УДК 699.8
Ю.Б. РЕДЬКО, технический директор ООО «АлгоритмСтрой», г. Санкт-Петербург
На основании информационного анализа предлагается методика, а также приводятся полученные с ее помощью экспериментальные данные о звукоизоляции панелей стеновых в зависимости от конструктивного исполнения, наличия и вида наполняемого материала.
Воплотить в жизнь архитектурные принципы проектирования современных оригинальных сооружений позволяет использование такого строительного материала, как панель стеновая.
Интенсивный рост строительства различных по функциональному назначению зданий дал толчок развитию современной отечественной промышленности строительных материалов.
Торгово-досуговые, офисные и спортивно-развлекательные центры становятся доминантами градостроительной среды, что требует соответствующего подхода к их формообразованию и эстетике.
Это целый класс многослойных конструкций, состоящих из теплоизоляционного материала, облицованного с двух сторон металлическим листом.
Стеновые, кровельные и отделочные сэндвич-панели выгодно отличаются такими свойствами, как легкость, прочность, огнестойкость, высокая тепло- и звукоизоляция. Эти панели широко применяются в качестве вертикальных, горизонтальных и наклонных ограждающих строительных конструкций при возведении производственных, складских и сельскохозяйственных сооружений, общественных и торговых зданий, холодильников, малоэтажных домов сельского и коттеджного типов. Они широко используются в качестве наружных и внутренних ограждающих покрытий, а также в различных конструкциях полов, межэтажных и кровельных перекрытий.
Сопротивление теплопередаче и величина звукоизоляции – одни из основных критериев при проектировании объекта.
Физико-технические свойства используемых в строительстве тепло- и звукоизоляционных материалов оказывают определяющее влияние на эффективность и эксплуатационную надежность конструкций, трудоемкость монтажа, возможность ремонта в процессе эксплуатации и в значительной степени определяют надежность, долговечность, безопасность для окружающей среды и населения [1, 2].
Стеновые панели с наполнителем из минеральной ваты [3] широко применяются:
• для строительства ограждающих конструкций, потолков, внутренних стен и перегородок в промышленных зданиях и сооружениях, где требуется защита от влияния промышленного шума;
• для строительства звукоизолирующих экранов (в т.ч. мобильных) на территории жилой застройки с целью снижения шумового загрязнения окружающей среды;
• для строительства шумозащитных экранов на автомобильных и железнодорожных магистралях в городской черте, вблизи населенных пунктов и заповедных территорий.
Минеральная вата – один из самых распространенных материалов для производства теплоизоляционных панелей. Главное ее преимущество – это высокие характеристики пожарной безопасности. Благодаря тому, что в производстве панелей на основе минеральной ваты используются негорючие материалы, конечный продукт имеет повышенный предел огнестойкости и класс пожарной опасности К0 (негорючие материалы).
Область применения панелей стеновых устанавливается в зависимости от условий эксплуатации, в соответствии с действующими строительными нормами и правилами, с учетом требований соответствующих стандартов.
Конструкция стеновых панелей
Изделия должны отвечать требованиям соответствующих технических условий, рабочих чертежей (эскизов заказчика) и изготавливаться по технологической документации, утвержденной в установленном порядке.
Термины, обозначения и определения
В соответствии с требованием [4], применяются следующие термины, обозначения и определения:
Время реверберации Т, с – время, требуемое для снижения уровня звукового давления в замкнутом помещении на 60 дБ после выключения источника звука.
Звукоизоляция оконного блока RАтран, дБА – величина, служащая для оценки снижения изделием воздушного шума потока городского транспорта.
Изоляции воздушного шума (звукоизоляция) R(f), дБ – десятикратный десятичный логарифм отношения звуковой мощности, падающей на испытуемый образец, к звуковой мощности, переданной через этот образец.
Индекс изоляции воздушного шума Rw, дБ – величина, служащая для оценки звукоизоляции конструкции одним числом и определяемая путем сопоставления частотной характеристики изоляции воздушного шума R(f) со специальной оценочной кривой по [4].
Частотная характеристика изоляции воздушного шума R(f), дБ – значение изоляции воздушного шума в каждой из третьоктавных полос с частотами f, Гц, лежащими в диапазоне 100-3150 Гц (в графической или табличной форме) [6].
Средний уровень звукового давления Lm, дБ – десятикратный десятичный логарифм отношения усредненных в пространстве и времени квадратов значения звукового давления к квадрату порогового значения давления Pо=20 мкПа.
