Важной задачей современного строительства гражданских зданий является создание комфортного акустического климата в помещениях раз- личного назначения. Акустический климат в помещении в значительной степени определяется способностью ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий и т.п.) изолировать воздушный и ударный звук, а условия слухового восприятия речи и музыки (особенно важно для ряда общественных зданий) — способностью поглощать звук ограждающими поверхностями. Для решения данной проблемы целесообразно применение звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов.
Наибольшей степенью изоляции воздушного и ударного звука обладают пористо-волокнистые материалы со сквозной пористостью — маты и плиты из минерального и стеклянного волокна (диаметр волокна 5–7 мкм), используемые в составе ограждающих конструкций, меньшей степенью — пористо-ячеистые материалы с замкнутой пористостью: пенополивинилхлорид (ПВХЭ), пенополиуретан, полистирол и т.п.
Пористо-волокнистые материалы также весьма эффективны при использовании в целях звукопоглощения в составе облицовки ограждающих поверхностей и специальных акустических конструкций (например, подвесные потолки).
Эффективность применения звукопоглощающих и звукоизоляционных материалов зависит от их физико-механических характеристик (динамического модуля упругости Е д, динамической жесткости S ’1 и коэффициента звукопоглощения a).
Характеристики динамический модуль упругости и динамическая жесткость 1 используются при выборе материала, расчете и проектировании изоляции воздушного и ударного звука ограждающими конструкциями; коэффициент звукопоглощения (КЗП) — при выборе материала, расчете и проектировании акустики помещений (аудитории, конференц-залов, офисов, кинозалов и т.д.).
Согласно СНиП 23-З-2003 «Защита от шума и акустика» звукоизоляция ограждающих конструкций воздушного шума оценивается индексом изоляции воздушного шума R ’ w , дБ, а ударного шума — индексом приведенного уровня ударного шума
Звукоизоляция междуэтажных перекрытий с конструкцией «плавающего» пола
Как показывает практика, во многих случаях единственным наиболее эффективным решением повышения звукоизоляции междуэтажных перекрытий является применение конструкции пола по упругим прокладкам («плавающего» пола).
Сборная или монолитная «плавающая» стяжка основания пола служит эффективным средством по улучшению тепло- и звукоизоляционных свойств конструкции. Преимущество «плавающей» стяжки состоит в том, что она может быть уложена при полной ее изоляции от вертикальных ограждающих конструкций, за счет этого исключается возможность структурной передачи звука через вертикальные конструкции, что особенно важно в каркасных и монолитных зданиях.
При правильном выборе поверхностной плотности стяжки, типа материала прокладки и величины его приведенной динамической жесткости, а также покрытия пола, можно добиться наибольшей звукоизоляции конструкции. При этом надо исходить из следующих условий: —соотношение поверхностной плотности конструкции пола и несущей части перекрытия должно составлять 1:3–1:4; —резонансная частота (собственная) «плавающего» пола f 0 2 должна быть ниже 90 Гц, поскольку улучшение изоляции ударного шума несущей конструкции перекрытия за счет пола начинается с данной частоты. Она должна быть по возможности ниже нормируемого диапазона частот 100–3150 Гц; —динамический модуль упругости материала изоляционного слоя должен быть Е д < 10 • 105 Н/м2 (Па)
Оценка индекса приведенного уровня ударного звука конструкции междуэтажного перекрытия
1. Определяем поверхностную плотность несущей конструкции перекрытия m 1, кг/м2, по формуле
m 1 = ρ1 h 1 , (1) где ρ1 — плотность бетона, кг/м3; h 1 — толщина сплошной плиты или приведенная толщина в случае плиты с пустотами, м.
2. Определяем индекс приведенного уровня ударного шума несущей части перекрытия L 0 nw дБ, по табл.1 либо по формуле L 0 nw = 164 – 35 Lg( m 1/ m 0) , (2)
где m 0 — опорная поверхностная плотность: m0 = 1 кг/м2. С учетом косвенной передачи звука к значению L 0 nw , полученному в пункте 2, добавляем 2 дБ.
3. Устанавливаем тип стяжки, ее толщину ( h 2) и плотность ρ2.
4. Определяем поверхностную плотность пола m 2, кг/м2, по формуле
m 2 = ρ2 h 2 , (3) где ρ2 — плотность материала пола, кг/м3; h 2 — толщина пола, м.
5. Определяем нагрузку на упругую прокладку σ, Н/м2, по формуле σ = ( m 2 + σ н ) , (4) где σ н — нормативная (расчетная) нагрузка на перекрытие. (Для жилых зданий σ н = 150 кг/м2). 6. По таблицам 1,2 выбираем материал для упругой прокладки.
В качестве упругой прокладки целесообразно использовать минераловатные плиты плотностью от 75 до 125 кг/м3, толщиной 20–50 мм.
В зависимости от величины нагрузки определяется динамический модуль упругости материала, его относительная деформация и приведенная динамическая жесткость. Значение Lnw можно также определить, используя зависимость его от величины индекса улучшения изоляции ударного шума Δ LwR для «плавающего» пола, полученную на основе анализа результатов исследований (рис. 2).
С точки зрения изоляции воздушного шума конструкция «плавающего» пола менее эффективна и позволяет улучшить звукоизоляцию перекрытия не более чем на 4–5 дБ.
7. В соответствии с полученными значениями S ’ и поверхностной плотностью пола определяем с помощью графиков, показанных на рис. 1, значение Δ LwR индекса улучшения изоляции ударного шума междуэтажным перекрытием за счет устройства пола.
8. Определяем индекс приведенного уровня ударного шума перекрытием в целом Lnw , дБ, по формуле Lnw = L 0 nw – k Δ LwR , (5) где k — коэффициент, характеризующий влияние несущей части перекрытия из сплошных железобетонных плит, k = 0,9 — то же, из многопустотных железобетонных плит; k = 0,8 — то же, из ребристых железобетонных плит.
Процесс прохождения звука через звукопоглощающий материал сопровождается затуханием, вызванным тремя различными механизмами: снижением уровня звука из-за затухания при распространении внутри слоя; снижением уровня за счет отражения звука от передней поверхности слоя материала и, наконец, снижением за счет отражения от задней поверхности материала.
