Акустические строительные материалы

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  автономное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Уральский федеральный  университет имени первого Президента

России Б.Н.Ельцина»

Кафедра «Материаловедение в строительстве»

 

Акустические строительные материалы

 

 

РЕФЕРАТ

270800 000000 019

 

 

 

 

Руководитель

ассистент             _______________________         И.В. Фомина

 

Студент

 гр. МТ-211601    ________________________       Д.В. Цой

 

 

 

 

 

Екатеринбург 2012

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Акустические строительные материалы призваны поглощать звуковую волну и внешние звуковые эффекты. Шумоизоляция - важная составляющая комфорта и уюта в доме. Акустические материалы применяются в производственных, учебных, общественных и жилых помещениях, а также везде, где присутствует высокий порог слышимости. Правильная планировка конструкций и разумный подход к выбору материалов является главным условием хорошей производительности. Материалы имеют разное предназначение и возможности. Акустические материалы являются препятствием на пути звуковой волны, что является идеальным решением для устройства межквартирных перегородок. Намного сложнее установить звукоизоляцию при устройстве междуэтажных перекрытий. Для этого требуется устанавливать либо очень тяжелые ограждения, либо двухслойные стенки с воздушными прослойками. Различают звукопоглощающие и звукоизоляционные акустические материалы. Первые поглощают звук, а вторые снижают уровень шума. Акустические материалы изготавливаются в виде матов, плит, блоков, ваты или сыпучих веществ (керамзит, вспученный перлит).

В данном реферате, показывается, насколько разнообразны виды акустических строительных материалов, какое применение, строение, использование, в быту и в повседневной жизни имеют акустические строительные материалы. Также показывается важность использования различных акустических строительных материалов, в той или иной ситуации, описаны параметры, по которым можно ориентироваться при выборе акустических материалов, их особенности, различия в составе, различные качественные и другие характеристики.

 

 

 

 

 

1  КЛАССИФИКАЦИЯ АКУСТИЧЕСКИХ  СТРОЙМАТЕРИАЛОВ

1.1  Классификация по функциональному назначению

        Звукопоглощающие материалы предназначены для применения в конструкциях звукопоглощающих облицовок внутренних помещений и для отдельных звукопоглотителей для снижения звукового давления в помещениях производственных и общественных зданий. Звукопоглощающие материалы применяются в основном в звукопоглощающих облицовках производственных помещений и технических устройств, требующих снижения уровня шумов (промышленные цехи, машинописные бюро, установки вентиляции и кондиционирования воздуха и др.), а также для создания оптимальных условий слышимости и улучшения акустических свойств помещений общественных зданий (зрительные залы, аудитории, радиостудии и пр.). Звукопоглощающая способность материалов обусловлена их пористой структурой и наличием большого числа открытых сообщающихся между собой пор, максимальный диаметр которых обычно не превышает 2 мм (общая пористость должна составлять не менее 75 % по объёму). Большая удельная поверхность материалов, создаваемая стенками открытых пор, способствует активному преобразованию энергии звуковых колебаний в тепловую энергию вследствие потерь на трение. Эффективность звукопоглощающих материалов оценивается коэффициентом звукопоглощения, равным отношению количества поглощённой энергии к общему количеству падающей на материал энергии звуковых волн. Звукопоглощающие материалы имеют волокнистое, зернистое или ячеистое строение и могут обладать различной степенью жёсткости (мягкие, полужёсткие, твёрдые). Мягкие звукопоглощающие материалы изготовляются на основе минеральной ваты или стекловолокна с минимальным расходом синтетического связующего (до 3 % по массе) или без него. К ним относятся маты или рулоны с объёмной массой до 70 кг/м³, которые обычно применяются в сочетании с перфорированным листовым экраном (из алюминия, асбестоцемента, жёсткого поливинилхлорида) или с покрытием пористой плёнкой. Коэффициент звукопоглощения этих материалов на средних частотах (250-1000 Гц) от 0,7 до 0,85. К полужёстким материалам относятся минераловатные или стекловолокнистые плиты с объёмной массой от 80 до 130 кг/м³при содержании синтетического связующего от 10 до 15 % по массе, а также древесноволокнистые плиты с объёмной массой 180-300 кг/м³ [3]. Поверхность плит покрывается пористой краской или плёнкой. Коэффициент звукопоглощения полужёстких материалов на средних частотах составляет 0,65-0,75. В эту же группу входят звукопоглощающие плиты из пористых пластмасс, имеющие ячеистое строение (пенополиуретан, полистирольный пенопласт и др.).

