Звукоизоляция помещений сыпучими материалами
Все сыпучие материалы являются диссипативными средами и поэтому хорошо поглощают звук. Звуковые волны вызывают колебания частиц, а трение между ними гасит энергию звука в массиве среды, превращая ее в тепло.
Наиболее эффективно поглощение звуковых волн происходит в зернистых средах из зерен со щелевидными порами. Такой средой и является массив из вермикулита, обладающего чешуйчатой структурой.
Решение вопросов звукоизоляции – не простая задача. Проблема в том, что звук распространяется не только через воздух (воздушный шум), но и по конструкциям здания (структурный или ударный шум).
Основными показателями качества звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов являются:
- коэффициент звукопоглощения (отношение не поглощенной звуковой энергии к падающей), определяемый с помощью звукового интерферометра (ГОСТ 16297-80);
- реверберационный коэффициент звукопоглощения, определяемый в реверберационной камере (ГОСТ 26417-85);
- динамический модуль упругости, характеризующий вязко-упругие свойства материала.
К звукоизоляционным и звукопоглощающим относят те материалы, у которых коэффициент звукопоглощения не менее 0,2, а динамический модуль упругости – не более 15 МПа. Таким образом, очевидно, что чем больше коэффициент звукопоглощения и чем меньше динамический модуль упругости (не в ущерб прочности), тем выше качество материала для решения задач строительной акустики.
Для оценки качества, в таблице 1 приведены значения указанных показателей для некоторых материалов.
Таблица 1
|
Вид материала |
Коэффициент звукопоглощения |
Динамический |
|
Открытое окно (за единицу звукопоглощения условно принимают 1 кв.м. открытого окна) |
1 |
- |
|
Плиты древесно-волокнистые, мягкие |
0,4-0,8 |
1,4 |
|
Плиты минераловатные из базальтового или стеклянного волокна |
0,25-0,4 |
0,045-0,25 |
|
Специальные акустические плиты «Акмигран», «Аскорд» и др. |
0,7-0,9 |
0,5-1,0 |
|
Вермикулит вспученный |
0,7-0,8 |
1,8 |
|
Древесина |
0,06-0,1 |
Не используется как звукоизолирующий материал |
|
Кирпич |
0,032 |
Не используется как звукоизолирующий материал |
|
Пенополиэтилен |
0,24-.38 |
0,4-0,72 |
|
Пенополистирол |
0,15-0,35 |
0,5-1,3 |
|
Звукопоглощающая штукатурка на гипсовом связующем и вспученном вермикулите |
0,48-0,8 |
Не используется как звукоизолирующий материал |
Полное устранение шумов не возможно ни в одном помещении, но методы строительной акустики позволяют их значительно снизить.
Звукоизоляция межэтажных, чердачных и подвальных перекрытий
На рисунке 1 приведены схемы изоляции от ударного и воздушного шумов при устройстве современных «плавающих» и классических деревянных полов.
Для деревянных полов по лагам или полов из ГВЛ по деревянной обрешетке можно применять вермикулит мелкой (0,5-2 мм.), средней (2-5 мм.) и крупной (5-8 мм.) фракций. Толщина слоя зависит от высоты лаг 3 и толщины звукоизолирующих прокладок 4. Для звукоизоляционных целей толщина вермикулитовой засыпки 7 должна быть не менее 5 см. Если одновременно решается задача утепления пола, то толщину следует увеличить по крайней мере до 8 см. и более, в зависимости от температурного режима в нижнем помещении.
Рисунок 1 Схема звукоизоляции перекрытий
1-перекрытие; 2-стена; 3-лага; 4-звукоизолирующие прокладки; 5-доска пола или ГВЛ; 6-пароизоляция;
7-:звукопоглощающий материал; 8- стяжка из легкого бетона или ГВЛ
Необходимо также помнить о пароизоляции перекрытия.
При устройстве «плавающих» полов с выравнивающей стяжкой из легкого бетона 8, применяют керамзитовый гравий (фр. 5-10 мм.) или керамзитовый песок (фр. 1-5 мм.). Если полы выполняют из ГВЛ по технологии Кнауф, - то только керамзитовый песок, играющий в таком случае роль «сухой» выравнивающей стяжки. Толщина слоя кермзитовой засыпки 7 – 4,5-10 см. и более.
Для увеличения эффективности шумозащиты, выравнивающую стяжку 8 можно приготовить из легкого бетона на основе керамзита, вермикулита или их композиции (см. «Легкие бетоны и бетонные смеси»), что также дополнительно увеличит термическое сопротивление «плавающего» пола, уменьшит его теплоусвоение и сделает пол более теплым.
