Влияние звукоизолирующей прокладки на проникающий шум

Влияние звукоизолирующей прокладки на проникающий шум

Ключевые слова: анализ, методика, частотные характеристики звукоизоляции, ударный шум, жилое здание, перекрытие, шумомер, конструкция
Keywords: analysis, methodology, frequency characteristics of sound insulation, impulsive force noise, residential building, seiling, sound level meter, construction

УДК 699.8

Ю.Б. РЕДЬКО, технический директор ООО «АлгоритмСтрой», г. Санкт-Петербург

В статье приведены результаты анализа и систематизации вопросов организации и проведения измерений показателя изоляции воздушного и ударного шума ограждающими конструкциями, рассмотрены требования нормативно-технической документации к методике измерений и обработке результатов, а также приведены результаты сравнительных испытаний междуэтажных перекрытий, полученные в соответствии с рассмотренной методикой.

Общие положения

При акустическом проектирования зданий, сооружений, помещений различного назначения, в том числе киноконцертных залов, центров досуга и т.д. необходимо соблюдать и проводить оценку шумового режима.

Для обеспечения нормированного уровня шума в проектируемом помещении, помимо применения соответствующего архитектурно-планировочного решения, снижения шума систем вентиляции и кондиционирования воздуха, также следует использовать ограждающие конструкции с требуемой степенью звукоизоляции.

В соответствии с требованиями [1], применение строительных материалов и конструкций в архитектурной акустике предполагает определение их звукоизолирующих свойств. Кроме того, расчет звукоизоляции ограждающих конструкций должен проводиться при разработке новых конструктивных решений ограждений, применении новых строительных материалов и изделий. Следует иметь в виду, что окончательная оценка звукоизоляции таких конструкций должна проводиться на основании натурных испытаний по [2].

Функционально перекрытия являются горизонтальными конструкциями, разделяющими пространство здания по высоте на этажи, основные конструктивные требования к которым изложены в [1, 3].

Междуэтажные перекрытия изолируют внутренние пространства друг от друга и устраняют неблагоприятное воздействие шума, распространяющегося с соседних этажей на человека. Поэтому к ним предъявляются жесткие требования по звукоизоляции от воздушного и ударного шума.

Конструкции, имеющие хорошую изоляцию ударного шума, гасят значительную часть энергии звуковых волн, в результате уровень звука под междуэтажным перекрытием становится ниже. Если перекрытие плохо поглощает звуковые колебания, то уровень шума под перекрытием становится выше. Поэтому конструкции междуэтажных перекрытий, удовлетворяющие по звукоизоляции требованиям норм, должны иметь индекс изоляции воздушного шума выше нормативного, а индекс приведенного уровня ударного шума под перекрытием – меньше нормативного.

В случае использования перекрытий, не имеющих запаса звукоизоляции, не рекомендуется применение покрытий полов из линолеума на волокнистой подоснове, снижающих изоляцию воздушного шума на 1 дБ по индексу Rw. Допускается применение линолеума со вспененными слоями, которые не влияют на изоляцию воздушного шума и могут обеспечивать необходимую изоляцию ударного шума при соответствующих параметрах вспененных слоев.

Материалы, которые используются для изоляции ударного шума, звуковую волну не поглощают, а отталкивают, заставляя ее терять энергию. Для изоляции от ударного шума используют пористые материалы с малым значением динамического модуля упругости, поскольку затухание звуковой волны объясняется тем, что звуковая энергия расходуется на упругие деформации материала.

Промышленность выпускает различные виды звукоизоляционных материалов, в частности, на основе стекловолокнистых утеплителей, являющихся хорошими звукопоглощающими материалами и находящих широкое использование в строительстве.

Звукоизоляционные материалы на основе стекловолокна являются негорючими материалами, стойкими к атмосферным и биологическим воздействиям, обладающими высокой прочностью на растяжение и очень низким коэффициентом теплопроводности. Для строительных нужд выпускают два вида основных стеклянных волокон: штапельное и непрерывное. Штапельные стеклянные волокна имеют длину до 2000 мм. Диаметр непрерывных стеклянных волокон, которые получаются путем использования различных методов, колеблется в пределах 3-100 мкм.

