В статье приведены результаты анализа и систематизации вопросов организации и проведения измерений показателей изоляции ударного шума междуэтажными перекрытиями. Кроме того, рассмотрены требования нормативно-технической документации к методике измерений и обработке результатов, а также приведены результаты испытаний межквартирных перекрытий, полученные в соответствии с рассматриваемой методикой.
УДК 699.8
Ю.Б. РЕДЬКО, технический директор ООО «АлгоритмСтрой», г. Санкт-Петербург
Ключевые слова: анализ, методика, частотные характеристики звукоизоляции, шум, ударный шум, жилое здание, перекрытие, шумомер, конструкция
Keywords: analysis, methodology, frequency characteristics of sound insulation, noise, impulsive force noise, residential building, seiling, sound level meter, construction
Общие положения
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].
В зависимости от расположения перекрытия могут быть чердачными, отделяющими чердак от верхнего этажа, междуэтажными, разделяющими помещения двух смежных этажей и т.д.
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.
Деревянный пол или плавающее бетонное основание пола (стяжка) должны быть отделены по контуру от стен и других конструкций здания зазорами шириной 1-2 см, заполняемыми звукоизоляционным материалом или изделиями из пористого полиэтилена и т.п. Плинтусы или галтели следует крепить только к полу или только к стене.
Метод измерения [1] изоляции ударного шума 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.
Измерения изоляции (звукоизоляции) ударного шума перекрытиями основывается 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].
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 [1-4].
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.
Фактический приведенный уровень ударного шума l‘n – приведенный уровень звукового давления под перекрытием, определяемый с учетом косвенной передачи звука.
Стандартизованный приведенный уровень ударного шума L’nT – 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 – 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.
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. В [2] под звукоизоляцией воздушного шума подразумевается обеспечиваемое разделяющим два помещения ограждением снижение уровней звукового давления в дБ, приведенное к условиям равенства площади ограждающей конструкции и эквивалентной площади звукопоглощения в защищаемом помещении.
R=L1-L2+10lg(S/A),
где L1 – уровень звукового давления в помещении с источником звука, дБ; L2 – уровень звукового давления в защищаемом помещении, дБ; S – площадь ограждающей конструкции, м2; А – эквивалентная площадь звукопоглощения в защищаемом помещении, м2.
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.
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 изоляции воздушного шума Rw: величина, служащая для оценки звукоизолирующей способности ограждения одним числом. Определяется путем сопоставления частотной характеристики изоляции воздушного шума со специальной оценочной кривой в дБ.
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.
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 т.ч. 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.
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.
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].
Образец для испытания – изделие, пригодное для испытания, технические характеристики которого полностью соответствуют представленной в испытательный центр (лабораторию) сопроводительной нормативной и конструкторской документации.
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 ударного шума 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.
Если линейные размеры помещений высокого и низкого уровней одинаковы и оба помещения пустые, то в одном из них следует преимущественно использовать рассеивающие элементы (диффузоры), способствующие созданию диффузного звукового поля. Поверхностная плотность элемента должна быть не менее 3 кг/м2, площадь одного элемента – не менее 1,5 м2. Общая площадь рассеивающих элементов должна быть не менее 5 м2. Рассеивающие элементы не должны экранировать испытываемый элемент конструкции. При проведении испытаний перекрытий эти элементы следует располагать на полу нижнего помещения.
Если испытываемый образец имеет различную площадь со стороны помещений высокого и низкого уровней, то большая площадь испытываемого образца должна находиться со стороны помещения высокого уровня. Общая для двух помещений площадь ограждения должна быть не менее 10 м2.
Испытательное оборудование и аппаратура
Основные требования к аппаратуре приведены в [1]:
Передающая измерительная система, излучающая шум при измерениях изоляции ударного шума, должна состоять из ударной машины, удовлетворяющей следующим требованиям:
1) Пять молотков машины должны располагаться на одной прямой с расстоянием между центрами крайних молотков 400 мм;
2) Эффективная масса молотка должна составлять (0,5±0,0125) кг;
3) Нижняя часть молотка должна быть выполнена из стали в форме цилиндра диаметром 30 мм; ударная часть молотка должна быть выпуклой; радиус сферы ударной части должен быть равен 500 мм;
4) Скорость падения молотков должна соответствовать свободному падению с высоты 40±1 мм;
5) Время между двумя последовательно проводимыми ударами молотком должно составлять 100±5 мс;
6) Расстояние между стойками машины и молотками должно быть равным или больше 100 мм.
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.
Радиус, описываемый вращающимся микрофоном, должен составлять при испытаниях в лабораторных условиях не менее 1 м, а в натурных условиях – не менее 0,7 м. Ось вращения микрофона должна быть наклонена по отношению к плоскости пола.
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, 5] классов 0; 1; 2. Предпочтительно применять приборы классов 0 и 1. Для измерения изоляции ударного шума приборы следует проверять в диффузном звуковом поле.
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, 2].
Расстояние между ударной машиной и ограждающими конструкциями должно быть не менее 0,5 м.
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 от ударного шума осуществлялись на объектах малоэтажных жилых деревянных каркасно-панельного и каркасно-обшивных домов.
Объект №1 – междуэтажное перекрытие площадью 35,2 м2, расположенное между жилыми комнатами 1-го и 2-го этажей деревянного каркасно-обшивного двухэтажного дома.