Толщина звукоизолирующих прокладок 1-2 см. Их нарезают в виде полосок из пенопласта плотностью не менее 25 кг/куб.м. или из базальтовой минплиты, плотностью 100-200 кг/куб.м. Прокладки должны устанавливаться не только под лагами или обрешеткой, но и по торцам лаг и по периметру стен в местах сопряжения с досками пола, листами ГВЛ или со стяжкой «плавающего» пола. Лучше, если прокладки будут сплошными, без разрывов.
Рассмотренные конструктивные решения позволяют значительно снизить как воздушный, так и ударный шумы.
Для воздушного шума снижение индекса звукового давления составляет:
- в низкочастотных октавах (до 250 Гц) - на 5-10 Дб;
- в среднечастотных октавах (до 1000 Гц) - на 10-20 Дб;
- в высокочастотных октавах (до 10000 Гц) - 20-40 Дб
Для ударного шума снижение индекса звукового давления, в зависимости от поверхностной плотности несущего перекрытия, составляет 18-24 Дб в диапазоне частот 150-350 Гц.
Эти результаты можно считать очень хорошими, если к помещениям не предъявляются особые, повышенные требования по звукоизоляции. Если такие требования предъявляются (концертные залы, студии звукозаписи и т.п.), то прибегают к специальным методам и средствами звукозащиты.
Звукоизоляция ограждающих конструкций, межквартирных и межкомнатных перегородок
Ограждающие конструкции зданий, как правило, обеспечивают достаточную шумоизоляцию: чем массивнее стена, тем лучше звукоизоляция. Но, если возникает такая проблема, то понизить внешние шумы в помещении можно путем оштукатуривания стен (в том числе и внутренних перегородок) специальными растворами на основе цемента, гипса и мелкого вермикулита в качестве пористого заполнителя.
Штукатурки на основе вермикулита легко наносятся, хорошо сцепляются с поверхностью и затираются, не дают усадочных трещин. Реверберационные коэффициенты звукопоглощения в зависимости от вида , плотности и толщины штукатурки - от 0,37 до 0,83.
В таблице 2 дана рецептура и свойства акустического штукатурного раствора на основе гипса и вермикулита, фракции 0,5-1 мм.
Таблица 2
|
Соотношение гипс/верм. по объему |
Объемный вес, кг/куб.м. |
Прочность на сжатие, кг/кв.см |
Коэф.звукопогло-щения в частотах 500- 2000 Гц |
Коэффициент теплопроводности Вт/м.К |
Применение |
|
1:3 |
300-350 |
2-3,5 |
0,5-0,8 |
0,1-0,11 |
внутри помещений |
Затворение сухой гипсо-вермикулитовой смеси необходимо производить с добавлением в воду замедлителей схватывания (известь, обойные клеи КМЦ, МЦ и др.) в объеме 2-3% от веса вяжущего.
На рисунке 2 показан график изменения реверберационных коэффициентов звукопоглощения гипсовой акустической штукатурки в полосах частот от 63 до 8000 Гц при толщине слоя 2 см.
Рисунок 2 График изменения реверберационных коэффициентов звукопоглощения в полосе частот от 63 до 8000 Гц
Из графика хорошо видно, что гипсо-вермикулитовые штукатурки наиболее эффективны в полосе частот от 250 до 4000 Гц. Эта как раз та зона звукового частотного диапазона, которая наиболее сильно воспринимается человеческим ухом.
В таблице 3 приведены составы и свойства акустических штукатурных растворов на основе цемента и вермикулита, фракции 0,5-2 мм.
Таблица 3
|
Соотношение: цемент/песок/известь/верми-кулит (по объему) |
Объемный вес, кг/куб.м. |
Прочность на сжатие, кг/кв.см. |
Коэф. звукопогло-щения |
Коэф. теплопрово- дности Вт/м.К |
Примечание |
|
1:0:0:4 |
550-600 |
17-20 |
0,37-0,45 |
0,14 |
Внутр. |
|
1:0:2:6 |
585-600 |
7,2-8 |
0,4-0,45 |
0,16 |
Внутр. |
|
1:0:3:8 |
560-580 |
5,1-6,5 |
0,42-0,48 |
0,14 |
Внутр. |
|
1:0,5:0:2 |
1060-1090 |
40-45 |
0,27-0,37 |
0,25 |
Наружн. |
Наряду с шумоизоляцией, увеличивается и термическое сопротивление ограждающих конструкций, что позволяет повысить комфортность помещения.
Особенно актуально применение акустических штукатурных покрытий для повышения звукопоглощающей способности межкомнатных и межквартирных перегородок.
Такие штукатурки обладают достаточной для внутренних стен прочностью и дают значительный эффект в подавлении их звукопроницаемости.
Штуракурные акустические растворы применяют при устройстве деревянных однослойных и двухслойных перегородок (наносятся по драни), перегородок их кирпича, газо-пенобетонных блоков, из гипсобетонных прокатных или пазогребневых плит и т.д.
