Ключевые слова: анализ, методика, частотные характеристики звукоизоляции, шум, ударный шум, жилое здание, перекрытие, шумомер, конструкция
Keywords: analysis, methodology, frequence characteristics of sound insulation, noise, impulsive force noise, residential building, seiling, sound level meter, сonstruction
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 ударного шума перекрытиями, рассмотрены требования нормативно—технической документации к методике измерений и обработке результатов, а также приведены результаты сравнительных испытаний конструкций «плавающих» стяжек междуэтажных перекрытий, полученные в соответствии с рассматриваемой методикой.
Общие положения
Процесс акустического проектирования зданий, сооружений, помещений различного назначения, в том числе киноконцертных залов, центров досуга и т.д. включает в себя и оценку шумового режима.
С целью 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.
Применение строительных материалов и конструкций в архитектурной акустике предполагает определение их звукоизолирующих свойств.
Перекрытия являются горизонтальными конструкциями, разделяющими пространство здания по высоте на этажи, основные конструктивные требования к которым изложены в [1, 2].
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 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.
Пол на звукоизоляционном слое (прокладках) не должен иметь жестких связей (звуковых мостиков) с несущей частью перекрытия, стенами и другими конструкциями здания, т.е. должен быть «плавающим». Плавающее бетонное основание пола (стяжка) должно быть отделено по контуру от стен и других конструкций здания зазорами шириной 1-2 см, заполняемыми звукоизоляционным материалом или изделием, например мягкой древесно-волокнистой плитой, погонажными изделиями из пористого полиэтилена и т.п.
При проектировании пола с основанием в виде монолитной плавающей стяжки следует располагать по звукоизоляционному слою сплошной гидроизоляционный слой (например, пергамин, гидроизол, рубероид и т.п.) с перехлестыванием в стыках не менее 20 см. В стыках звукоизоляционных плит (матов) не должно быть щелей и зазоров.
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 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 [1-3].
При измерении звукоизоляции ограждающих конструкций необходимо выполнять требования соответствующей нормативно-технической документации [1-3].
Термины, обозначения и определения
При выполнении акустических испытаний применяют следующие термины с соответствующими определениями [1-4]:
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.
Частотная характеристика приведенного уровня ударного шума под перекрытием: величина приведенных уровней ударного шума под перекрытием Ln, дБ, в третьоктавных полосах частот в диапазоне 100-3150 Гц.
Фактический приведенный уровень ударного шума, Ln: приведенный уровень звукового давления под перекрытием, определяемый с учетом косвенной передачи звука.
Стандартизованный приведенный уровень ударного шума, LnT: 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, ΔL: снижение приведенного уровня ударного шума в результате устройства пола на перекрытии.
Средний уровень звукового давления в помещении, Lm: десятикратный десятичный логарифм отношения усредненных в пространстве и времени квадратов звукового давления к квадрату порогового звукового давления.
Изоляция ударного шума перекрытием: величина, характеризующая снижение ударного шума перекрытием.
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 5 молотков весом по 0,5 кг, падающих с высоты 4 см с частотой 10 ударов в секунду.
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.
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.
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.
Фрагмент изделия: часть изделия, отражающая его основные конструктивные особенности и звукоизоляционные характеристики.
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.
Покрытие: верхний слой пола, непосредственно подвергающийся эксплуатационным воздействиям.
Прослойка: промежуточный слой пола, связывающий покрытие с нижележащим слоем пола или служащий для покрытия упругой постелью.
Гидроизоляционный слой (слои): слой, препятствующий прониканию через пол сточных вод и других жидкостей, а также прониканию в пол грунтовых вод.
Стяжка (основание под покрытие): слой пола, служащий для выравнивания поверхности нижележащего слоя пола или перекрытия, придания покрытию пола на перекрытии заданного уклона, укрытия различных трубопроводов, распределения нагрузок по нежестким нижележащим слоям пола на перекрытии.
Подстилающий слой: слой пола, распределяющий нагрузки на грунт.
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.
Передающая измерительная система, излучающая шум при измерениях изоляции ударного шума, 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 определяется при помощи интегрирующего измерителя уровня звукового давления или рассчитывается по результатам измерений в каждой точке. Измерения проводятся во всех третьоктавных полосах со средними геометрическими частотами 100-3150 Гц.
Приборы для измерения уровней звукового давления могут быть, в соответствии с [1, 3, 5], классов 0, 1, 2. Предпочтительно применять приборы классов 0 и 1. Для измерения изоляции ударного шума приборы следует проверять в диффузном звуковом поле.
Измерения также необходимо 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, 6].
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 – 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 как минимум 20 с.
Измерительный микрофон должен быть последовательно установлен минимально в трех точках под перекрытием при каждом положении ударной машины.
Расстояние между точками установки измерительного микрофона и их удаление от ограждающих конструкций – не менее 0,5 м.
Результаты испытаний междуэтажных перекрытий в натуральных условиях
Испытания звукоизоляции междуэтажных перекрытий от ударного шума выполнялись с применением звукоизоляционного слоя из химически сшитого пенополиэтилена марки «П» в конструкции «плавающих» стяжек. Испытания осуществлялись на объектах многоэтажных жилых домов.
В соответствии с программой тестов, проводилось измерение звукоизоляции от ударного шума стандартной плитой междуэтажного перекрытия с «плавающей» сборной стяжкой с поверхностной плотностью 80 кг/м2 , уложенной по слою пенополиэтилена марки «П» толщиной 10 мм.
