Акустические материалы и изделия 1 Акустическими называются

Акустические материалы и изделия 1

Акустическими называются материалы, способные уменьшать, энергию звуковой волны, снижать уровень громкости внутреннего или внешнего звука. Звук — это восприятие ухом упругих механических колебаний и волн, возникающих в среде под влиянием принудительных воздействий. 2

Человеческое ухо воспринимает звук лишь при его силе не ниже некоторой минимальной величины, называемой порогом слышимости. Порог слышимости различен для низких, средних и высоких частот. Наиболее чувствительно человеческое ухо к колебаниям с частотами в области 1000. . . 3000 Гц, когда порог слышимости достигает интенсивности звука. 3

За реальный уровень громкости полагают величину, пропорциональную логарифму отношения силы данного звука к силе звука на нулевом уровне, выражаемую в белах (Б) или децибелах (д. Б). Например, шопот— 10 д. Б, тихий разговор — 40 д. Б, улица с нормальным движением— 60, а с шумным — 70 д. Б, грузовой автомобиль — 90 д. Б, авиационный мотор— 120 д. Б, болевой порог— 140 д. Б. 4

Для большинства зданий задача акустики, акустического благоустройства заключается в снижении уровней внешних шумов до допустимого при относительном режиме тишины в помещениях производственных, учебных, жилых, культурно-бытовых и других зданий. 5

Для зданий общественного назначения важно также обеспечить в основных помещениях хорошую слышимость и разборчивость, а в музыкальных помещениях — еще и естественность звучания инструментов и голоса. Решение этих задач осуществляется комплексом конструктивных, планировочных и предупредительных мероприятий. 6

Главным из них служит правильное назначение строительных материалов в конструкциях, особенно в ограждающих (стены, перегородки), междуэтажных перекрытиях и кровельных покрытиях. Выбор материалов основан на их различной способности к задержанию (поглощению) звуковой волны, которая может распространяться как в воздухе, так и в твердых телах и жидкостях. 7

Скорость звука в воздухе приблизительно равна 340 м/с, в воде— 1450 м/с, а в твердых телах еще выше: в кирпичной кладке — 2000 м/с, бетоне — 4000 м/с, металле — свыше 5000 м/с. На пути воздушного переноса звука устанавливаются преграды из звукопоглощающих материалов и конструкций. Сложнее преграды установить на пути материального (ударного), переноса звука, например при устройстве междуэтажных перекрытий. 8

Чаще всего воздушные и ударные переносы шумов совмещаются, особенно в современных зданиях, выполняемых из сборного железобетона, обладающего малым звукопоглощением, и имеющих щели, неплотности и отверстия, а при тонких конструкциях — способные еще и к изгибным колебаниям. 9

С увеличением массы ограждения улучшается поглощение звука, так как массивное ограждение труднее перевести в изгибное колебание под влиянием волнового звукового давления. Но с увеличением массы ограждения прирост звуковой изоляции происходит медленно. 10

Так, например, если при массе перегородки 100 кг звукоизоляция составляет 40 д. Б, то при массе 200 кг — 44 д. Б, при 300 кг — 48 д. Б. Для дальнейшего снижения шума потребуется устраивать либо очень тяжелые однородные ограждения, либо заменять их ограждениями из двух стенок со сплошными воздушными прослойками (без жестких связей между стенками), переходить к слоистым конструкциям. 11

Для борьбы с шумом и переносом звука используют звукопоглощающие (активно поглощающие звук) и звукоизоляционные (снижающие уровень шума) материалы. Ниже рассмотрены основные разновидности этих материалов. Они могут быть отделочными и прокладочными. 12

Отделочные материалы частично поглощают звук внутри помещений, например промышленных цехов или технических устройств, например вентиляционных воздуховодов. 13

Отделочные звукопоглощающие материалы также оптимизируют условия слышимости в помещениях, например в зрительных залах, лекционных аудиториях, радиовещательных студиях. 14

Большая или меньшая часть звуковых волн обычно отражается от конструкций, выполненных из отделочных звукопоглощающих материалов. В результате в помещении сохраняется звучание даже после прекращения действия источника звука. Такое явление называется реверберацией. 15

Прокладочные материалы используют под упругими полами междуэтажных перекрытий, предохраняя тем самым помещения от распространения материального (ударного) переноса звука. Нередко эти материалы комбинируют с отделочными. 16

Звукопоглощающие материалы разделяют по разным признакам. Чаще других признаков принимают характер поглощения звука, вид и технологию изготовления, характер поверхности изделий. Все эти материалы обычно являются также отделочными, поскольку способствуют созданию внешней архитектурной выразительности помещений. 17

По характеру поглощения звука материалы разделяют на пористые, мембранные и перфорированные. Наиболее распространенными являются пористые. 18