Для текстильной промышленной переработки используют волокна диаметром от 3-14 мкм. Штапельные стеклянные волокна в зависимости от диаметра стеклянного волокна разделяются на микротонкое (диаметр волокон менее 0,5 мкм), ультратонкое (0,5-1 мкм), супертонкое (1-3 мкм), тонкое (3-11 мкм), утолщенное (11-20 мкм) и грубое (более 20 мкм). Теплоизоляционные материалы на основе стекловолокна являются не только хорошими теплоизоляторами, но также и отличными звукоизоляционными материалами.

Такие звукоизоляционные материалы превосходят в плане звукопоглощения материалы на основе штапельного стеклянного волокна с другими диаметрами волокон (микротонкое, ультратонкое и другие). Звукопоглощающие свойства стеклянного штапельного волокна главным образом зависят от длины и диаметра волокна, его формы и состава стекла. С увеличением длины волокон и уменьшением диаметра резко снижается жесткость изделия и увеличиваются такие свойства материала, как эластичность и гибкость.

Изготовленные изделия на основе волокон с малыми диаметрами легко сжимаются, их плотность можно значительно увеличить в случае необходимости посредством небольших нагрузок. С увеличением плотности изделий также увеличивается и их жесткость. Кроме того, увеличивается способность сохранять форму и улучшаются звукоизоляционные свойства. С возрастанием влажности теплопроводность материалов возрастает, а звукоизоляционные свойства резко ухудшаются. Таким образом, установлено, что влажность материалов на основе стекловолокна не должна превышать 1%.

Путем использования супертонкого стеклянного волокна в виде холста многослойного и перепутанных штапельных волокон можно добиться повышения эффективности звукопоглощения материалов. Использование таких холстов позволяет избежать выделения стеклянной пыли; также такие холсты обладают значительной эластичностью. Их используют в сочетании с защитными оболочками из стеклянной и капроновой ткани для звукоизоляции приточных вентиляционных систем, для различных акустических облицовок помещений. Если в воздухе помещения содержится значительное количество влаги, следует защитить от коррозии металлические изделия, которые соприкасаются с волокнами звукоизоляционного материала. Эта мера необходима потому, что волокна содержат щелочь.

Известно, что чем больше плотность звукоизоляционного материала, тем лучше его звукоизоляционные свойства, поэтому для эффективной звукоизоляции плотность материала должна быть в пределах 17-25 кг/м3. Стеклянное супертонкое волокно выпускают в виде уплотненных холстов средней плотностью 17-25 кг/м3, со следующими размерами: 100х2000х1000, 50х2000х1000 мм.

Одним из вариантов защиты от ударного шума является укладка под чистовой пол прокладок из звукоизоляционных материалов. Причем одними из важных сравнительных характеристик материалов, защищающих от ударного шума, являются индекс снижения приведенного уровня ударного шума Lnw и индекс фактической изоляции воздушного шума перекрытием Rw.

Измерения изоляции (звукоизоляции) воздушного шума ограждающими конструкциями основываются на сравнении уровней звукового давления в испытательных (реверберационных) помещениях. Для этого последовательно измеряют и сравнивают средние уровни звукового давления в определенных полосах частот [1-2].

Метод измерения [1] изоляции ударного шума внутренними ограждающими конструкциями (перекрытиями) заключается в измерении приведенных уровней ударного шума под перекрытием при работе на нем ударной машины.

Метод определения [1] звукоизолирующих свойств покрытий полов заключается в измерении приведенных уровней ударного шума под плитой перекрытия с покрытием и без него с последующим определением значения величины улучшения изоляции ударного шума.

При измерении звукоизоляции ограждающих конструкций необходимо выполнять требования соответствующей нормативно-технической документации.

Термины, обозначения и определения

При выполнении акустических испытаний применяют следующие термины с соответствующими определениями [1-3].

Уровень ударного шума Li – средний уровень звукового давления в рассматриваемой полосе частот в помещении низкого уровня под перекрытием, подвергающимся воздействию стандартной ударной машины.