        Звукоизоляционные материалы применяются в качестве прокладок (прослоек) в многослойных ограждающих конструкциях для улучшения изоляции ограждений от ударного и воздушного звуков. Звукоизоляционные прокладочные материалы применяются в виде рулонов или плит в конструкциях междуэтажных перекрытий, во внутренних стенах и перегородках, а также как виброизоляционные прокладки под машины и оборудование. Характеризуются малым значением динамического модуля упругости, как правило, не превышающим 1,2 Мн/м² (12 кгс/см²), при нагрузке 20 Мн/м² (200 кгс/см²). Упругие свойства скелета материала и наличие воздуха, заключённого в его порах, обусловливают гашение энергии удара и вибрации, что способствует снижению структурного и ударного шума. Различают звукоизоляционные прокладочные материалы, изготовляемые из волокон органического или минерального происхождения (древесноволокнистые плиты, минераловатные и стекловолокнистые рулоны и плиты толщиной от 10 до 40 мм, объёмная масса 30-20 кг/м³), а также из эластичных газонаполненных пластмасс (латексы синтетических каучуков, пенополиуретан, пенополивинилхлорид), выпускаемых в виде плит толщиной от 5 до 30 мм; объёмная масса эластичного пенополиуретана 40-70 кг/м³, пенополивинилхлорида 70-270  кг/м³.  В ряде случаев для целей звукоизоляции применяются штучные прокладки из литой или губчатой резины.

        Вибропоглощающие материалы предназначены для ослабления изгибных колебаний, распространяющихся по жестким конструкциям (преимущественно тонким) для снижения излучаемого ими звука, для поглощения вибрации и вызываемых шумов при работе инженерного и санитарно-технического оборудования. Вибропоглощающие материалы изготавливают как на основе натурального волокна (базальтовая вата, каолиновая вата, вспученный перлит, вспененное стекло, шамот) так и на основе синтетической субстанции (пенополиэстр, пенополиуратен, пенополиэтилен, пенополипропилен). Наиболее долговечна минеральная вата из горных пород, в большинстве случаев - базальтовая. Среди её дополнительных преимуществ выделяют гидрофобность, огнестойкость, паропроницаемость и экологическую безопасность.

Для устранения передачи ударного звука  применяются конструкции «плавающих» полов. Упругие прокладки укладываются между несущей плитой перекрытия и чистым полом. Также необходимо упругими прокладками отделять конструкцию пола от стен по периметру помещения.

Эффективными звукоизоляционными изделиями с волокнистой структурой являются маты и плиты полужесткие минераловатные и стекловатные на синтетическом связующем, маты и рулоны прошивные стекловатные, древесноволокнистые изоляционные плиты, пористая резина, поливинилхлоридные и полиуретановые пенопласты. Изготавливают ленточные и полосовые прокладки длиной от 1000 до 3000 мм и шириной 100, 150, 200 мм, штучные прокладки - длиной и шириной 100, 150, 200 мм. Изделия из волокнистых материалов применяются только в оболочке из водостойкой бумаги, пленки, фольги.

Вибропоглощающими материалами служат некоторые сорта резины и мастики, фольгоизол, листовые пластмассы.  Вибропоглощающие материалы наносятся на тонкие металлические поверхности, при этом создается эффективная вибропоглощающая конструкция с высокой энергией на трение.

 

        1.2  Классификация акустических материалов по основным признакам

        1 По форме звукопоглощающие материалы и изделия подразделяют на штучные (блоки, плиты); рулонные (маты, полосовые прокладки, холсты); рыхлые и сыпучие (вата минеральная и стеклянная, керамзит, вспученный перлит и другие пористые зернистые материалы).