Выбор конструкции «плавающего» пола определяется назначением помещений и зданий, в которых предполагается устройство пола, а также типом и толщиной несущей плиты перекрытия в жилых и общественных зданиях.
«Плавающий» пол представляет из собой плиту или стяжку из бетона или асфальта или других подобных материалов толщиной не менее 50 мм и поверхностной плотностью не менее 60 кг/м2, укладываемую на слой упругого изоляционного материала «П». При необходимости выполняется армирование стяжки.
Перечень использованных при проведении испытаний оборудования и аппаратуры измерительных сетей приведен в табл. 1.
Таблица 1. Перечень аппаратуры измерительных систем при определении звукоизоляции от ударного шума междуэтажным перекрытием с использованием химически сшитого полиэтилена марки «П» толщиной 10 мм в качестве звукоизоляционного слоя
| № п/п | Наименование | Тип |
| 1 | Шумомер | 2209 |
| 2 | Третьоктавный фильтр | 01024 |
| 3 | Шумомер – анализатор спектра | 101А |
| 4 | Самописец уровня портативный | 2306 |
| 5 | Предусилитель | 2619 |
| 6 | Ударная машина | 3204 |
| 7 | Барометр-анероид | БАММ-1 |
| 8 | Гигрометр психометрический | ВИТ-3 |
| 9 | Усилитель мощности | УМ 100/2 |
| 10 | Измерительный усилитель | 2636 |
| 11 | Согласующий усилитель | 00011 |
| 12 | Измерительный микрофон | МК 102 |
Частотные характеристики приведенного уровня ударного шума с «плавающим» полом из сборной стяжки с поверхностной плотностью 80 кг/м2 приведены в табл. 2.
Таблица 2. Частотные характеристики снижения приведенного уровня ударного шума ΔLn и индексов снижения ΔLnw стандартным перекрытием с «плавающей» сборной стяжкой с поверхностной плотностью 80 кг/м2, уложенной по слою пенополиэтилена марки «П» толщиной 10 мм
| Среднегеометрические частоты третьоктавных полос f, Гц | Снижение приведенного уровня ударного шума ΔLn, дБ, «плавающей» стяжкой с поверхностной плотностью 80 кг/м2, уложенной по слою пенополиэтилена марки «П» толщиной 10 мм |
| 100 | 5,2 |
| 125 | 7,5 |
| 160 | 6,3 |
| 200 | 8,4 |
| 250 | 10,5 |
| 315 | 11,6 |
| 400 | 14,5 |
| 500 | 18,5 |
| 630 | 24,7 |
| 800 | 25,4 |
| 1000 | 28,0 |
| 1250 | 29,4 |
| 1600 | 31,2 |
| 2000 | 33,4 |
| 2500 | 35,2 |
| 3150 | 37,5 |
| Индекс снижения приведенного уровня ударного шума ΔLnw, дБ | 25 |
Результаты испытаний по определению индекса фактической изоляции воздушного шума приведены в табл. 2.
Требуемая толщина звукоизоляционного слоя материала «П» определяется расчетом.
Для эффективного использования звукоизоляционного материала необходимо правильно выбрать соотношение между толщиной слоя изоляционного материала и нагрузкой (стяжкой с покрытием пола), с тем чтобы резонансная частота колебания пола была минимально низкой и при этом не происходило разрушения звукоизоляционной прокладки.
В процессе устройства полов относительная влажность воздуха в помещениях не должна превышать 80%. Температура воздуха на уровне пола при устройстве выравнивающей цементно-песчаной стяжки должна быть не менее +5°С. Устройство полов должно выполняться после окончания всех строительно-монтажных, электротехнических и отделочных работ.
До начала производства работ по устройству полов монтажные отверстия в перекрытиях, зазоры между плитами, места примыкания перекрытий к стенам перегородок, трубам должны быть заделаны цементно-песчаным раствором не ниже марки М100.
В местах пересечения инженерных коммуникаций, а также местах примыкания к оконным витражам, конструкциям должна быть выполнена негорючая изоляция.
По результатам испытаний индекс снижения приведенного уровня ударного шума составил ∆Lnw = 25 дБ, что в большинстве реальных случаев позволяет выполнить нормативные требования по изоляции ударного шума.
Оценка погрешности измерения
Погрешность измерений проводилась согласно требованиям [3] и оценивалась статистическими методами в соответствии с требованиями [3]. Повторяемость результатов отвечала требованиям [3].
Выводы:
1. В результате анализа и систематизации вопросов организации и проведения измерений показателей изоляции 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.
3. Состав междуэтажного перекрытия, где в качестве звукоизоляционного слоя использовался химически сшитый пенополиэтилен марки «П» толщиной 10 мм соответствует нормативным требованиям [1].
4. Погрешность измерений, характеризуемая повторяемостью измерений, соответствовала требованиям [3].
5. Контроль повторяемости результатов измерений изоляции воздушного и ударного шума выполнялся в соответствии с рекомендациями стандарта [3].
Библиографический список
1. СНиП 23-03-2003. Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций.
2. СП 23-103-3003. Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий.
3. ГОСТ 27296-87 (СТ СЭВ 4866-84). Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерения.
4. СНиП 2.03.23-88. Полы.
5. ГОСТ 17187-81. Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний.
6. ГОСТ 17168-82. Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие требования и методы испытаний.