Звуковая энергия поглощается в этих материалах в основном за счет трения частиц воздуха в порах и капиллярах, весьма развитых и различных по диаметру. С повышением пористости увеличивается звукопоглощение, хотя имеется некоторый предел пористости (около 80%), выше которого звукопоглощение не возрастает и даже имеется тенденция к его снижению. 19

Важен также размер диаметра пор. При малых размерах пор проникновение звуковой энергии в толщу материала затруднено, а звукопоглощение оказывается незначительным. Оптимальным может быть принят диаметр пор до 1 мм. 20

При мембранном типе материала сила звука снижается вследствие затраты энергии на вынужденное колебание достаточно массивных и жестких мембран плиты, фанерные листы, плотный картон, некоторые ткани. 21

Перфорированные панели и другие материалы имеют отверстия, в которых задерживается воздух, создающий тормоз на пути воздушного переноса звука, что создает лучший эффект звукопоглощения. 22

К звукопоглощающим материалам, отличающимся между собой внешним видом и технологией изготовления, относятся плитные, рулонные и комбинированные. 23

По характеру поверхности изделий эти материалы разделяются на плиты с естественной фактурой, с порами и раковинами, с рифленой поверхностью, с перфорированной поверхностью, т. е. с отверстиями одного или разного диаметра, расположенных симметрично или бессистемно. 24

Независимо от разновидностей звукопоглощающего материала они имеют некоторые общие признаки: их коэффициент звукопоглощения не должен снижаться ниже 0, 20 при низких частотах звука и ниже 0, 40 при средних частотах. Они должны быть достаточно огнестойкими, противостоять гниению и не должны выделять химических веществ и неприятного запаха. 25

Их средняя плотность не должна быть выше 300. . . 400 кг/м 3. Немаловажное значение имеют декоративные свойства и цвет звукопоглощающих материалов, поскольку они, как правило, служат и для архитектурной отделки помещений (чем, кстати, существенно отличаются от других пористых материалов — теплоизоляционных). 26

Эти материалы при выполнении своей основной функции — поглощение звука — реагируют на частотность его колебания. С увеличением частотности звукопоглощение пористым материалом увеличивается, а при низких частотах повышенный эффект приносят сплошные воздушные прослойки (зазоры) размером 7. . . 10 см между стенками. 27

Звукоизоляционные материалы применяют для изоляции помещений от распространения материального (ударного) переноса звука. В отличие от звукопоглощающих эти материалы остаются практически в скрытом от взора состоянии в виде прокладочных слоев в конструкциях. 28

Их помещают обычно в конструкциях внутренних стен (перегородок) и междуэтажных перекрытий зданий. Они располагаются между наружными оболочками (панелей, щитов и др. ). находясь в свободном (не сжатом) или даже подвешенном состоянии (например, подвешенные маты). 29

Возможно и некоторое обжатие звукоизолирующей прослойки, например, между несущими панелями потолка и конструкцией пола на упругом основании. 30

Звукоизоляция всегда связана с характером конструкции, а не только со структурой и свойством материала, как в случае звукопоглощения. Она не остается постоянной при изменении структуры конструкции, ее размеров и массы, жесткости связей в конструкции, характера контакта и опирания элементов конструкции. 31

Если конструкции однородные, например в виде сплошной плиты, способной под влиянием звукового давления и колебаний звука совершать колебательные движения всей своей массой, то, как отмечалось выше, звуковая изоляция возрастает с увеличением массы однородной конструкции. 32

Это возрастание происходит медленно, пропорционально десятичному логарифму ее массы. Если конструкции неоднородны, состоят из двух или большего числа оболочек, с инородными прослойками между ними, то колебания каждой оболочки под влиянием звуковой волны отличаются и они постепенно «гасятся» в конструкции. 33

Гашению звука и шума способствуют прослойки из инородного материала в виде зернистых засыпок, волокнистых и пористых плит или в виде воздушных сплошных прослоек. Важно также, чтобы отсутствовали жесткие связи между стенками, разделенными прослойками, так как они тогда колеблются как одно целое и эффекта гашения звука не произойдет. 34

Именно поэтому применение ограждений из плит или блоков с обычными пустотами (а не в форме резонаторов) не увеличивает звукоизоляции, которая, как и в других жестких конструкциях, определяется только массой ограждения. 35

Хороший эффект звукоизоляции дают слоистые конструкции, формируемые из нескольких слоев различных материалов, значительно отличающихся между собой плотностью и жесткостью. 36

Важной характеристикой качества прокладочного материала является его жесткость, которая, во-первых, призвана компенсировать отсутствие жестких связей между стенками в неоднородных конструкциях, а вовторых, больше погасить ударных звуковых колебаний. 37

Другой характеристикой звукоизоляционного материала является деформативность — способность материала сжиматься под определенной нагрузкой. 38

Звукоизоляционными акустическими материалами служат: полужесткие минераловатные и стекловатные маты и плиты на синтетической связке древесно-волокнистые изоляционные и асбестоцементные изоляционные плиты (последние используют в местах опирания конструктивных элементов перекрытий на стены зданий). 39