Звукоблокирующие материалы

СОДЕРЖАНИЕ

I. ВВЕДЕНИЕ 

II. МЕРОПРИЯТИЯ ПО БОРЬБЕ С ШУМОМ

III. ЗВУКОБЛОКИРУЮЩМЕ МАТЕРИАЛЫ

IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

V. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3

I. ВВЕДЕНИЕ

         Шум, как гигиенический фактор-это  совокупность звуков различной  частоты и интенсивности, которые  воспринимаются органами слуха  человека и вызывают неприятное субъективное ощущение. Шум, как физический фактор, представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение упругой среды, носящее обычно случайный характер. Производственным шумом называется шум на рабочих местах, на участках или на территориях предприятий, который возникает во время производственного процесса.

II.МЕРОПРИЯТИЯ ПО БОРЬБЕ С ШУМОМ

          Количественный инженерный анализ и счетная техника пригодны для обработки различных элементов акустического воздействия, начиная от источников шума до человека. Снижение шума в источнике его образования наиболее желательно как с инженерной, так и с медицинской точек зрения. Однако пока эти формы борьбы с шумом не практикуются, должны быть предприняты другие меры в общей проблеме шумовой среды.

          Источник. В качестве первоначального шага в программе борьбы с шумом должны быть использованы инженерные возможности по снижению его воздействия. Однако многие источники шума не поддаются снижению указанным методом, даже после проведенных мероприятий уровни шума не понижаются ниже допустимых значений. Поэтому должны быть рассмотрены дополнительные меры по борьбе с шумом в источниках его образования.

          Шумовое воздействие может быть уменьшено во многих случаях путем изменения характера эксплуатации тех средств, которые производят шум или связаны с ним. Укорочение длительности работы человека, операции с меньшими скоростями, соответствующие перерывы в работе и т. п. могут уменьшить влияние мощности, уровня шума и длительности его, а также общее шумовое воздействие. Изменение характера работы, направленное на снижение шумовой экспозиции, является профилактикой сохранения здоровья, безопасности и благополучия личного состава. В целом все указанные выше мероприятия могут быть осуществлены без какого-либо ущерба для выполнения оперативной деятельности.

          Простой и высокоэффективный метод борьбы с шумом состоит в увеличении расстояния между шумовым источником и объектом воздействия. Важнейшие источники шума, такие, как средства, служащие для испытаний и эксплуатации ракет и двигателей, нужно размещать на некотором отдалении от обитаемых районов. Большинство положительных результатов, полученных при использовании такого рода борьбы с шумом, обычно достигается за счет удаления строительных объектов. Величина ослабления, ожидаемая при увеличении расстояния, может быть грубо оценена с помощью закона распространения, согласно которому происходит

4

изменение уровня звукового давления на 6 дб при каждом удвоении расстояния от источника.         Наиболее шумящие установки также должны быть удалены на возможно большее расстояние от объекта воздействия.

        Объекты воздействия. Борьба с шумом наряду с изоляцией персонала, обслуживающего сильно шумящие агрегаты и летательные аппараты, включает также применение индивидуальных защитных средств. Противошумовые мероприятия могут состоять в увеличении звукоизоляции

от внешнего шума зданий, улучшении звукопоглощающих свойств рабочих и жилых помещений, непосредственном заглушении источников шума внутри домов.

     Акустическая доработка авиакосмических летательных аппаратов обычно включает мероприятия, направленные против внутренних (воздушные кондиционеры, пневматические насосы и т. п.) и внешних (аэродинамических, двигательных) шумов. Шумовое воздействие может быть ниже уровней, которые определяются слуховыми факторами, однако вполне достаточными, чтобы быть помехой речевой связи или причиной общего дискомфорта и неприятных ощущений. В этих случаях требуется еще более эффективная противошумовая защита. Для этого необходимо использовать дополнительные акустические материалы внутри корабля, что приводит к увеличению его веса. Следовательно, степень снижения шума в авиакосмических летательных аппаратах определяется как компромисс между весовой стоимостью и допустимым шумовым воздействием на членов экипажа или возможностями речевой связи. На этот компромисс могут оказывать значительное влияние наличие и использование личным составом индивидуальных средств защиты. Улучшение противошумовых характеристик наземного оборудования не осложняется весовыми трудностями, и снижение шума обеспечивается проще, чем в летательных аппаратах.