Приведенный уровень ударного шума Ln – средний уровень звукового давления, учитывающий поправку на звукопоглощение в помещении низкого уровня

Фактический приведенный уровень ударного шума Ln приведенный уровень звукового давления под перекрытием, определяемый с учетом косвенной передачи звука.

Стандартизованный приведенный уровень ударного шума L– средний уровень звукового давления под перекрытием, определяемый с учетом косвенной передачи звука, скорректированный по стандартному значению времени реверберации в помещении низкого уровня

Улучшение изоляции ударного шума L – снижение приведенного уровня ударного шума в результате устройства пола на перекрытии.

Средний уровень звукового давления в помещении Lm, дБ – десятикратный десятичный логарифм отношения усредненных в пространстве и времени квадратов звукового давления к квадрату порогового звукового давления ρ0=20 мкПа.

Изоляция ударного шума перекрытием – величина, характеризующая снижение ударного шума перекрытием.

Изоляция воздушного шума (звукоизоляция) R – способность ограждающей конструкции уменьшать проходящий через нее звук. В общем виде представляет собой десятикратный десятичный логарифм отношения падающей на ограждение звуковой энергии к энергии, проходящей через ограждение

Приведенный уровень ударного шума под перекрытием Ln – величина, характеризующая изоляцию ударного шума перекрытием (представляет собой уровень звукового давления в помещении под перекрытием при работе на перекрытии стандартной ударной машины), условно приведенная к величине эквивалентной площади звукопоглощения в помещении А0=10 м2. Стандартная ударная машина имеет пять молотков весом по 0,5 кг, падающих с высоты 4 см с частотой 10 ударов в секунду.

Частотная характеристика изоляции воздушного шума – величина приведенных уровней ударного шума под перекрытием Ln, в дБ, в третьоктавных полосах частот в диапазоне 100-3150 Гц (в графической или табличной форме).

Индекс приведенного уровня ударного шума Lnw – величина, служащая для оценки изолирующей способности перекрытия относительно ударного шума одним числом. Определяется путем сопоставления частотной характеристики приведенного уровня ударного шума под перекрытием со специальной оценочной кривой в дБ.

Изоляция от воздушного шума R, дБ – величина, характеризующая снижение уровня воздушного шума.

Фактическая изоляция воздушного шума R, дБ – десятикратный десятичный логарифм отношения звуковой мощности, падающей на испытываемый образец, к полной звуковой мощности, переданной в помещении низкого уровня, в том числе и по обходным путям.

Изоляция воздушного шума (звукоизоляция) R, дБ – десятикратный десятичный логарифм отношения звуковой мощности, падающей на испытываемый образец, к звуковой мощности, переданной через этот образец.

Приведенная разность уровней звукового давления Dn, дБ – разность усредненных в пространстве и времени уровней звукового давления, создаваемых в двух помещениях одним или несколькими источниками шума, установленными в одном из них.

Повторяемость результатов измерений r – значение величины, охватывающей с вероятностью 95% абсолютную разность результатов двух измерений, проведенных в коротком интервале времени и при одинаковых условиях.

Время реверберации Т, с – время, требуемое для снижения уровня звукового давления в замкнутом помещении на 60 дБ после выключения источника звука.

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].

Фрагмент изделия – часть изделия, отражающая его основные конструктивные особенности и звукоизоляционные характеристики.

Частотная характеристика изоляции воздушного шума R(f), дБ – значение изоляции воздушного шума R в каждой из третьоктавных полос с частотами f, Гц, лежащими в диапазоне 100-150 Гц (в графической или табличной форме).

Эквивалентная площадь звукопоглощения А, м2 – площадь поверхности с коэффициентом звукопоглощения, равным единице, которая обладала бы такой же способностью поглощать звук, как и все вместе взятые поверхности ограждающих конструкций испытательной камеры.

Требования к помещениям для испытаний внутренних ограждающих конструкций в натуральных условиях

Испытательные помещения для измерений изоляции воздушного шума внутренними ограждающими конструкциями должны состоять из двух смежных по горизонтали или вертикали помещений, между которыми находится испытываемая конструкция.

