5 Звукоизоляционные материалы.

Меры по звукоизоляции помещений призваны бороться с четырьмя видами шумов:

• Ударный шум возникает, когда конструкция помещения принимает удар и рождаемые при этом колебания передаются на стены или перекрытия. Ударный шум возникает при ударах о пол тяжелых предметов, перемещении мебели, звуке шагов, ударах по стене. По конструкциям звуковые колебания могут распространяться достаточно далеко, так как они передаются на все смежные стены, потолки и полы.

• Воздушный шум распространяется по воздуху, но стены и перекрытия поглощают воздушные звуковые колебания недостаточно хорошо. Способность поглощать звуки стенами и перекрытиями зависит от того материала, из которого они состоят. Чем массивней перегородки, тем большим звукоизоляционным эффектом они обладают. В помещениях воздушным шумом чаще всего является громкие голоса, громкая музыка, лай собак.

• Структурный шум возникает при передаче вибраций трубами, шахтами вентиляции и другими элементами коммуникаций. Некоторые элементы коммуникаций могут передавать звуки на большие расстояния. Известно, что стук по батареям могут слышать очень многие соседи.

• Акустический шум чаще всего возникает в необустроенных помещениях и проявляется в виде эха.

По своим физическим характеристикам и способности защищать от разного вида шумов, можно сказать следующее, что существуют звукоизоляционные материалы и звукоизоляционные конструкции. Звукоизоляционные материалы отражают шумы, препятствуя дальнейшему распространению звука. Такие материалы эффективны при борьбе с воздушным шумом. К таким материалам относятся тяжелый бетон, силикатный кирпич и другие высокоплотные материалы, при условии их достаточного веса и толщины. Звукоизоляционные конструкции более эффективны на ряду со звукоизоляционными материалами, поскольку рассчитаны на широкий частотный диапазон звуковой волны, обладающей высокими проникающими свойствами. За счет применения в звукоизоляционных конструкциях материалов разной плотности и структуры, а также соблюдения правил герметичности и отсутствия жестких связей с другими ограждающими конструкциями, эффективность значительно увеличивается, при этом звукоизоляционная конструкция может обладать меньшей массой и толщиной, чем звукоизоляционный материал при той же эффективности.

Эффективная звукоизоляция — это всегда конструкция, так как работает в более широком диапазоне частот, чем любой отдельно взятый материал. [8]

Рассмотрим более подробно звукоизоляционные материалы и конструкции.

Акмигран

Акмигран - звукопоглощающий материал. Изготавливают из минеральной или стеклянной гранулированной ваты на связке из смеси крахмала, бентонита и карбоксилметилцеллюлозы путем прессования. Возможно добавление гидрофобизирующих, антисептических и прочих функциональных добавок. Средняя плотность 350-400 кг/м3. Коэффициент звукопоглощения 0,4-0,8 в интервале 200-2000 Гц. Применяется при влажности до 70%.

Выпускается в виде облицовочных плит размером 800x250х20 мм, 300x300х20, 300x250х20 белого цвета, имеет пористую лицевую поверхность различной фактуры - трещиноватую, бороздчатую, рифленую. Используется для облицовки помещений в общественных зданиях (вестибюлей театров, концертных залов) с большим шумовыделением. [9]

На рисунке 9 представлены возможные фактуры акмиграна.

а) б) в)

Рис 9 фактуры акмиграна: а)бороздчатая, б)перфорированная, в)хаотическая.

Акустический поролон

Акустический поролон(рисунок 10) предназначен для максимального звукопоглощения и получил широкое применение у людей, так или иначе связанных с музыкой. Акустический поролон отлично подходит для поглощения звука в комнатах звукозаписи, дикторских кабинетах, вокальных залах и в комнатах с установленным домашним кинотеатром.

Кроме того, акустический поролон довольно часто применяется в строительстве частных домов и в отделке квартир, чтобы защититься от лишнего шума.

а) б)

Рис 10 Акустический поролон: а) поролоновая панель б) комната, отделанная акустическим поролоном.

Характеристики панелей с пирамидами различных размеров представлены в таблице 2

Табилца 2 Коэффициенты звукопоглащения акустических панелей.