         Защита организма. Общая защита организма должна применяться в тех случаях, когда

5

Рис. 1. Ожидаемые пределы защиты слуха с помощью противошумовых средств

Цифры показывают крайние (min и mах) значения защиты различными средствами

Рис. 2. Антишумовой костюм, предназначенный для общей защиты организма от интенсивного шума повышенное шумовое воздействие нельзя снизить в источнике или по пути распространения шума. Индивидуальные противошумовые средства либо вкладываются в наружный слуховой проход, либо изолируют ухо и околоушную область, уменьшая тем самым количество акустической энергии, передающейся к барабанной перепонке. Пределы слуховой защиты (в децибелах), создаваемой хорошими противошумовыми устройствами, показаны на рис. 1. Слуховые протекторы позволяют человеку переносить более интенсивный и длительный шум, чем при незащищенном органе слуха, оставаясь при этом в границах допустимых для здоровья стандартов. Критерий воздействия существенно зависит от свойств, применяемых противошумов. Степень защиты при использовании этих приспособлений зависит от характеристик тканевой и костной проводимости головы, поскольку звук может достигать внутреннего уха по костному пути звукопроведения, минуя защитные устройства

Очень интенсивное  шумовое воздействие может вызывать различные неслуховые эффекты, наблюдаемые в области живота, груди, во внутренних органах, в дыхательной функции и вибротактильной чувствительности. Противошумовой шлем, защищающий всю голову, повышает переносимость шума прежде всего за счет снижения его проводимости в первую очередь по слуховой системе, а также через ткани и костные образования головы. Максимальная общая защита организма   от наиболее  интенсивного шума

6

требует создания противошумового костюма или снаряжения, предохраняющего все тело. Противошумовой костюм, подобный показанному на рис. 2, в сочетании с удобными слуховыми протекторами создает дополнительную защиту от вредного влияния на весь организм интенсивного шума. Показано, что противоперегрузочный костюм и космический скафандр дополнительно создают подобный шумозащитный эффект для всего организма.

III. ЗВУКОБЛОКИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ.

        Внутри помещений, где велика площадь открытого кирпича, штукатурки, бетона, кафеля, стекла, металла, всегда слышно долгое эхо. Если в таких помещениях есть несколько источников звука (разговор людей, музыка, производственные шумы), то прямой звук накладывается на его громкие первые отражения, что приводит к неразборчивости речи и повышенному уровню шума в помещении. В большинстве случаев это нежелательно. Так, в залах вокзалов и аэропортах, больших магазинах, вестибюлях метро и других подобных помещениях время послезвучия (эхо), или реверберация, должно быть по возможности минимальным. В залах, специально предназначенных для прослушивания (лекционных, театральных, кино- и концертных), время реверберации должно быть не больше и не меньше заданных пределов. Слишком большое время реверберации приводит к искажению восприятия речи и музыкальных произведений. Наоборот, слишком малое - к "сухости" зала и "несочности" слышимых звуков. Для снижения или коррекции времени реверберации помещений в его отделке применяют звукопоглощающие материалы и конструкции (звукопоглотители).

       С акустической точки зрения звукопоглотители могут быть разделены на следующие группы:

• пористые (в т.ч. волокнистые);
• пористые с перфорированными экранами;
• резонансные;
• слоистые конструкции;
• штучные или объемные.

       Пористые звукопоглотители изготавливают в виде плит, которые крепятся к ограждающим поверхностям непосредственно или на относе, из легких и пористых минеральных штучных материалов - пемзы, вермикулита, каолина, шлаков и т.п. с цементом или другим вяжущим. Такие материалы достаточно прочны и могут быть использованы для снижения шума в кори-

7

дорах, фойе, лестничных маршах общественных и промышленных зданий. В помещениях, где к внешнему виду звукопоглотителей предъявляются повышенные требования, применяют специальным образом обработанные волокнистые материалы. Сырьем для их производства служат древесные волокна, минеральная вата, стеклянная вата, синтетические волокна. Эти изделия также изготавливают в виде плоских плит (потолочные или стеновые панели) или криволинейных и объемных элементов. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, Acutex T) или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.

         В настоящее время волокнистые звукопоглотители являются наиболее употребительными в строительной практике. Они не только оказались наиболее эффективными с акустической точки зрения в широком частотном диапазоне, но и отвечают возросшим требованиям, предъявляемые к дизайну помещений.