Эквивалентная площадь звукопоглощения A, м2 – площадь поверхности с коэффициентом поглощения, равным единице, которая обладала бы такой же способностью поглощать звук, как все вместе взятые поверхности ограждающих конструкций испытательной камеры.
Метод определения изоляции воздушного шума
Метод определения звукоизоляции таких изделий, как ограждающие конструкции, установлен стандартом для проведения в лабораторных условиях типовых, сертификационных и других периодических испытаний [5].
Метод определения заключается в последовательном измерении и сравнении средних уровней звукового давления в помещениях высокого и низкого уровней испытательной камеры в определенных полосах частот с последующим вычислением показателей звукоизоляции изделий.
Измерения проводились в третьоктавных полосах частот. Диапазон при измерениях составлял частоты от 100 до 3150 Гц со следующими средними геометрическими частотами третьоктавных полос: 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150.
Индекс изоляции воздушного шума Rw, дБ определялся по [4] путем сопоставления полученной в результате измерений частотной характеристики изоляции воздушного шума R(f) со специальной оценочной кривой.
Испытываемый образец панели размещался в перегородке испытательной камеры, разделяющей помещения с высоким и низким звуковым давлением, несимметрично по отношению к стенам, полу и потолку камеры.
Измерения проводились после выдерживания образца в камере при температуре (17-23) °С в течение 24 ч.
Испытательное оборудование и аппаратура
Испытания осуществлялись в лабораторных условиях в акустической камере в соответствии с требованиями [5-9].
Испытательная (реверберационная) камера состояла из двух смежных по горизонтали помещений (пара помещений): камеры (помещения) высокого уровня (КВУ) и камеры (помещения) низкого уровня (КНУ). Испытательная камера предназначена для измерения звукоизоляции ограждающих конструкций по [1, 2].
Проверяемые при первичной аттестации испытательное оборудование и аппаратура включали в себя испытательные камеры с передающей и приемной измерительными системами. Перечень основных характеристик акустических систем, а также наименования и типы поверенного в установленном порядке испытательного оборудования и аппаратуры измерительных систем приведены в таблице 1.
Таблица 1. Перечень аппаратуры измерительных систем при определении звукоизоляции стенных панелей от воздушного шума
| № п/п | Наименование | Тип |
| 1 | Шумомер | 2209 |
| 2 | Третьоктавный фильтр | 01024 |
| 3 | Шумомер – анализатор спектра | 101А |
| 4 | Излучатель звука | АС SBN 1121 |
| 5 | Эталонный пистофон | 4220 |
| 6 | Самописец уровня портативный | 2306 |
| 8 | Барометр-анероид | БАММ-1 |
| 9 | Гигрометр психометрический | ВИТ-3 |
| 10 | Генератор шума | 03.004 |
| 11 | Усилитель мощности | RMX 85 |
| 12 | Измерительный усилитель | 2636 |
| 13 | Согласующий усилитель | 00011 |
| 14 | Узкополосный фильтр | 01.013 |
Перечень основных характеристик акустической камеры приведен в табл. 2.
Таблица 2. Перечень основных геометрических характеристик акустической камеры
| № п/п | Наименование | Обозначение | Единица измерения | Паспортное значение |
| 1 | Длина КВУ | L1 | м | 4,25-4,6 |
| 2 | Ширина КВУ | В1 | м | 3,6-3,96 |
| 3 | Высота КВУ | H1 | м | 2,67-3,0 |
| 4 | Длина КНУ | L2 | м | 4,29-4,6 |
| 5 | Ширина КНУ | B2 | м | 3,2-3,57 |
| 6 | Высота КНУ | H2 | м | 2,7-3,0 |
| 7 | Высота проема | Hп | м | 2,2 |
| 8 | Ширина проема | Bп | м | 1,5 |
| 9 | Глубина проема | Lп | м | 0,25 |
| 10 | Объем КВУ | V1 | м3 | 47,6 |
| 11 | Объем КНУ | V2 | м3 | 43,0 |
| 12 | Отношение объемов | Vотн | % | 7 |
| 13 | Площадь поверхностей КВУ | SΣ | м2 | 80,1 |
| 14 | Площадь поверхностей КНУ | SΣ | м2 | 74,8 |
| 15 | Отношение площадей КВУ и КНУ | SΣ / Ani | м2 | ≥6,2 |
Обработка результатов измерений
Обработка результатов выполнялась по алгоритму в соответствии с требованиями, изложенными в [1-9]. Погрешность результатов измерений оценивалась по требованиям стандарта [4].
