Строительные материалы и изделия

АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Общие сведения. Акустика (греч. — слушающий) — наука

о звуке. Строительная акустика решает проблемы обеспечения нор­мального звукового режима в помещениях самого разного назначения. Главная задача современной строительной акустики — снижение уровня шумового загрязнения помещений.

Шумами называют звуки, вызываемые различными причинами, но не несущие полезной информации. Шумы оказывают негативное воздействие на психическое и физическое состояние человека. Сни­жение уровня шумового загрязнения среды, в которой находится человек,— важная медико-биологическая и социальная задача.

Слышимые звуки — звуки с частотой v = 16...20 000 Гц; кроме того, существуют не воспринимаемые ухом, но воздействующие на психику человека инфразвуки (v < 16 Гц) и ультразвуки (v > 20 000 Гц).

Звуки в воздухе распространяются в виде звуковой волны (перио­дического сгущения и разрежения воздуха). Силу звука в акустике принято характеризовать уровнем силы звука в децибелах (/„) — десяти­кратным логарифмом отношения данной силы звука (1) к пороговой силе звука (минимальной слышимой ухом) (70). Расчет уровня силы звука, дБ, производят по формуле:

(логарифмическая шкала взята для более наглядного представления о' ■громкости звука). Уровни силы звука, дБ, некоторых видов шумо# составляют:

Допустимые уровни силы шумов в различных помещениях норми­руются в СНиПе.

Усиление интереса к проблеме звукоизоляции помещений вызвано несколькими причинами. В жизни человека появляется все больше механизмов и аппаратов, являющихся источниками шума, урбанизация привела к скученности людей, и наконец, чисто строительная причина — уменьшение толщины и массы ограждающих конструкций зданий приводит к снижению их звукоизолирующей способности.

На рис. 17.5 представлена схема взаимодействия ограждающей конструкции с энергией падающего на нее звука (Епт): часть энергии отражается от поверхности конструкции,

{Етр), часть энергии поглощается конст­рукцией (Еиог) и часть проходит сквозь нее (Епр). Соотношение значений этих энергий в основном зависит от двух факторов:

• характера поверхности материала конструкции;

• степени упругости и массы материал а конструкции.

С точки зрения улучшения акустиче­ского климата помещения и внешней сре­ды желательно, чтобы максимум звуковой энергии поглощался ограждающей конст­рукцией, а не отражался и не проходил через нее.

Помимо воздушных шумов, распростра­няющихся по воздуху, существуют шумы ударные. Они возникают в результате удар­ных и вибрационных воздействий на стро­ительную конструкцию и распространяют­ся по материалу конструкций.

Радикальной мерой устранения шумов является ликвидация источников шума, но это возможно далеко не всегда. Поэтому

стремятся снизить уровень шума с помощью конструктивно-планиро­вочных решений и применения акустических материалов.

Акустическими материалами называют материалы, способные по­глощать звуковую энергию, снижая уровень силы отраженного звука и препятствуя передаче звука по конструкции. По этому признаку акустические материалы делят на звукопоглощающие и звукоизоляци­онные.

Звукопоглощающие материалы имеют большое количество откры­тых, сообщающихся друг с другом пор, максимальный диаметр которых не превышает обычно 2 мм (общая пористость таких материалов более 75 %). Звукопоглощающие материалы имеют волокнистое, зернистое или ячеистое строение; их плотность, как правило, не превышает 500 кг/м3. Звук попадает в поры материала и, проходя по ним, передает свою энергию материалу. Он преобразует звуковую энергию в тепловую в результате потерь на внутреннее трение в стенках пор или волокон материала.

Эффективность звукопоглощающих материалов оценивается коэф­фициентом звукопоглощения а, вычисляемым как отношение погло­щенной энергии к общему количеству энергии, падающих на материал звуковых волн

■ . . . . t О — ЕпоТ/Дид. . . _ _ ■ -:

К звукопоглощающим относят материалы с а > 0,4 (а = 1 для открытого окна).

Первыми материалами, применявшимися для поглощения звука, были ткани, ковры, меховые шкуры, которыми обивали стены и покрывали полы. Для обеспечения нужной акустики в театрах исполь­зовали бархатные портьеры и обивки кресел.

В современном строительстве в роли эффективных звукопоглоща- ющих материалов используются минераловатные плиты, специально формуемые для акустических целей. Такие плиты размером ЗООхЗООх х 20 мм под названием «Акмигран» используют для устройства звуко­поглощающих потолков в общественных и производственных зданиях. Коэффициент звукопоглощения таких плит 0,6...0,7.

Другой не менее распространенный вид акустических плит — пер­форированные гипсовые плиты обычно размером 600 х 600 х 8,5 мм. С обратной стороны гипсовые плиты имеют звукопоглощающий слой из нетканого полотна, гофрированной бумаги, минеральной ваты (рис. 17.6).

Для улучшения акустических свойств помещений применяются специальные штукатурки (см. § 11.8) на пористых заполнителях; ко­эффициент звукопоглощения у них 0,25...0,4. Такая штукатурка ис­пользована, в частности, для стен зрительного зала театра Российской 328

а — в виде сплошного слоя; б ~~ в виде штуч­ных (полосовых) прокладок; 1— покрытие, по­ла; 2 — конструкция пола; 3 — звукоизоля­ционный материал; 4 — несущий элемент пе­рекрытия

армии в Москве (для сравнения драпировки и ковры имеют а =0,3...0,6).

Следует отметить, что большинство звукопоглощающих материалов в силу своего строения гигроскопичны и не водостойки (так, например, коэффициент размягчения «Акмиграна» < 0,5), поэтому их необходимо предохранять от увлажнения.

Звукоизоляционные материалы применяют для снижения уровня ударных и вибрационных шумов, передающихся через строительные конструкции. Они представляют собой упругие материалы волокни­стого строения (например, минераловатные плиты), эластичные газо­наполненные пластмассы и резиновые прокладки (рис. 17.7). Механизм действия таких материалов также заключается в переводе энергии “колебаний-

“звукшБіх_кшебаний~в“тепловую знергин)_втїезулБтате_внуіреннеш“ трения деформируемых элементов материала (например, волокон) или упругих деформаций самого материала (резиновые прокладки). Для эффективной работы динамический модуль упругости звукоизоляци­онных материалов не должен превышать 1,0...2,0 МПа (для сравнения модуль упругости бетона и кирпича * 104 МПа).