Применение акустических материалов для звукоизоляции производственных помещений

        
        Между волокнами стекловаты находится большое количество пустот с воздухом – за счет этого происходит хорошее звукопоглощение. Кроме того, стекловата негорючая, мало весит, не впитывает влагу, не способна вызвать коррозию у прилегающих к ней металлов, эластична. В многослойных звукопоглощающих конструкциях слой из стекловаты можно встретить довольно  часто. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1.2. Звукоизоляционные  материалы

       Задача  звукоизоляции – отразить звук и  не позволить ему пройти сквозь стену  помещения. Характерное строение звукоизолирующих материалов создает препятствие продвижению звука и отражает его. Звукоизолирующая способность строительной конструкции определяется, прежде всего, массой - чем массивнее и толще стена, тем сложнее звуковым колебаниям ее раскачать. Звукоизолирующая способность ограждающих конструкций, применяемых в строительстве, оценивается значением индекса звукоизоляции. Индекс звукоизоляции измеряется в Дб, и оптимально он должен составлять от 52 до 60 Дб (для ограждающих конструкций). К звукоизолирующим относятся плотные материалы, такие как бетон, кирпич, гипсокартон и другие материалы, способные отражать звук. 
     Звукоизоляционные прокладочные материалы применяются в виде рулонов или плит в конструкциях междуэтажных перекрытий, во внутренних стенах и перегородках, а также как виброизоляционные прокладки под машины и оборудование. Упругие свойства скелета материала и наличие воздуха, заключённого в его порах, обусловливают гашение энергии удара и вибрации, что способствует снижению структурного и ударного шума [4].          

               Многослойные панели ЗИПС (звукоизолирующая панельная система) представляют собой сэндвич-панели из минеральной ваты + гипсоволокна, и монтируются на стену без предварительного каркаса. Сразу стоит заметить, что ЗИПСы имеют особенности: во- первых, «съедают» пространство, так как достаточно толсты – 40, 70, 120 мм толщиной; во-вторых, панели тяжелые – ЗИПС размером 1500х 500 мм 18,5-21 кг. Поэтому сама перегородка, на которую вешается ЗИПС, должна быть прочной, устойчивой и  выдерживать  нагрузки. 
           Если эти недочеты исключить, во всем остальном ЗИПС – эффективное средство звукоизоляции. Плюс такой конструкции – не нужен металлический каркас, так как крепятся эти сэндвич-панели к стене через специальные узлы, сделанные еще на производстве. Если ЗИПС крепить к стене, то к индексу звукоизоляции самой стенки (допустим, 52-55 Дб) в среднем добавляется еще 10 Дб (зависит от толщины панели). То есть общий индекс звукоизоляции стены можно поднять на 12-15 Дб и повысить его до 63-65  Дб. 
          С ударным шумом борются материалы, которые не поглощают звуковую волну, а отталкивают. Звуковая энергия не может «пробить» и деформировать упругий материал. Вот почему многие, например, сетуют на пробку, говоря, что она плохо защищает от шума. Смотря от какого. От воздушного она действительно немного защитит, зато от топота ног и долбежа стенок - очень даже. Подобные материалы укладывают в конструкцию «плавающего пола», под ламинат, а также окутывают им стены, если необходимо. Рассмотрим подробнее материалы. 
          Листы из натуральной пробковой крошки (слой коры пробкового дуба) хороши тем, что не поддадутся грызунам, плесени, гниению, паразитам. Производители обещают, что подобные листы могут прослужить до 40 лет. Материалы из пробковой крошки (толщина 2-4 мм) продаются в листах и рулонах. Индекс снижения уровня ударного шума – до 12 Дб. Очень часто продается уже в комплекте напольных покрытий плавающего типа (рис.2). 

         
 
Рис.2.  Листы из натуральной пробковой крошки 
      

          Пенополиэтилен (вспененный пенополиэтилен) используют при устройстве межэтажных бетонных стяжек, плавающих полов, как подложка под паркет и ламинат, в качестве прокладки для уплотнения стыков (рис.3). При длительных нагрузках может терять до 76% своей толщины, также при попадании влаги под напольное покрытие (паркет), на нем может распространяться  плесень. 
 