Погрешность метода измерений характеризуется повторяемостью r измерений, т.е. через значение, которое охватывает абсолютную разницу результатов двух измерений с доверительной вероятностью 95%, проведенных в течение короткого интервала времени и при одинаковых условиях (аппаратура, лаборатория, испытатель).
Результаты испытаний панелей стеновых
Ниже приведены результаты испытаний, накопленные в ходе сертификации стеновых панелей.
Для проведения всех испытаний, результаты которых приведены в данной статье, использовались образцы из панелей размером 1500×1500 мм, толщиной 100 мм.
Рассмотрим результаты проведения испытаний образцов из стеновых панелей типа МПС-100.
К настоящему времени результатов измерений и расчетов показателей звукоизоляции этого типа изделий получено достаточное количество, чтобы привести здесь результаты испытаний с характерными значениями данных. В табл. 3 (серии № 1-3 – панели от разных производителей и разных партий образцов) и в табл. 4 (серии № 4-5 – разные производители и партии образцов) приведены частотные характеристики средних уровней звукового давления в помещении высокого (LBср) и низкого (LНср) уровней давления, а также значения показателя изоляции воздушного шума R(f), полученные по результатам испытаний пяти образцов (из каждой серии) разных производителей.
Таблица 3. Результаты испытаний образцов стеновых панелей по звукоизоляции от воздушного шума. Звукоизоляция RАтран = 30 дБА, индекс звукоизоляции RW = 35 дБ
| f, Гц | Серия №1-1LВср, Гц | Серия №1-2LНср, Гц | Серия №1-3R(f), дБ | Серия №2-1LВср, Гц | Серия №2-2LНср, Гц | Серия №2-3R(f), дБ | Серия №3-1LВср, Гц | Серия №3-2LНср, Гц | Серия №3-3R(f), дБ |
| 100 | 96,7 | 70,5 | 22,2 | 96,7 | 72,17 | 19,2 | 96,7 | 72,33 | 20,4 |
| 125 | 97,3 | 75,7 | 18,4 | 97,3 | 77,0 | 18,0 | 97,3 | 76,2 | 17,9 |
| 160 | 92,0 | 52,0 | 36,1 | 92,0 | 52,0 | 13,7 | 92,0 | 52,0 | 36,1 |
| 200 | 92,2 | 70,5 | 17,4 | 92,2 | 69,5 | 18,1 | 92,2 | 69,7 | 18,2 |
| 250 | 93,3 | 59,7 | 29,0 | 93,3 | 61,0 | 25,7 | 93,3 | 61,5 | 27,2 |
| 315 | 91,3 | 60,7 | 27,1 | 91,3 | 59,8 | 27,4 | 91,3 | 60,3 | 27,4 |
| 400 | 94,3 | 61,2 | 29,6 | 94,3 | 61,7 | 30,9 | 94,3 | 61,2 | 29,6 |
| 500 | 95,0 | 61,0 | 28,9 | 95,0 | 62,3 | 29,6 | 95,0 | 61,2 | 28,8 |
| 630 | 93,0 | 55,8 | 33,9 | 93,0 | 55,0 | 34,2 | 93,0 | 55,5 | 34,2 |
| 800 | 91,3 | 53,0 | 34,4 | 91,3 | 51,0 | 36,6 | 91,3 | 51,5 | 35,9 |
| 1000 | 89,3 | 50,2 | 34,5 | 89,3 | 48,2 | 37,5 | 89,3 | 49,2 | 35,5 |
| 1250 | 88,3 | 46,7 | 37,0 | 88,3 | 45,3 | 38,4 | 88,3 | 45,2 | 38,5 |
| 1600 | 88,0 | 44,8 | 38,9 | 88,0 | 43,5 | 40,1 | 88,0 | 43,5 | 40,2 |
| 2000 | 87,0 | 44,2 | 39,5 | 87,0 | 43,3 | 42,2 | 87,0 | 43,0 | 40,7 |
| 2500 | 87,2 | 44,7 | 38,9 | 87,2 | 43,2 | 38,9 | 87,2 | 44,0 | 39,6 |
| 3150 | 88,3 | 46,3 | 37,4 | 88,3 | 45,5 | 38,0 | 88,3 | 47,2 | 36,5 |
Таблица 4. Результаты испытаний образцов стеновых панелей по звукоизоляции от воздушного шума. Звукоизоляция RАтран=29 дБА, индекс звукоизоляции RW = 35 дБ