	125 Гц	250 Гц	500 Гц	1000 Гц	2000 Гц	4000 Гц	Сред
Пирамида 30 мм	0,10	0,17	0,20	0,48	0,83	0,89	0,44
Пирамида 50 мм	0,11	0,25	0,52	0,78	0,91	0,90	0,58
Пирамида 70 мм	0,19	0,42	0,65	0,87	0,92	0,94	0,67
Пирамида 100 мм	0,26	0,44	0,87	0,99	0,95	0,98	0,75

Рис 11 Коэффициенты звукопоглащения акустических панелей

Силакпор

Силакпор – звукопоглощающий материал, изготавливаются из легковесного ячеистого бетона (газо- и пенобетона) специальной структуры. Выпускаются в виде плит. Могут быть с продольной щелевой перфорацией и без перфорации. Средняя плотность 300..500 кг/м3, коэффициент звукопоглощения в диапазоне 200…400 Гц составляет от 0,13 до 0,8.

Минеральная вата

В понятие минеральная вата согласно ГОСТ 31913-2011 (EN ISO 9229:2007) "Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения", входят следующие разновидности ваты:

Стеклянная вата: Минеральная вата, изготовленная из расплава стекла.

Каменная вата: Минеральная вата, изготовленная преимущественно из расплава изверженных горных пород.

Шлаковая вата: Минеральная вата, изготовленная из расплава доменного шлака.

Минеральная вата (в зависимости от вида исходного сырья) может иметь различную структуру волокнистости, заданную технологически: горизонтально-слоистую, вертикально-слоистую, гофрированную или пространственную, что расширяет возможности её применения в тех или иных конструкциях.

Она характеризуется значительной устойчивостью к высоким температурам и действию химических веществ. Минеральная вата обладает также отличными тепло и звукоизоляционными свойствами.

В настоящее время вырабатывается значительное количество минеральной ваты, находящей широкое применение в строительстве. Области ее применения — это тепловая изоляция стен и перекрытий, также минеральная вата широко используется для изоляции высокотемпературных поверхностей (печи, трубопроводы и тд.), огнезащиты конструкций и в качестве звукоизоляционного материала в перегородках, акустических экранах.

Потенциальная опасность минераловатных теплоизоляционных изделий как источника канцерогенных факторов — пыли и фенолформальдегидных смол — послужила основанием для многих исследований воздействия её на человека и животных[12]. Так, например, в декабре 1997 года Европейским союзом была опубликована директива[13], классифицирующая различные сорта минеральной ваты по степени опасности. Согласно этой директиве, минеральная вата рассматривалась как раздражающее вещество (ирритант); ко 2 (потенциально опасно) или 3 (недостаточно данных для надёжной оценки) группе канцерогенной опасности её относили в зависимости от содержания оксидов щелочных и щелочноземельных металлов и размера волокон. Весьма жёсткий подход по оценке опасности искусственных минеральных волокон принят в Германии; здесь запрещены многие виды минеральных волокон, в других странах рассматривающиеся как безопасные; что вызывает серьёзное беспокойство производителей[12].

Международное агентство по изучению рака (МАИР) в 2001 году подготовило доклад об оценке канцерогенности искусственных минеральных волокон[14][15], согласно которому стеклянная (из непрерывного стекловолокна), каменная и шлаковая вата отнесены к группе 3 по степени опасности (для МВ из этих материалов отсутствуют достаточные доказательства канцерогенности для человека, а свидетельства в пользу канцерогенности для животных ограничены). В то же время МВ, изготовленная из огнеупорных керамических волокон и из некоторых видов прерывного стекловолокна, отнесена к группе 2B по степени опасности (для этих типов минеральной ваты существуют обоснованные данные, подтверждающие канцерогенность для животных)[16].

По классификации Международного агентства по изучению рака (МАИР), подтверждённой в США в 2009 году организацией NTP (National Toxicology Program[17]), изделия из минеральной ваты не могут быть отнесены к категории канцерогенов для человека.

Перфорированная гипсовая плита

применяется для коррекции акустики студий звукозаписи, концертных залов, кинотеатров и прочих специализированных помещений. Эффективно корректируют акустическую среду помещения на низких частотах. Эффективно снижают уровень шума, возникающий в местах скопления и интенсивного передвижения людей (торговые залы, вестибюли, залы ожидания, офисы, коридоры). Не только поглощают отраженный шум, но и обладают необходимой прочностью и устойчивостью к агрессивным средам в технических помещениях (венткамеры, машинные отделения лифтов, насосные и бойлерные станции).

Базальтовое волокно

Базальтовое волокно — материал, получаемый из природных минералов путем их расплава и последующего преобразования в волокно без использования химических добавок.