        2 По жесткости звукопоглощающие материалы подразделяют на мягкие,   полужесткие, жесткие и твердые.

        3 По структурным признакам звукопоглощающие материалы и изделия подразделяют на пористо-зернистые, пористо-волокнистые, пористо-ячеистые (из ячеистого бетона и перлита) и пористо-губчатые (пенопласты, резины).

        4  По возгораемости акустические материалы и изделия подразделяют на три группы: сгораемые, трудносгораемые и несгораемые. 
        2 СВОЙСТВА АКУСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

 

Совокупность многочисленных звуков, быстро меняющихся по частоте и силе, принято называть шумом. Шум в помещениях относится к категории санитарно-гигиенических вредностей, так как длительное его воздействие вредно для здоровья человека и понижает его работоспособность. Различают шумы воздушные и ударные. Воздушный шум возникает и распространяется в воздушной среде. Звуковые волны воздействуют на ограждающие конструкции зданий, приводят их в колебательное движение и тем самым передают звук в соседние помещения, отражаются и частично поглощаются ограждениями. Ударный шум возникает и передается в ограждающих конструкциях при ударных, вибрационных и других воздействиях  непосредственно на конструкцию.

Вредное действие шумов стремятся  уменьшить путем разработки рациональных планировочных и конструктивных решений зданий, осуществляемых с применением акустических материалов и изделий.

Акустическими называют материалы, способные  поглощать звуковую энергию, а также снижать уровень силы и громкости, проходящих через них звуков, возникших как в воздухе, так и в материале ограждения.

Акустические свойства материалов связаны с взаимодействием материалов и звука. Наиболее значимыми акустическими свойствами материала являются звукопроводность, звукопоглощение и звукоизоляция.

Звукопроводность – это свойство материала пропускать через свою толщину звук. Для изоляции помещений от шумов важно, чтобы строительные конструкции имели низкую звукопроводность. Она зависит от строения и массы материала. Тяжелые материалы (кирпич), а также пористые и волокнистые материалы плохо проводят звук.

Звукопоглощение – это свойство материала поглощать и отражать падающий на него звук. Оно зависит от пористости материала, его толщины, состояния поверхности, а также частоты звукового тона, измеряемого количеством колебаний в секунду.

Основной акустической характеристикой  звукопоглощающих материалов является коэффициент звукопоглощения а равный отношению количества энергии звуковых колебаний, поглощенной материалом или конструкцией, к общему количеству звуковой энергии, падающей на изолируемую поверхность в единицу  времени.

Все строительные материалы обладают в той или иной мере звукопоглощением. К звукопоглощающим материалам принято относить только те, которые имеют коэффициент звукопоглощения на средних частотах больше 0,2. Эти материалы характеризуются высокой, преимущественно открытой, пористостью. Для усиления поглощения звуковой энергии звукопоглощающие материалы часто дополнительно перфорируют. Перфорация облегчает доступ звуковых волн к материалу и в зависимости от размера и формы отверстий, их наклона и глубины, а также процента перфорации (отношение площади, занимаемой отверстиями, к общей площади изделия) увеличивает коэффициент звукопоглощения на 10...20 % и более. Для этой же цели фактуру поверхности изделий делают трещиноватой, бороздчатой или рельефной и окрашивают эмульсионными или клеевыми красками, образующими пористое покрытие. Звукопоглощающие плиты целесообразно располагать в конструкции с воздушным зазором - «на относе». При этом используются упругие свойства воздуха, что также увеличивает звукопоглощение конструкции. Звукопоглощающие материалы применяют в виде однослойного однородного пористого материала с офактуренной поверхностью, двухслойных и многослойных пористых материалов с жестким перфорированным покрытием, а также в виде штучных однослойных и многослойных изделий разнообразных размеров и формы.

Звукопоглощающие материалы отличаются декоративностью и способствуют формированию выразительного и эстетичного вида помещения.