| f,Гц | Серия №1-1LВср, Гц | Серия №1-2LНср, Гц | Серия №1-3R(f), дБ | Серия №2-1LВср, Гц | Серия №2-2LНср, Гц | Серия №2-3R(f), дБ | Серия №3-1LВср, Гц | Серия №3-2LНср, Гц | Серия №3-3R(f), дБ |
| 100 | 96,7 | 73,0 | 19,7 | 86,8 | 62,83 | 20,1 | 96,7 | 72,33 | 20,4 |
| 125 | 97,3 | 76,0 | 18,0 | 89,7 | 66,3 | 20,0 | 97,3 | 76,2 | 17,9 |
| 160 | 92,0 | 52,0 | 36,1 | 83,8 | 61,0 | 18,9 | 92,0 | 52,0 | 36,1 |
| 200 | 92,2 | 71,8 | 16,1 | 84,8 | 61,8 | 18,7 | 92,2 | 71,8 | 16,1 |
| 250 | 93,3 | 62,5 | 26,2 | 85,5 | 54,2 | 26,7 | 93,3 | 62,0 | 26,7 |
| 315 | 91,3 | 60,7 | 27,1 | 84,0 | 53,5 | 26,9 | 91,3 | 60,8 | 26,9 |
| 400 | 94,3 | 61,5 | 29,2 | 85,5 | 52,8 | 29,1 | 94,3 | 61,7 | 29,1 |
| 500 | 95,0 | 62,7 | 27,3 | 86,8 | 53,2 | 26,6 | 95,0 | 63,2 | 26,8 |
| 630 | 93,0 | 55,5 | 34,2 | 86,3 | 49,8 | 33,2 | 93,0 | 54,8 | 34,9 |
| 800 | 91,3 | 52,2 | 35,2 | 83,7 | 43,3 | 36,4 | 91,3 | 51,2 | 36,2 |
| 1000 | 89,3 | 49,7 | 35,0 | 82,2 | 40,3 | 37,2 | 89,3 | 49,2 | 35.5 |
| 1250 | 88,3 | 47,0 | 36,7 | 79,8 | 35,7 | 39,5 | 88,3 | 47,5 | 36,2 |
| 1600 | 88,0 | 44,3 | 39,4 | 79.5 | 33,5 | 41,7 | 88,0 | 43,7 | 40.1 |
| 2000 | 87,0 | 44,0 | 39,7 | 79,0 | 32,2 | 43,5 | 87,0 | 43,8 | 39,9 |
| 2500 | 87,2 | 46,2 | 37,4 | 78.7 | 34,0 | 41,1 | 87,2 | 43,0 | 40,6 |
| 3150 | 88,3 | 49,0 | 34,7 | 79.0 | 36,2 | 38,2 | 88,3 | 45,7 | 38,0 |
Были определены и показатели качества звукоизоляции. Так, для испытанных образцов стенных панелей типа МПС-100 индекс изоляции воздушного шума Rw, служащий для оценки звукоизоляции изделия одним числом, составил 35 дБ, а звукоизоляция от шума транспортного потока RАтран = 29-30 дБА .
Погрешность метода испытаний при этом составила ±2 дБ.
Выводы:
1. Получены количественные значения показателей звукоизоляции распространенных типов стеновых панелей типа МПС-100.
2. Получены в том числе частотные характеристики показателя изоляции воздушного шума транспортного потока и показателя индекса изоляции.
3. Погрешность измерений, характеризуемая повторяемостью измерений, соответствует требованиям [4].
4. Значения звукоизоляции образцов находятся в пределах заявленных свойств.
5. Отклонений от процедуры измерений не зафиксировано.
Библиографический список
1. СНиП 23-03-2003. Защита от шума.
2. СП 23-103-2003. Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий.
3. ГОСТ 9573-96. Плиты минераловатные на синтетическом связующем. Технические условия.
4. ГОСТ 27296-87. (СТ СЭВ 4866-84). Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерения.
5. ГОСТ 6495-89. Микрофоны. Общие технические условия.
6. ГОСТ 17168-82. Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний.
7. ГОСТ 17187-81. Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний.
8. ГОСТ 23854-79. Измерители уровня электрических сигналов. Общие технические требования и методы испытаний.
9. ГОСТ 24388-88. Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические условия.
