов. Благодаря табличной форме записи упрощается и ускоряется процесс сравнения материалов, это позволяет быстро выявить наиболее подходящий материал по необходимым характеристикам. Основываясь на проведенном анализе и сравнении звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов по коэффициенту звукопоглощения α и индексу изоляции уровня воздушного шума RW, можно сделать заключение, что для защиты от воздушных шумов разумно использовать минеральную вату, от ударных шумов — битумно-пробковую подложку, а от структурных — виброакустический герметик в стыках, и стеклохолст – в стенах.

     По акустическим свойствам любая строительная конструкция характеризуется двумя параметрами: показателями звукоизоляции (определяется индексом изоляции уровня воздушного шума (RW, дБ)) и звукопоглощения (определяется коэффициентом звукопоглощения (α)). Следовательно, в первую очередь нужно обращать внимание на эти два показателя. Как уже говорилось ранее, чем ближе коэффициент звукопоглощения к единице, тем лучше его защитные качества, то есть при выборе звукоизоляционных материалов следует следить за тем, чтобы данный коэффициент как можно больше стремился к единице. Что касается индекса изоляции уровня воздушного шума, то его значения должны быть не ниже нормативных для каждого типа конструкции и ее расположения.

        Немаловажное значение при выборе материала имеет его безопасность. И, конечно, самую главную роль играет пожарная безопасность материала. Оценка безопасности материала проводится по нескольким характеристикам: горючесть, токсичность, воспламеняемость, дымообразуюшая способность и распространение пламени по поверхности. В свою очередь по горючести материалы делятся на горючие и негорючие. И так как негорючие материалы не имеют больше никаких характеристик, то следует очень трепетно отнестись к выбору горючих материалов (Г1, Г2, Г3, Г4), так как каждая группа горючести характеризуется определенным набором дополнительных параметров. ,

    Далее при выборе материала следует обратить внимание на удобство монтажа и цену материала. При рассмотрении этих параметров стоит руководствоваться имеющимся проектом и финансами, что каждый определят индивидуально.

 



Источник: http://Строительство уникальных зданий и сооружений. ISSN 2304-6295. 3 (30). 2015. 38-48
Категория: Мои статьи | Добавил: ECOAKUSTIK (2015-07-02)
Просмотров: 1131 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar