Тема 16. АКУСТИЧНІ МАТЕРІАЛИ

1.     Загальні відомості. Акустичні властивості.

2.     Звукопоглинальні матеріали.

3.     Звукоізолюючі матеріали. Основні види, властивості та використання.

Акустичні властивості:

·        звукопроникність – здатність матеріалу пропускати звукові хвилі;

·        звукоізоляція – здатність матеріалу чинити опір проходженню звукової хвилі. Ця здатність характеризується ступенем зниження рівня звукового тиску внаслідок проходження звуку крізь конструкцію;

·        звукопоглинання – здатність матеріалу поглинати звукові хвилі, що падають на нього, оцінюється коефіцієнтом звукопоглинання

a = Е_погл. /Е_пад.,

де Е_погл. – кількість поглинутої звукової енергії,

Е_пад. – загальна кількість звукової енергії, яка падає на матеріал за

одиницю часу. 0 < a < 1.

Звукова енергія, яка падає на огороджуючу конструкцію будівлі (стіну, стелю, підлогу) частково відображується від її поверхні, частково поглинається матеріалом, а частково проходить крізь нього.

Матеріали, які мають властивості послаблювати ударний шум і ізолювати приміщення від проникнення звуку є звукоізоляційними. Ударний шум виникає і передається в огороджувальних конструкціях при ударних, вібраційних і інших впливах безпосередньо на конструкцію.

Матеріали, які мають здатність поглинати звук, гасити повітряний шум – звукопоглинальні. Повітряний шум виникає від роботи обладнання, музичних інструментів та інших збудників у повітряному середовищі.

Загальна назва цих матеріалів – акустичні.

Акустичні матеріали – це матеріали, які здатні поглинати звукову енергію, а також знижувати рівень потужності звуків, що проходять крізь них і виникають як у повітрі, так і в матеріалі огороджувальних конструкцій.

Звукоізоляційна здатність матеріалів оцінюється різницею рівнів звуку з обох боків огороджувальних конструкцій і виражається у дБ (децибелах), наприклад, для склоблоків 35 – 40 дБ. Граничні рівні шуму встановлюють залежно від призначення приміщення і частоти звуку. Вухо людини сприймає звукові коливання частотою 16000 – 20000 Гц. Особливо відчутні частоти 1500 – 3000 Гц (больовий поріг).

Найефективніші за звукоізоляцією є пристрої, до складу яких входять пористі матеріали чи багатошарові конструкції з повітряними прошарками, оскільки повітря гасить звукові коливання у своєму пружному середовищі.

Ефективність звукоізоляційних матеріалів зростає при наявності наскрізних пор чи перфорації. Одна з основних характеристик віброматеріалів і звукоізоляційних матеріалів у конструкціях є динамічний модуль пружності. Він відрізняється від статичного модуля пружності тим, що враховує затухання ударних звукових коливань за рахунок внутрішнього тертя. Чим менший динамічний модуль пружності, тим нижчою є швидкість поширення звуку. Наприклад, швидкість поширення поздовжньої хвилі у сталі 5050 м/с, а у бетоні 4100 м/с, дереві 1500 м/с, гумі 30 м/с.

Звукоізоляційні матеріали використовують у вигляді прошарків у міжповерхових перекриттях, у внутрішніх і зовнішніх стінах. У конструкціях вони можуть знаходитись у стиснутому стані завтовшки 1 – 2 см, і нестиснутому стані – до 5 см. До звукоізоляційних матеріалів належать:

·        мати і плити напівжорсткі мінераловатні на полімерних в’яжучих, скловатні на синтетичних в’яжучих;

·        мати і рулони прошивні скловатні;

·        плити деревоволокнисті;

·        плити азбестоцементні;

·        прокладки з пористої гуми з губчастою структурою;

·        прокладки з еластичних поропластів (полівінілхлоридних, поліуретанових);

·        вібропоглинальні і віброізоляційні прокладки з жорстких та м’яких пластмас і гуми для гасіння вібраційних коливань та шумів від технологічного обладнання.

Звукопоглинальні матеріали використовують для оздоблення приміщень, в яких потрібно знизити рівень шуму і створити хороші акустичні умови – промислові цехи, глядацькі зали і аудиторії. Ці матеріали знижують енергію звукових коливань, що падають на них і використовуються для боротьби з повітряним шумом. При застосуванні звукопоглинальних матеріалів у інтер’єрах будівель вони повинні мати і декоративні якості. Основна акустична характеристика – коефіцієнт звукопоглинання a = Е_погл. /Е_пад..

У звукопоглинальних матеріалів цей коефіцієнт не нижчий 0,2, у них відкрита пористість. При додатковій перфорації коефіцієнт звукопоглинання зростає на 10 – 20%.

Звукопоглинальні матеріали, які застосовуються у будівництві – мінераловатні плити на синтетичних в’яжучих, акмігран і акмініт.

У підручнику [1] наведені характеристики деяких звукопоглинальних матеріалів та виробів:

Акмігран отримують із мінеральної вати чи скловати, як в’яжуче використовують суміш крохмалю, карбоксилметилцелюлози, бентоніту. Технологія виготовлення:

·        грануляція мінеральної вати;

·        виготовлення суміші в’яжучих речовин;

·        перемішування гранул і в’яжучої складової;

·        формування виробу (плити завтовшки 20 мм);

·        сушіння;

·        обробка під тріщинувату структуру.

Акмініт – відносно новий акустичний матеріал, виготовлений на основі гранульованої мінеральної вати і крохмалю з добавками (замість бентоніту використовують каолін). Технологія виготовлення акмініту: розрихлення і грануляція мінеральної вати; змішування гранул з в’яжучою речовиною; формування плит методом заливання у форми; сушіння; механічна обробка; фарбування; пакування.

Акмініт використовують для звукопоглинального оздоблення стель і верхньої частини стін приміщень громадських, адміністративних будівель, які експлуатуються при температурі 5 – 25⁰С і вологості до 75%. Цей матеріал виготовляють у вигляді плит 300 х 300 х 20 мм. Густина r_т = 320 – 360 кг/м³; R_виг. = 0,8 – 1,0 МПа; a = 0,8 – 0,9. Плити акмініту кріплять до перекриттів металевими профілями, влаштовуючи паз по периметру, або приклеюють безпосередньо до жорсткої поверхні мастиками. Матеріал біологічно стійкий, вогнестійкий.

Деревоволокнисті пористі плити перфорують для кращих звукопоглинальних властивостей. Для кріплення влаштовують пази. Фарбують.

Акустичні бетони і розчини виготовляють на пористих заповнювачах (природна і шлакова пемза, керамзит, спучений перліт, вермикуліт), мінеральних в’яжучих (портландцемент білий, кольорові, звичайний) у вигляді плит і блоків ніздрюватої структури з відкритою пористістю.

Гіпсові акустичні плити з наскрізною перфорацією армують скловолокном, з тильного боку обклеюють алюмінієвою фольгою. Використовують для підвісних конструкцій стель.

Силакпор – звукопоглинальні плити. При монтажі кріплять у підвісних конструкціях або приклеюють до стелі спеціальними мастиками.

У підручнику [1] наведені характеристики деяких звукоізоляційних матеріалів та виробів:

Запитання для самоконтролю:

1.     Які властивості відносять до акустичних?

2.     Для яких об’єктів важлива акустика?

3.     Які матеріали є звукоізоляційними? Навести приклади.

4.     У яких конструкціях застосовують звукоізоляційні матеріали?

5.     Які матеріали є звукопоглинальними? Навести приклади.