Объем помещений высокого и низкого уровня должен составлять не менее 25 м3 , линейные размеры – не менее 2,3 м.

Испытательное оборудование и аппаратура

Основные требования к аппаратуре приведены в [1-3]:

Передающая измерительная система, излучающая шум при измерениях изоляции воздушного шума, должна содержать следующую аппаратуру:

• генератор шума;
• полосовые третьоктавные фильтры;
• усилители мощности;
• громкоговорители.

Такая передающая измерительная система должна состоять из ударной машины, удовлетворяющей соответствующим требованиям.

Приемная измерительная система должна обеспечивать проведение измерений уровня звукового давления в третьоктавной полосе и содержать:

• измерительный микрофон;
• шумомер или микрофонный усилитель;
• третьоктавные полосовые фильтры;
• регистрирующий прибор звукового давления.

Для определения уровня звукового давления следует применять один или несколько микрофонов. Время усреднения в диапазоне частот 100-500 Гц должно быть не менее 4 с, а в диапазоне 630-3150 Гц – не менее 2 с.

Эквивалентный уровень стационарного шума следует определять при помощи интегрирующего измерителя уровня звукового давления или рассчитывать по результатам измерений в каждой точке. Измерения следует проводить во всех третьоктавных полосах со средними геометрическими частотами 100-3150 Гц.

Приборы для измерения уровней звукового давления могут быть, в соответствии с [1, 3, 4], классов 0, 1, 2. Предпочтительно применять приборы классов 0 и 1. Для измерения изоляции ударного шума приборы следует проверять в диффузном звуковом поле.

Измерения следует проводить во всех третьоктавных полосах со средними геометрическими частотами 100-3150 Гц.

Третьоктавные фильтры в измерительной системе должны соответствовать классу 1 или 2 по [1, 5].

Проведение измерений изоляции ударного шума в зданиях

Помещения для проведения испытаний, аппаратура и порядок проведения испытаний и определения приведенного уровня ударного шума должны соответствовать требованиям [1-3].

Расстояние между ударной машиной и ограждающими конструкциями должно быть не менее 0,5 м. Температуру воздуха необходимо измерить в середине помещения. Оптимальная температура – 20-24°С. Ударную машину следует устанавливать не менее чем в четырех точках. Непосредственно перед началом измерений машина должна проработать не менее 20 с. Измерительный микрофон должен быть последовательно установлен не менее чем в трех точках под перекрытием при каждом положении ударной машины. Минимальное расстояние между точками установки измерительного микрофона и их удаление от ограждающих конструкций должно быть не менее 0,5 м.

Результаты испытаний междуэтажных перекрытий в натуральных условиях

Испытания звукоизоляции междуэтажных перекрытий (с покрытиями из линолеума) от воздушного и ударного шума осуществлялись на объектах – в строящихся многоэтажных жилых домах. В соответствии с программой испытаний, осуществлялось измерение звукоизоляции от воздушного шума и ударного шума плитой междуэтажного перекрытия с укладкой линолеума на различные слои. Основа перекрытия – железобетонная плита толщиной 160 мм.

Объект №1 – междуэтажное перекрытие площадью 20,0 м2, расположенное между жилыми комнатами строящегося многоэтажного жилого дома.

Состав покрытия пола – линолеум поливинилхлоридный со вспененными слоями, толщиной 4 мм.

Определяемые показатели:

• индекс фактической изоляции воздушного шума Rw, дБ;
• индекс фактического приведенного уровня ударного шума Lnw, дБ.

Перечень использованного при испытании оборудования и аппаратуры приведен в табл. 1.