       Рис.3. Пенополиэтилен 
 
Подложки на основе пробки. Пробкорезиновый материал – это смесь гранулированной пробки и резины. Он способен снижать вибрацию электроприборов и гасить ударный шум. Такую подложку укладывают под мягкие и жесткие эластичные покрытия, линолиум, паркет, керамическую плитку. Боятся влаги и без дополнительной гидроизоляции или избыточной влажности, пробкорезиновый слой может стать средой обитания плесени. 
 
         Битумно-пробковая подложка создается из крафт-бумаги, с пропиткой битумом и посыпанной пробковой крошкой. Материал всегда укладывается пробковой посыпкой вниз (благодаря этому из-под ламината удаляется влага). В отличие от резиновой подложки, битумной гидроизоляция не нужна. Индекс снижения ударного шума – 18 Дб. 

        
Довольно популярны среди шумоотражающих материалов экструдированный пенополистирол и специальные звукоизоляционные пленки (рис. 4). Пенополистирол удобен в работе: легко режется, быстро укладывается  и  отходов  немного.  
 
 
Рис.4.  Пенополистирол

        
             По долговечности – материал-долгожитель – до 50 лет. Довольно прочен на сжатие и устойчив к воздействию влаги. Индекс снижения ударного шума – до  25  Дб. 
           Структурные шумы могут передаваться по перекрытиям и несущим конструкциям. Даже если стены и пол звукоизолированы, звук может найти себе лазейку и пробраться в помещение по стыкам. Для борьбы с «мостиками звука» применяют специальные прокладки. 
Например, стеклохолст применяют при монтаже ЗИПСов, звукоизоляционных перегородок на каркасе (между профилями каркаса, крепежными элементами и несущими стенами), при укладке деревянных полов – укладывается под лаги и балки перекрытий, в местах соприкосновения досок пола с боковыми стенами. Индекс снижения ударного  шума – до  29  Дб  (рис.  5.). 
 

       Рис.5.  Стеклохолст 
          Для звукоизоляции стыков используют и виброакустический герметик (рис. 6). Он также способен снизить распространение звуков по строительным конструкциям. Используют при монтаже ЗИПСов, плавающих полов. Виброгерметики хорошо прилипают к большинству материалов и при этом не  вызывают  коррозию  металлов. 
 
 
Рис.6. Виброакустический герметик

        
            Эластомерные материалы используют в первую очередь для того, чтобы снизить уровень шумов и вибраций, поступающих в помещение извне. Это могут быть прокладки пористой резины, которую закрепляют по периметру дверей. В основном продают в виде лент. Индекс снижения ударного шума – до 22 Дб [8]. 

       Более приемлемым способом защиты от воздушного шума считается создание многослойной конструкции, состоящей из нескольких чередующихся слоев жестких, плотных и мягких строительных материалов.

       В качестве жесткого слоя могут применяться  плотные материалы типа бетона, кирпича, гипсокартона, и пр. Они проявляют звукоизоляционные свойства, и чем больше их плотность, тем выше звукоизоляция. Слой мягкого материала имеет звукопоглощающую функцию. В качестве звукопоглощающего слоя применяются материалы с волокнистой структурой: минеральная вата, стекловата, кремнеземные волокна. При этом имеет значение толщина звукопоглощающего материала в конструкции, эффективная толщина начинается с 50мм. Толщина поглощающего слоя должна составлять не менее 50% внутреннего пространства перегородки.

       В настоящее время наиболее эффективными материалами, имеющими высокие значения коэффициента звукопоглощения, считаются  изделия из минеральной ваты и  стекловолокна.

       Стекловата – материал на основе стекловолокна, обладает повышенной упругостью и прочностью, а также высокой вибростойкостью. Хорошее звукопоглощение происходит благодаря большому количеству пустот между волокнами, которые заполнены воздухом. К ее положительным качествам можно отнести: пожаробезопасность – НГ (негорюча), малый вес, эластичность, негигроскопичность, высокую паропроницаемость, она является химически пассивной и не вызывает коррозию контактирующих с ней металлов. Из стекловаты изготавливают акустические перегородки в виде плит и рулонов для создания промежуточного мягкого слоя в многослойных звукопоглощающих конструкциях. Характеристика материалов на основе стекловолокна представлена в таблице1. 