Дополнительные меры устранения шумов в жилых и офисных помещениях
Ограждающие конструкции и перегородки не должны иметь сквозных щелей и трещин. В случае возникновения щелей и трещин их необходимо заделывать акустическими составами на всю глубину.
Пол на звукоизоляционных прокладках не должен иметь жестких связей (звуковых мостиков) с перекрытиями, стенами и другими конструкциями здания, а плинтусы следует крепить только к полу или только к стене.
Если стены и перегородки монтируются с жесткой связью между элементами на металлическом или деревянном каркасе, то величина промежутка между перегородочными элементами конструкции должна быть не менее 4 см.
Для увеличения звукоизоляции двойных стен и перегородок можно рекомендовать следующие меры:
- увеличение толщины промежутка между элементами двойной конструкции;
- устранение жесткой связи между элементами двойной конструкции, а также с конструкциями, примыкающими к стенам и перегородкам (через прокладки);
- применение деревянных каркасов;
- заполнение промежутка мягкими звукопоглощающими материалами, с оставлением небольшой (10-15 мм) воздушной прослойки.
Для увеличения изоляции воздушного шума стеной или перегородкой, выполненной из железобетона, пенобетона, кирпича и т.п., целесообразно применять оштукатуривание акустическими штукатурками или дополнительную обшивку листовым материалов с относом листа от стены (с зазором).
Рисунок 3. Схема звукоизоляции мест примыкания перегородок к потолку и стенам
1-перекрытие; 2-акустическая штукатурка; 3-звукогюглощаюшая прокладка; 4-псрегородка
Стыки между внутренними ограждающими конструкциями, а также между ними и другими примыкающими конструкциями должны быть заделаны акустическим растворами или герметиками.
Перегородки, опирающиеся на несущие конструкции перекрытия, должны устанавливаться на уплотнительно - выравнивающие материалы (цементно-песчаный раствор, обладающий акустическими свойствамии. В местах их примыканий к потолку должно быть предусмотрено применение герметизирующих материалов.
Схема такого стыка показана на рисунке 3. Примыкание перегородок к наружным и внутренним стенам должно решаться аналогично.
Сопряжение несущих элементов внутренних стен с наружными стенами должно осуществляться с заведением внутренней стены в паз или в стык между элементами наружной стены и устройством замоноличенного стыка, исключающего образование сквозных трещин.
При монтаже перекрытий стыки между сборными элементами междуэтажного перекрытия следует замоноличивать акустическим раствором, исключающим образование сквозных трещин и располагать в стыке уплотняющие прокладки из герметизирующих материалов, рисунок 4.
Рисунок 4. Схема звукоизоляции стыка плит перекрытий.
1.3-плиты перекрытий; 2-акустический раствор; 4-герметик
Листы обшивок каркасных перегородок должны иметь такие размеры, чтобы в местах примыканий перегородки к стенам и перекрытиям оставался зазор между обшивкой и стенами или перекрытиями шириной 10 мм. Зазор необходимо заполнять нетвердеющими герметизирующими мастиками.
Горизонтальные элементы каркаса (обвязка) внизу и наверху должны крепиться к несущим частям перекрытий через уплотняющие прокладки в виде полос из пористой резины или другого мягкого полимерного материала. Также должны крепиться к стенам боковые стойки каркаса.
Трубы отопления, водоснабжения и т.п. должны пропускаться через междуэтажные перекрытия и межкомнатные стены в мастичных гильзах из пористых упругих материалов, допускающих температурные перемещения труб без образования сквозных щелей, рисунок 5.
Можно устанавливать трубы с компенсаторами температурных деформаций, исключающими нарушение монолитной заделки труб в несущих элементах перекрытий и в стенах. Монолитная заделка выполняется безусадочными акустическими растворами.
Полости в панелях внутренних стен, предназначенные для соединения труб замоноличенных стояков отопления, должны быть заделаны безусадочным акустическим раствором.
Рисунок 5. Схема звукоизоляции пропуска трубы через перекрытие
1-стена; 2-перекрытие; 3-звукоизоляционный материал; 4-выравнивающая стяжка из раствора; 5-акустический раствор; 6-труба;
7-мастичная гильза
Скрытая электропроводка в стенах и перегородках должна располагаться в отдельных для каждого помещения каналах или штрабах. Полости для установки распаячных коробок и штепсельных розеток не должны быть сквозными. Если сквозные отверстия обусловлены конструкцией стены, то свободную часть полости заполняют звукопоглощающим материалом и заделывают гипсовым или другим акустическим раствором.
Рисунок 6. Схема выпуска проводов из перекрытия к потолочному светильнику I -перекрытие; 2-канал для провода;
3-крепление светильника; 4-акустический раствор
Выпуск проводов из перекрытий к потолочному светильнику также следует заделывать не высыхающим герметиком или акустическим раствором, рисунок 6.