Под звукоизоляцией подразумевают  комплекс мероприятий, направленных на снижение интенсивности проникновения звука (шума) до допустимых величин при прохождении его через ограждающие конструкции. Критерием звукоизоляции является разность уровней силы звука до и после прохождения его через ограждающую конструкцию. Разность уровней силы звука в жилых домах для стеновых материалов и материалов междуэтажных перекрытий должна составлять 50 дБ, для перегородок – 40 дБ.

Главное свойство звукоизоляционных материалов - это ослабление ударного шума. Звукоизоляционная способность материала в ограждении оценивается по разности уровней звука с обеих сторон ограждения и выражается в децибелах. Предельные (максимально допустимые) уровни шума устанавливаются в зависимости от назначения помещения и частотной характеристики звука. Нормальное ухо человека воспринимает звуковые колебания частотой 16...20000 Гц, причем особо чувствительными являются частоты 1500...3000 Гц. Звукоизоляционная способность ограждения прямо пропорциональна десятичному логарифму его массы. Однако увеличение массы конструкций делает их слишком тяжелыми, громоздкими и дорогими. Гораздо эффективнее конструкции, изготовленные из пористых материалов, или многослойные конструкции, имеющие воздушные прослойки. В этом случае используются упругие свойства воздуха, которые гасят звуковые колебания и прерывают распространение звука. По этой же причине и звукопоглощающие материалы стремятся изготовлять высокопористыми (пористость 40...90 %), т. е. как и теплоизоляционные материалы. Однако в отличие от теплоизоляционных материалов, где выгодны замкнутые воздушные поры, эффективность звукопоглощающих материалов возрастает при наличии сквозных пор или специально  предусмотренной перфорации.

Строительно-эксплуатационные свойства акустических материалов оценивают по механической прочности, деформации при колебаниях температуры и влажности, стойкости при воздействии влаги, высокой температуры, огня, микроорганизмов, соответствию санитарно-гигиеническим нормам и способности сохранять свои свойства в процессе длительной эксплуатации.

 

3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

 

Всем приятно находится в  помещении с хорошей акустикой. Но не каждый знает, что же это такое, а тем более как этого достичь. Представив разговор в пустой комнате можно понять, что такое отсутствие акустики, ведь все твердые поверхности, такие как пол, потолок будут отражать возникающие звуки. Мягкая мебель может помочь в улучшении звуковой среды, но ее будет недостаточно при создании идеала. Для обеспечения нужного звучания, без каких – либо помех, необходимо использовать акустические материалы. Подобрать нужный вариант не составит большого труда – на ваш выбор представлен широкий спектр материалов различных видов и цветов. С каждым днем спрос на акустические материалы становится больше, следовательно, растет и ассортимент продукции.

Существуют профессиональные «готовые решения» по звукоизоляции для помещений различного назначения. К готовым решениям можно отнести специальные комплекты, предназначенные для выполнения звукоизоляционных работ. Это и звукоизолирующие панели, и сэндвич-панели, и вибро-акустические слоистые панели, и панели, предназначенные для дополнительной изоляции. Существует множество звукоизоляционных решений, а также материалов, обладающих звукопоглощающими свойствами. По сфере применения их можно подразделить на звукопоглощающие материалы, применяемые в качестве внутренней облицовки помещений для обеспечения требуемой акустики внутри помещения, материалы для изоляции от структурного, в том числе, ударного шума (изоляция из каменной ваты, техническая пробка, кремнезёмное волокно) и материалы на волокнистой основе для защиты от воздушного шума (изоляция из каменной ваты или войлок).

При строительстве жилых, промышленных и офисных помещений  для возведения стен, перегородок, плоских и скатных крыш с небольшим углом наклона может применяться строительный материал фибролит. Он производится из древесного или синтетического волокна и цемента, обладает плотностью от 208 до 570 кг на м³. Фибролит служит материалом для производства несъёмной опалубки, применяемой для каркасного домостроения. Один из его видов - акустический фибролит используется для создания акустических потолков.

Благодаря высокому коэффициенту звукопоглощения, большое распространение получили материалы из каменной ваты. В виде плит различной толщины они применяются для звукоизоляции помещений всех типов. Среди них есть универсальные материалы для повышения звукоизоляции стен, пола и потолков.