Таблица 1. Перечень аппаратуры измерительных систем при определении звукоизоляции от воздушного и ударного шума междуэтажным перекрытием

№ п/п Наименование Тип
1 Шумомер 2209
2 Третьоктавный фильтр 01024
3 Шумомер – анализатор спектра 101А
4 Излучатель звука АС-1121
5 Измерительный микрофон ВМК- 205
6 Самописец уровня портативный 2306
7 Предусилитель 2619
8 Ударная машина 3204
9 Барометр-анероид БАММ – 1
10 Гигрометр психометрический ВИТ-3
11 Генератор шума 03004
12 Усилитель мощности УМ 100/2
13 Измерительный усилитель 2636
14 Согласующий усилитель 00011
15 Измерительный микрофон МК 102

Результаты испытаний по определению индекса фактической изоляции воздушного шума приведены в табл. 2. Индекс фактической изоляции воздушного шума перекрытием составил Rw=51 дБ.

Таблица 2. Результаты испытаний объекта №1 по определению индекса фактической изоляции воздушного шума перекрытием

Третьоктавные полосы со средними геометрическими частотами f, Гц Средний уровень воздушного шума в помещении высокого уровня, дБ Средний уровень воздушного шума в помещении низкого уровня, дБ Средний уровень звукового давления помех, дБ Время реверберации в ПНУ Т, с (при V=53,2 м3; S=20 м2) Фактическая изоляция воздушного шума перекрытия, дБ
100 96,1 76,0 48,2 7,1 32
125 101,4 79,9 40 6,9 34
160 104,6 79,9 40,5 6,5 37
200 104,6 77,8 38,4 6,1 38
250 104,6 75,7 36,5 5,2 40
315 102,6 66,4 32,2 4,3 46
400 102,2 65,0 29,6 3,4 46
500 100,8 60,3 25,3 3,1 49
630 101,5 60,2 24,1 2,3 49
800 99,5 51,9 17,2 2,0 54
1000 97,1 47,9 20 1,9 56
1250 93,4 43,5 24,8 1,6 56
1600 93,8 41,8 20,3 1,2 57
2000 93,4 41,4 19,7 1,0 56
2500 91,3 42,6 24,6 1,2 53
3150 88,2 39,8 19,1 1,5 54
Индекс фактической изоляции воздушного шума перекрытием Rw=51 дБ

Результаты испытаний по определению индекса фактического приведенного уровня ударного шума приведены в табл. 3. Индекс фактического приведенного уровня ударного шума под перекрытием составил Lnw=54 дБ.

Таблица 3. Результаты испытаний объекта №1 по определению индекса фактической изоляции ударного шума перекрытием

Третьоктавные полосы со средними геометрическими частотами f, Гц Средний уровень ударного шума под перекрытием, дБ Средний уровень звукового давления помех, дБ Время реверберации Т, с, в ПНУ (при V=53,2 м3; S= 20 м2) Фактический приведенный уровень ударного шума перекрытием, дБ
100 62,7 48,2 7,1 53
125 70,2 40 6,9 61
160 69,7 40,5 6,5 61
200 68,8 38,4 6,1 60
250 70,5 36,5 5,2 63
315 66,4 32,2 4,3 59
400 64,4 29,6 3,4 58
500 59,0 25,3 3,1 53
630 55,7 24,1 2,3 51
800 48,5 17,2 2,0 45
1000 42,0 20 1,9 38
1250 40,2 24,8 1,6 37
1600 34,9 20,3 1,2 33
2000 33,0 19,7 1,0 32
2500 33,3 24,6 1,2 31
3150 31,8 19,1 1,5 29
Индекс фактического приведенного уровня ударного шума для перекрытия Lnw=54 дБ

Объект №2 – междуэтажное перекрытие площадью 20,0 м2, расположенное между жилыми комнатами строящегося многоэтажного жилого дома.

Состав покрытия пола:

• линолеум ПВХ со вспененными слоями, толщиной 4 мм;
• звукоизолирующий материал на основе рулонной звукоизоляции из многослойного пористо-волокнистого стеклохолста, толщиной 4 мм.

Определяемые показатели:

• индекс фактической изоляции воздушного шума Rw, дБ;
• индекс фактического приведенного уровня ударного шума Lnw, дБ.

Перечень использованного при испытании оборудования и аппаратуры приведен в табл. 1.

Результаты испытаний по определению индекса фактической изоляции воздушного шума приведены в табл. 4. Индекс фактической изоляции воздушного шума перекрытием составил: Rw=49 дБ.