          В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло происходит на нескольких физических уровнях. Во-первых, вследствие вязкости воздуха, а его очень много в межволоконном пространстве, колебание частиц воздуха внутри поглотителя приводит к трению. Кроме этого, происходит трение воздуха о волокна, поверхность которых также велика. В-третьих, волокна трутся друг о друга и, наконец, происходит рассеяние энергии из-за трения кристаллов самих волокон. Этим объясняется, что на средних и высоких частотах коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0.

          Напомним, что коэффициент звукопоглощения α равен отношению не отразившейся (поглощенной внутри и прошедшей сквозь) от поверхности энергии колебания воздуха к полной энергии, воздействующей на поверхность. Коэффициенты звукопоглощения большинства строительных материалов см. в таблице 1. Волокнистые и пористые материалы используют в основном для улучшения акустических качеств в кинотеатрах, театрах, концертных залах, студиях, аудиториях. Кроме того, они используются для уменьшения шума в детских садах, школах, больницах, ресторанах, офисах, торговых залах, вестибюлях, залах ожидания, производственных помещениях.

Таблица 1

8

           Для увеличения звукопоглощения на низких частотах необходимо увеличить толщину пористо-волокнистых материалов или предусмотреть воздушный промежуток между поглотителем и отражающей конструкцией.

            Волокнистые звукопоглотители без окрасочного или наружного тканевого слоя используют с наружной защитой от механических повреждений, выполненной из перфорированного материала (SoundLux, дерева, фанеры, гипсокартона).

            Между экраном и волокнистым материалом прокладывают воздухопроницаемый холст для предотвращения эмиссии волокнистых частиц. Конструкции с перфорированным покрытием звукопоглотителя позволяют достигать достаточно большого звукопоглощения в широком диапазоне частот. Частотную характеристику звукопоглощения регулируют подбором материалов, его толщиной, размером, формой, шагом отверстий. Звукопоглотители с металлическим перфорированным экраном хорошо зарекомендовали себя в качестве антивандальных покрытий.

9

          Звукопоглощение пористым и волокнистым материалом, покрытым перфорированным экраном, носит резонансный характер. Прототипом таких конструкций служит резонатор Гельмгольца, состоящий из воздушной полости, соединенной отверстием с воздухом помещения, например, глиняный сосуд, вмурованный в стену, с открытым в помещение отверстием. У таких резонаторов звукопоглощение достигается в узком диапазоне частот вблизи собственной частоты колебаний резонатора.

         Для получения высокого значения коэффициента звукопоглощения (0,7…0,9) в широком диапазоне частот применяют многослойные резонансные конструкции, состоящие из 2-3 параллельных экранов с разной перфорацией с воздушным промежутком разной толщины. 
Звукопоглощающие конструкции с большим звукопоглощением в области низких частот изготавливают в виде панелей, состоящих из тонких пластин (дерево, фанера, гипсокартон), закрепленных на раме. Пластины расположены на некотором расстоянии от ограждающих поверхностей. Под действием звуковых волн панели будут колебаться. При совпадении собственных частот панелей и вынуждающих частот звуковых волн будет наблюдаться явление неотражения (поглощения) этих волн. Если при этом между панелями и ограждающими конструкциями разместить эффективные на средних и высоких частотах волокнистые поглотители, то получится широкополосные звукопоглощающие конструкции. Без применения подобных конструкций трудно добиться оптимального времени реверберации в концертных и театральных залах, где применение только эффективных мягких пористых и волокнистых поглотителей приглушает зал на средних и высоких частотах и оставляет его достаточно гулким на низких.

          Следует иметь в виду, что в помещениях большого объема эффективность снижения времени реверберации или уровня шума за счет влияния добавочного звукопоглощения уменьшается. В таких помещениях важно использовать еще и форму стен и потолков. Так, применение не плоских, а кессонных потоков и пилястр различной формы или выступов (балконов) на стенах увеличивает звукопоглощение (на низких частотах - за счет формы поверхности, на средних и высоких - за счет многократности отражений от удаленных участках стен и потолка). Кроме того, это приводит к большей диффузности звукового поля, что благотворно сказывается на акустическом климате в помещениях.