                                                                                                                    Таблица 1

             Минеральная вата - это волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов горных пород, металлургических шлаков и их смесей.

Положительные качества: пожаробезопасность -негорюч  –НГ; является химически пассивной  и не вызывает коррозию контактирующих с ней металлов. Хорошее звукопоглощение обеспечивается тем, что волокна расположены хаотично в горизонтальном, вертикальном направлениях, под различными углами друг к другу.

Длина волокон у минеральной ваты и  стекловаты разная: средняя длина  стекловолокна составляет 5 см, а длина каменного волокна - 1,5 см. При этом стекловата – более легкий материал. Сравнительная характеристика материалов на основе минеральной ваты представлена в таблице 2. 
 

                                                                                                                       Таблица 2

                 Повысить звукоизоляцию перекрытия можно устройством акустического потолка - многослойной конструкции, которая уменьшит энергию отраженного звука и поглотит шум.  Характеристика акустических потолков представлена в таблице 3.      

         Таблица 3

       Воздушное пространство между перекрытием  и плоскостью потолка заполняется  звукопоглощающими материалами, для  которых используются спрессованные  плиты из тонкого минераловолокна  или стекловолокна [3]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Факты и выводы

            Акустические принципы часто не совсем правильно трактуются и, как следствие, некорректно применяются на практике.

Многое  из того, что следовало бы отнести  к знаниям и опыту в этой области, на самом деле часто оказывается  некомпетентностью. Традиционный подход большинства строителей к решению проблем звукоизоляции и коррекции акустики помещений основан на практике и опыте, которые часто ограничивают или даже уменьшают суммарный акустический эффект. Успешные акустические проекты, как правило, лишены заблуждений и псевдонаучных заключений и их содержание направлено на обеспечение того, чтобы вложенные деньги и усилия принесли пользу и предсказуемые результаты.  

  Факт 1. Чем больше значение индекса изоляции воздушного шума Rw, тем выше  звукоизоляция ограждения

            Индекс звукоизоляции воздушного шума Rw это интегральная характеристика, применяемая только  для диапазона частот 100-3000 Гц и расчитанная на оценку шумов бытового происхождения (разговорная речь, радио, телевизор). Чем больше значение Rw, тем выше изоляция для звуков именно  этого  типа. 
В процессе разработки методики расчета индекса Rw не было учтено появление в современных жилых домах домашних кинотеатров и шумного инженерного оборудования (вентиляторы, кондиционеры, насосы и т.п.). 
Возможна ситуация, когда легкая каркасная перегородка из ГК имеет индекс Rw выше, чем у кирпичной стены аналогичной толщины. В этом случае каркасная перегородка значительно лучше изолирует звуки голоса, работающего телевизора, звонок телефона или будильника, но звук сабвуфера домашнего кинотеатра кирпичная стена снизит более эффективно.

Вывод: Перед возведением перегородок в необходимо проанализировать частотные характеристики существующих или потенциальных источников шума. При выборе вариантов конструкций перегородок рекомендуется сравнивать их звукоизоляцию в треть-октавных полосах частот, а не индексы Rw. Для звукоизоляции низкочастотных источников шума ( механическое оборудование) рекомендуется применять ограждающие конструкции из плотных массивных материалов.

Факт 2 : Шумное инженерное оборудование может быть расположено в любой части здания, потому что его всегда можно звукоизолировать специальными материалами

          Правильное расположение шумного инженерного оборудования является задачей первостепенной важности при разработке архитектурно-планировочного решения здания и мероприятий по созданию акустически комфортной среды. Звукоизолирующие конструкции и виброизоляционные материалы могут иметь очень высокую стоимость. Несмотря на это, применение звукоизоляционных технологий не всегда может снизить акустическое воздействие инженерного оборудования до нормативных значений во всем звуковом диапазоне частот.

Вывод: Шумное инженерное оборудование необходимо располагать в удалении от защищаемых помещений. Многие виброизоляционные материалы и технологии имеют ограничения по эффективности в зависимости от сочетания массогабаритных характеристик оборудования и строительных конструкций. Многие типы инженерного оборудования обладают ярко выраженными низкочастотными характеристиками, которые достаточно трудно изолировать.