Секция: Строительство и архитектура

Подсекция: Современные строительные материалы

Захаренко З. Н., Пантюхов О. Е., Яшина Т. В., Долгачева М. Н.

Белорусский государственный университет транспорта

Исследование влияния пористой структуры слоев

на показатель звукоизоляции материалов,

используемых в строительстве

Акустические материалы в строительстве применяются для снижения ударного шума в качестве прокладок в конструкциях перекрытий, для улучшения звукового комфорта путем внутренней отделки и акустической облицовки. Акустические материалы условно подразделяются на звукопоглощающие и звукоизолирующие. К звукопоглощающим относятся материалы с волокнистой, зернистой и ячеистой структурой. Общей их особенностью является низкая плотность. Звукоизолирующие материалы предназначены для ограждения от шума. Чем массивнее преграда, тем эффективнее защита от шума. Тенденция к ресурсосбережению подталкивает исследователей разрабатывать акустические конструкции как можно меньшей массой. Поэтому разработка слоистых акустических конструкций является в настоящее время актуальным (1).

Представляет интерес экспериментально изучить влияние структуры слоев конструкции на показатель звукоизоляции. В качестве объектов исследований были предложены конструкции, состоящие из следующих слоев: волокнистого холста (ρ = 80 кг/м³) типа ”ТИМС”, базальтового картона (ρ = 250 κг/м³), эластичного пенополиуретана и металлизированной влагожиростойкой бумаги. Коэффициент звукопоглощения измерялся с помощью акустического интерферометра по ГОСТу 16297-80. Оценка показателя звукоизоляции осуществлялась по специальной методике путем использования приставки к акустическому интерферометру. Измерения проводились в диапазоне октавных частот 250-2000 Гц.

В таблице приведены результаты экспериментальных значений звукоизоляции и коэффициента звукопоглощения для однослойных конструкций.

Таблица

Результаты измерений показателя звукоизоляции

и коэффициента звукопоглощения однослойных конструкций

Образец	Среднегеометрическая частота, Гц
	250	500	1000	2000
Эластичный пенополиуретан 1 слой	0,5/0,45*	0,0/0,22	1,0/0,07	1,0/0,10
2 слоя	1,3/0,29	0,9/0,15	1,7/0,16	1,3/0,80
3 слоя	1,5/0,49	1,0/0,30	2,5/0,36	2,0/0,64
4 слоя	1,7/0,51	2,0/0,28	2,9/0,54	2,7/0,44
5 слоев	2,2/0,34	2,3/0,33	3,7/0,74	3,7/0,31
Волокнистый холст 1 слой	1,5/0,03	2,5/0,20	2,0/0,10	2,5/0,20
2 слоя	3,0/0,13	4,0/0,06	4,5/0,23	4,5/0,22
3 слоя	4,0/0,30	6,0/0,19	5,0/0,45	5,5/0,29
4 слоя	4,5/0,10	7,0/0,26	6,5/0,60	7,0/0,86
5 слоев	5,5/0,21	8,5/0,40	7,5/0,80	8,5/0,74
Базальтовый картон 1 слой	7,0/0,54	6,0/0,27	16,0/0,28	13,5/0,14
2 слоя	18,5/ -	9,0/ -	18,0/ -	21,0/ -
3 слоя	25,0/ -	9,5/ -	17,5/ -	22,0/ -
4 слоя	28,0/ -	11,5/ -	19,0/ -	24,0/ -
5 слоев	34,5/ -	17,0/ -	18,0/ -	31,0/ -
Металлизированная подложка	17,5/ -	10,5/ -	9,5/ -	11,0/ -

*0,5/0,45 – показатель звукоизоляции / коэффициент звукопоглощения

В результате анализа экспериментальных данных показано, что с увеличением толщины пористого слоя растут значения коэффициента звукопоглощения и звукоизоляции. Звуковые волны, падающие на пористый слой, преимущественно поглощаются. Поэтому звукоизоляция таких образцов определяется в основном звукопоглощением. Следовательно, чем больше коэффициент звукопоглощения, тем больше звукоизолирующая способность пористого материала. Из таблицы видно, что при сопоставлении образцов пористо-губчатой и пористо-волокнистой структур различной плотности существенным фактором звукоизоляции является плотность. Наибольший показатель звукоизоляции имеет базальтовый картон толщиной 4 мм, примерно такой же, как подложка.

Проанализируем, как влияет слоистое строение материала на звукоизолирующую способность. Рассмотрим различные конструкции подложка - пористый материал. Наибольшую звукоизоляцию имеет образец, состоящий из подложки и базальтового картона. Расположим подложку между слоями пористой структуры. В конструкции, где первый слой пенополиуретана имеет коэффициент отражения равный нулю, так как он практически не отражает звуковые волны, звукоизоляция зависит от гашения их в порах. А так как эта часть мала при толщине пенополиуретана 10 мм, то рассеянные звуковые волны почти все проходят к подложке. Часть волн там отражается, а остальные попадают на второй слой пенополиуретана. Заменяя пористый слой более плотным, волокнистым холстом, а затем и базальтовым картоном, звукоизоляция увеличивается. Это объясняется увеличением плотности пористо-волокнистой структуры, а тем самым увеличением доли отраженных волн от поверхности.

Таким образом, для слоистой конструкции пористо-губчатой и пористо-волокнистой структуры доминирующим фактором, определяющим звукоизоляцию, является плотность. С увеличением толщины пористого слоя характер распределения звукоизоляции по частотам сохраняется. В диапазоне частот 500-2000 Гц расположение слоев пористо-губчатой и пористо-волокнистой структуры относительно друг друга не влияет на показатель звукоизоляции.

Литература:

1. Протасеня А. В., Захаренко З. Н. Изучение снижения уровня звуковых колебаний в слоистых материалах // Архитектурная и строительная акустика. Шумы и вибрации: Сб. трудов XIII сессии Российского акустического общества. Т. 5. –М.: 2003. – С. 156–159.