           В тех случаях, когда звукопоглощающий материал нельзя применять на ограждающих конструкциях (например, если они светопрозрачны) или их площадь недостаточна для достижения необходимого эффекта, используются подвесные штучные (объемные) звукопоглотители. Чаще всего это плоские плиты из волокнистых материалов, покрытые пористой краской, обтянутые

10

тканями или заключенные в перфорированные  листы металла. Так, штучные звукопоглотители Buffl шведской фирмы Ecophon имеют размер 600х1200х50мм,обладают специальными крючками для подвеса. Такие конструкции акустически очень эффективны, так как, подвешенные вертикально, они поглощают звук обеими поверхностями. Если эти поглотители подвешены так, что в плане образуют замкнутые фигуры (квадраты, треугольники и т.д.), то звукопоглощение увеличивается за счет резонансного поглощения в воздухе между вертикалями панелей.

           При выборе того или иного звукопоглотителя, помимо акустических требований, необходимо учитывать и условия эксплуатации помещения. Поэтому надо иметь в виду такие свойства материалов, как влаго- и огнестойкость, механическая прочность, экономичность, биостойкость, возможность вторичной покраски, очистки от пыли и мойки.

          Ведущие торговые марки звукопоглощающих материалов и конструкций, представленных на российском рынке:

• Ecophon (Швеция) - подвесные потолки, стеновые панели, штучные звукопоглотители на основе стекловолокна;
• Akusto (Финляндия) - подвесные потолки на основе стекловолокна;
• Rockfon (Дания) - подвесные потолки на основе базальтового волокна;
• Шуманет БМ (Россия) - не обработанные звукопоглощающие панели на основе базальтового волокна;
• Sound Lux (Россия) - стеновые панели из металлических перфорированных кассет и базальтово-волокнистых звукопоглотителей;
• ТИГИ KNAUF (Россия) - перфорированные гипсокартонные потолочные панели ППГЗ;
• AMF, OWA (Германия) - потолочные панели из различных волокнистых материалов;
• MAPPY (Италия) - поролоновые пористые звукопоглощающие листы и маты с различной формой лицевой поверхности (для лучевого рассеивания отраженных волн).

        Необходимо отметить, что наличие в залах мягких кресел, декораций, занавесей, ковровых дорожек, зрителей увеличивает общее звукопоглощение, это надо учитывать при выборе звукопоглощающих материалов для отделки. Таким образом, избавить свой слух от нежелательных звуков можно двумя способами: снизив уровень шума источника или установив на пути акустических волн преграду. При выборе бытовых приборов желательно ориентироваться на те, у которых собственный шум при работе не превышает 40 дБА.

11

Уровень шума, проникающего извне, ограничивают уже на стадии строительства. Это  достигается в результате соблюдения нормативных требований к звукоизоляции  жилых помещений. "Шумящие" зоны (кухня, ванная комната, туалет) объединяют в отдельные блоки, граничащие с  лестничными клетками или аналогичными блоками соседних квартир. Если же главные  источники шума находятся за пределами  жилья, а желанной тишины все равно  нет, следует уделить особое внимание дополнительной звукоизоляции конструкций, ограждающих помещения сбоку, сверху и снизу. К ним чаще всего относятся:

• разделяющие стены и перегородки;
• полы и потолки, включая их стыки со стенами и перегородками;
• оконные блоки, межкомнатные и балконные двери;
• а также встраиваемое в стены и потолок оборудование и инженерные коммуникации, способствующие распространению шума.

        Звукоизолирующая способность ограждающих конструкций, применяемых в строительстве, оценивается усредненными значениями индексов звукоизоляции R_w и L_nw. Для домов категории "А" (самой высокой) они должны составлять 54 и 55 дБ соответственно, для домов категории "Б" - 52 и 58 дБ и, наконец, для домов категории "В" - 50 и 60 дБ.

Классификация звуко- и шумоизолирующих материалов по применению

Основные акустические материалы  по своему назначению подразделяются на следующие группы:

• материалы для изоляции ударного шума;
• материалы для изоляции структурного шума;
• материалы для устройства шумоизоляционных перегородок;
• материалы для акустического оформления помещений;
• материалы для дополнительной звукоизоляции стен и перекрытий.