Существует два основных типа базальтового волокна — штапельное и непрерывное. Одним из наиболее важных параметров штапельного базальтового волокна является диаметр отдельных волокон. В зависимости от диаметра волокна делят на: микротонкие, диаметром менее 0,6 мкм; ультратонкие, 0,6 — 1,0 мкм; супертонкие, 1,0 — 3,0 мкм; тонкие, 9 — 15 мкм; утолщенные, 15 — 25 мкм и грубые — диаметром 50 — 500 мкм. Диаметр волокон существенно влияет на важнейшие свойства изделий из него: теплопроводность, звукопоглощение, плотность и др. В зависимости от диаметра волокно используется для различных целей:

микротонкое — для фильтров очень тонкой очистки газовоздушной среды и жидкостей; изготовления тонкой бумаги и специальных изделий;

ультратонкое — для изготовления сверхлегких теплоизоляционных и звукопоглощающих изделий, бумаги, фильтров тонкой очистки газовоздушных и жидкостных сред;

супертонкое для изготовления прошивных теплозвукоизоляционных матов и звукопоглощающих (БЗМ, АТМ) изделий, картона (ТК-1, ТК-4), многослойного нетканого материала, теплоизоляционного вязально-прошивного материала, длинномерных теплоизоляционных полос и жгутов (БТШ-8, БТШ-20, БТШ30), мягких теплоизоляционных гидрофобизированных плит, фильтров и др. Специальная термическая обработка базальтовых супертонких волокон позволяет получить микрокристаллический материал со свойствами, отличающимися от обычных волокон. Микрокристаллические волокна превосходят обычные по температуре применения на 200°С, по кислотностойкости — в 2,5 раза, а гигроскопичность их в 2 раза ниже. Основным преимуществом этого вида базальтового волокна является отсутствие усадки при его эксплуатации. Из микрокристаллического волокна изготавливают высокотемпературоустойчивые теплоизоляционные материалы, плиты, а также фильтры для фильтрации агрессивных сред при высоких температурах. Базальтовое супертонкое волокно (БСТВ) получают двумя методами: дуплекс процесс, когда первоначально вытягиваются из расплава базальта, через фильеры первичные волокна диаметром 250—350 мкм. Которые впоследствии раздуваются высокоскоростным газовым потоком при температуре выше 1600°С в супертонкие. Второй способ это раздув сжатым воздухом струи расплава, при этом температура расплава должна быть не менее 1500°С. Вторым способом получается БТВ с более коротким волокном и менее технологичным из него невозможно производить весь ассортимент продукции. [11]

Ниже, в таблице 3 представлены характеристики уже перечисленных, а также прочих звукоизоляционных материалов.

Таблица 3 Коэффициенты звукопоглащения звукоизолирующих материалов [10]

	125 Гц	250 Гц	500 Гц	1 КГц	2 КГц	4 КГц	Сред
Акминит, минеральноватные на композиционных связующих	0,12	0,22	0,8	0,88	0,77	0,75	0,59
Плиты гипсовые перфорированные	0,09	0,26	0,54	0,94	0,87	0,4	0,52
Плиты силакпор	0,25	0,45	0,6	0,7	0,8	0,9	0,62
Маты из супертонкого стекловолокна	0,4	0,85	0,98	1	0,98	0,97	0,86
Маты минераловатные	0,42	0,81	0,82	0,69	0,58	0,59	0,65
Холсты супертонкого стекловолокна	0,08	0,25	0,7	0,95	1	1	0,66
Ультратонкое базальтовое волокно	0,2	0,52	0,83	0,91	0,88	0,64	0,66
Супертонкое базальтовое волокно	0,07	1	1	0,72	0,6	0,45	0,64

Рис 12 Характеристики акустических материалов

Следующие виды волокна не используются для звукоизоляции.

Для оценки необходимости применения специализированные материалов сравним их с материалами применяемыми в строительстве. Акустические характеристики строительных материалов представлены в таблице 4. [10]

Таблица 4 Коэффициенты звукопоглащения строительных материалов.

	125 Гц	250 Гц	500 Гц	1000 Гц	2000 Гц	4000 Гц	Сред
Стекло	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
Бетон	0,01	0,01	0,02	0,02	0,04	0,04	0,02
Цементношлаковая штукатурка	0,08	0,16	0,23	0,30	0,32	0,35	0,24
Дерево	0,30	0,32	0,19	0,13	0,11	0,11	0,19
Металлический АЭ с перфорацией	0,60	0,88	1,00	1,00	0,87	0,70	0,84

Рис 13 Акустические характеристики строительных материалов