Таблица 4. Результаты испытаний объекта №2 по определению индекса фактической изоляции воздушного шума перекрытием

Третьоктавные полосы со средними геометрическими частотами f, Гц Средний уровень воздушного шума в помещении высокого уровня, дБ Средний уровень воздушного шума в помещении низкого уровня, дБ Средний уровень звукового давления помех, дБ Время реверберации Т, с, в ПНУ (при V=53,2 м3; S=20 м2) Фактическая изоляция воздушного шума перекрытием, дБ
100 95,0 72,8 22,6 3,7 32
125 95,3 72,3 32,2 3,4 32
160 98,0 72,4 27,3 3,8 35
200 101,7 70,9 24,8 3,6 40
250 100,9 68,7 24,1 3,3 41
315 98,3 62,2 25,7 3,1 45
400 95,3 60,0 15,7 1,4 40
500 92,0 54,4 21,4 0,9 41
630 93,8 50,6 22,3 1,2 48
800 94,7 50,7 18,1 1,5 49
1000 95,3 49,4 16,6 1,8 52
1250 93,3 44,9 22,6 2,1 55
1600 94,0 43,2 17,9 2,0 58
2000 94,4 48,2 19,6 1,9 53
2500 92,1 44,8 23,5 1,7 53
3150 86,9 40,8 18,0 1,6 52
Индекс фактической изоляции воздушного шума перекрытием Rw=49 дБ

Результаты испытаний по определению индекса фактического приведенного уровня ударного шума Lnw, дБ, приведены в табл. 5. Индекс фактического приведенного уровня ударного шума под перекрытием составил Lnw=51 дБ.

Таблица 5. Результаты испытаний объекта №2 по определению индекса фактической изоляции ударного шума перекрытием

Третьоктавные полосы со средними геометрическими частотами f, Гц Средний уровень ударного шума под перекрытием, дБ Средний уровень звукового давления помех, дБ Время реверберации Т, с (при V=53,2 м3; S=20 м2) Фактический приведенный уровень ударного шума перекрытием, дБ
100 62,3 22,6 3,7 56
125 65,7 32,2 3,4 60
160 65,2 27,3 3,8 59
200 67,0 24,8 3,6 61
250 63,7 24,1 3,3 58
315 57,6 25,7 3,1 52
400 51,2 15,7 1,4 49
500 42,4 21,4 0,9 42
630 33,9 22,3 1,2 32
800 29,7 18,1 1,5 27
1000 27,0 16,6 1,8 24
1250 28,3 22,6 2,1 23
1600 19,6 17,9 2,0 13
2000 22,7 19,6 1,9 16
2500 25,8 23,5 1,7 20
3150 19,5 18,0 1,6 14
Индекс фактического приведенного уровня ударного шума для перекрытия Lnw=51 дБ

Оценка погрешности измерения

Погрешность измерений и повторяемость результатов соответствовала требованиям и оценивалась статистическими методами в соответствии с [2].

Выводы:

1. Проведен анализ и систематизация вопросов организации и проведения измерений показателей изоляции воздушного и ударного шума ограждающими конструкциями, рассмотрены требования нормативно-технической документации к методике измерений и обработке результатов испытаний.

2. С помощью рассмотренной методики выполнены испытания в натуральных условиях применительно к измерению изоляции воздушного и ударного шума междуэтажных перекрытий с использованием звукоизолирующей прокладки.

3. Погрешность измерений, характеризуемая повторяемостью измерений, соответствовала требованиям [2].

4. Контроль повторяемости результатов измерений изоляции воздушного и ударного шума выполнялся в соответствии с рекомендациями стандарта [2].

5. Отклонений от процедуры испытаний не зафиксировано.

Библиографический список

1. СНиП 23-03-2003. Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций.

2. ГОСТ 27296-87 (СТ СЭВ 4866-84). Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерения.

3. СП 23-103-2003. Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий.

4. ГОСТ 17187-81. Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний.

5. ГОСТ 17168-82. Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие требования и методы испытаний.

×

Привет!

× Ваши вопросы - наши ответы