Материалы для изоляции ударного шума

«ШУМАНЕТ-100» - стеклохолст Velimat-LB230 с односторонним битумным покрытием

«ШУМАНЕТ-100 Супер» — стеклохолст Velimat-LB300 с односторонним битумным покрытием

Применяются в качестве упругого слоя в конструкциях звукоизоляционных  полов:

12

• «Шуманет-100» укладывается под балки деревянных перекрытий в местах их опоры на стены;
• поверх плит железобетонных перекрытий. Материал укладывается под выравнивающую стяжку;
• под фанеру при укладке штучного паркета или под паркетную доску. «Шуманет-100» укладывается по выравнивающей стяжке перед настилкой паркета;
• в пространство между лагами и плитой перекрытия в конструкциях деревянных полов.

«ШУМОСТОП-С2» — плиты звукоизоляционные из стеклянного штапельного волокна

«ШУМОСТОП-С4» — плиты звукоизоляционные из стеклянного штапельного волокна

Применяются в качестве упругой  звукоизолирующей прокладки в строительных конструкциях при устройстве «плавающих»  полов с повышенными требованиями к изоляции ударного и воздушного шума.

«Вибросил-Е6» — иглопробивные маты из стекла Е

Применяются:

• при монтаже звукоизоляционных перегородок на каркасной основе или панелей ЗИПС с целью снижения передачи структурного шума;
• в качестве подложки под стяжку для изоляции ударного шума при устройстве «плавающих» полов.

«Вибросил-Е11» — иглопробивные маты из стекла Е

Применяются:

• в качестве среднего (внутреннего) звукопоглощающего слоя звукоизоляционных конструкций (потолки из листов ГКЛ, ГВЛ, легкие перегородки);
• в виде подложки под стяжку для изоляции ударного шума при устройстве «плавающих» полов.

Материалы для изоляции структурного шума

«ШУМАНЕТ-100» — стеклохолст Velimat-LB230 с односторонним битумным покрытием

13

Применяется в качестве упругого покрытия в конструкциях звукоизоляционных  полов:

• «Шуманет-100» укладывается под балки деревянных перекрытий в местах их опоры на стены;
• между лагами и плитой перекрытия в конструкциях деревянных полов;
• поверх плит железобетонных перекрытий. Материал укладывается под выравнивающую стяжку;
• под фанеру при укладке штучного паркета или под паркетную доску. «Шуманет-100» укладывается по выравнивающей стяжке перед настилкой паркета. В этом случае индекс дополнительной изоляции ударного шума равняется Ln,w = 18 дБ.

«Вибросил-Е6» — иглопробивные маты из стекла Е

Применяются:

• при монтаже звукоизоляционных перегородок на каркасной основе или панелей ЗИПС с целью снижения передачи структурного шума;
• в качестве подложки под стяжку для изоляции ударного шума при устройстве «плавающих» полов.

«Вибросил-К» — иглопробивные огнестойкие маты из кремнеземного волокна

Используются:

• как прокладочный материал в конструкциях деревянных перекрытий и полов, при монтаже панелей ЗИПС для изоляции ударного шума и снижения передачи шума структурного;
• для эффективной теплоизоляции при устройстве каминов, печей, труб и др.;
• в качестве звукопоглощающего материала как средний слой звукоизоляционных конструкций для легких перегородок из листов ГКЛ, ГВЛ;
• как теплоогнезащитный слой в составе занавеса, покрывала или подстилки бытового назначения;
• там, где недопустимо применение канцерогенных волокон, волокнистых включений и связующих смол;
• там, где недопустимо изменение температурного режима, где теплота должна контролироваться и сохраняться, в сочетании с хорошими акустическими характеристиками.

Материалы для устройства звукоизоляционных  перегородок

14

«ШУМАНЕТ-БМ» — плиты минераловатные на базальтовой основе

По своим акустическим свойствам  материалы «Шуманет-БМ» и «Шуманет-БМ-К» могут применяться в качестве среднего слоя в конструкциях:

• «плавающих» полов;
• звукопоглощающих облицовок с перфорированным защитным экраном;
• легких перегородок из листов ГКЛ, ГВЛ либо других звукоотражающих материалов;
• подвесных потолков.

«Вибросил-Е6» — иглопробивные маты из стекла Е

Применяются:

• при монтаже звукоизоляционных перегородок на каркасной основе или панелей ЗИПС с целью снижения передачи структурного шума;
• в качестве подложки под стяжку для изоляции ударного шума при устройстве «плавающих» полов.