Перечень использованной при проведении испытаний оборудования и аппаратуры приведен в табл. 1.
Таблица 1. Перечень аппаратуры измерительных систем
| № п/п | Наименование | Тип |
| 1 | Реверберационная камера | V=183 м3 |
| 2 | Шумомер | 01013 |
| 3 | Третьоктавный фильтр | 1616 |
| 4 | Шумомер-анализатор спектра | 101А |
| 5 | Измерительный микрофон | ВМК-205 |
| 6 | Предусилитель | КММ-400 |
| 7 | Самописец уровня портативный | 2306 |
| 8 | Предусилитель | 2619 |
| 9 | Ударная машина | 3204 |
| 10 | Барометр-анероид | БАММ-1 |
| 11 | Гигрометр психометрический | ВИТ-3 |
Определяемые показатели: индекс приведенного ударного шума, Ед , дБ.
Результаты испытаний по определению индекса приведенного уровня ударного шума под перекрытием приведены в табл. 2, индекс фактического приведенного уровня ударного шума под перекрытием составил L′w=61 дБ.
Таблица 2. Результаты испытаний по определению индекса изоляции от ударного шума перекрытием малоэтажного деревянного каркасно-обшивного дома
| 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=52,8 м3; S=20 м2) | Фактический приведенный уровень ударного шума L'n, дБ |
| 100 | 63,3 | 19,8 | 0,5 | 68 |
| 125 | 66,1 | 18,9 | 0,5 | 71 |
| 160 | 63,8 | 22 | 0,5 | 68 |
| 200 | 65,5 | 23,6 | 0,5 | 70 |
| 250 | 61,5 | 21,8 | 0,5 | 66 |
| 315 | 59,0 | 24,8 | 0,4 | 64 |
| 400 | 55,6 | 18,9 | 0,5 | 60 |
| 500 | 52,0 | 21,2 | 0,5 | 56 |
| 630 | 48,0 | 24,6 | 0,6 | 52 |
| 800 | 44,3 | 18,9 | 0,6 | 48 |
| 1000 | 43,3 | 18,9 | 0,7 | 46 |
| 1250 | 41,4 | 23,2 | 0,7 | 44 |
| 1600 | 38,4 | 20,2 | 0,7 | 41 |
| 2000 | 36,1 | 22 | 0,7 | 39 |
| 2500 | 32,2 | 26 | 0,7 | 34 |
| 3150 | 23,8 | 21 | 0,7 | 24 |
Объект №2 – междуэтажное перекрытие площадью 4,07 м2, расположенное между жилым помещением на 2-м этаже и нежилым помещении на 1-м этаже двухэтажного каркасно-панельного жилого дома.
Результаты испытаний по определению индекса приведенного уровня ударного шума под перекрытием приведены в табл. 3, индекс фактического приведенного уровня ударного шума под перекрытием составил L′w=53 дБ.
Таблица 3. Результаты испытаний по определению индекса фактического приведенного уровня ударного шума междуэтажным перекрытием малоэтажного деревянного каркасно-панельного дома
| 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=10,52 м3; S=4,08 м2) | Фактический приведенный уровень ударного шума L'n, дБ |
| 100 | 73,6 | 40,5 | 0,8 | 67 |
| 125 | 70,9 | 37,3 | 0,8 | 64 |
| 160 | 65,7 | 38,1 | 0,9 | 58 |
| 200 | 65,1 | 37,8 | 0,8 | 58 |
| 250 | 63,3 | 33,5 | 0,7 | 57 |
| 315 | 60,7 | 36,6 | 0,6 | 55 |
| 400 | 57,1 | 35,8 | 0,6 | 52 |
| 500 | 49,9 | 32,5 | 0,5 | 45 |
| 630 | 47,3 | 30,8 | 0,5 | 43 |
| 800 | 45,3 | 25,4 | 0,5 | 41 |
| 1000 | 39,7 | 24,4 | 0,5 | 35 |
| 1250 | 39,0 | 26,7 | 0,5 | 34 |
| 1600 | 36,0 | 17,8 | 0,4 | 32 |
| 2000 | 34,5 | 20,5 | 0,4 | 31 |
| 2500 | 34,2 | 23,3 | 0,4 | 30 |
| 3150 | 30,1 | 18,5 | 0,4 | 26 |
Оценка погрешности измерения
Погрешность измерений должна оцениваться статистическими методами в соответствии с требованиями [1]. Повторяемость результатов отвечала требованиям [1].
Выводы:
1. В результате анализа и систематизации вопросов организации и проведения измерений показателей изоляции ударного шума междуэтажными перекрытиями 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 ударного шума междуэтажных перекрытий
3. Индекс фактического приведенного уровня ударного шума под перекрытием для объекта №1 составил L′w=61 дБ.
4. Индекс фактического приведенного уровня ударного шума под перекрытием для объекта №2 составил L′w=53 дБ.
5. Индексы фактического приведенного уровня ударного шума под перекрытием для объектов №1 и № 2 удовлетворяют требованиям нормативных документов.
Библиографический список
1. ГОСТ 27296-87 (СТ СЭВ 4866-84). Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерения.
2. СТ СЭВ 4867-84. Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций.
3. СНиП 23-03-2003. Защита от шума.
4. СТ СЭВ 4867-81. Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций.
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.
