Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет
А.А. Суслов, А.М. Усачев
Лабораторный практикум
Рекомендовано редакционно-издательским советом Воронежского государственного архитектурно-строительного университета в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направ-
лению 270100 «Строительство» и по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»
Воронеж 2011
1
УДК 691:699.86 (07) ББК 38.3
С904
Суслов, А.А.
С904 Технология акустических материалов и изделий :
лаб. практикум / А.А. Суслов, А.М. Усачев; Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т. – Воронеж, 2010. – 64 с.
Лабораторный практикум содержит общие теоретические сведения, порядок выполнения лабораторных работ по изучению основных видов, структуры и свойств современных звукопоглощающих и звукоизоляционных материалов.
Предназначен для студентов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство», а также по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Ил. 6. Табл. 11. Библиогр.: 6 назв.
УДК 691:699.86 (07) ББК 38.3
Рецензенты:
кафедра строительных материалов Липецкого государственного технического университета;
Е.Л. Коломыцев, директор научно-производственногопредприятия
ООО «Классик»
ISBN 978-5-89040-330-8 |
© Суслов А.А., Усачев А.М., 2011 |
|
© Воронежский государственный |
|
архитектурно-строительный |
|
университет, 2011 |
2
Настоящий лабораторный практикум подготовлен в соответствии с учебным планом специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» и государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 270100 «Строительство» подготовки дипломированного специалиста.
Лабораторный практикум предусматривает выполнение лабораторных работ по разделу «Технология акустических материалов и изделий» общего курса «Технология изоляционных строительных материалов и изделий».
Лабораторные работы, представленные в учебном пособии, охватывают основные разделы дисциплины, начиная с изучения структуры и заканчивая определением основных свойств звукопоглощающих и звукоизоляционных материалов.
Главной особенностью строения акустических материалов является наличие открытой сообщающейся пористости, которая необходима для обеспечения прохождения звуковых волн в глубь материала. Поглощение звуковой энергии в материалах с жестким скелетом (пеностекло, ячеистый бетон, фибролит, акустические штукатурки и др.) происходит благодаря вязкому трению при движении воздуха в порах, в результате чего часть звуковой энергии превращается в тепловую. Пористые материалы с гибким скелетом (минераловатные, стекловолокнистые, древесноволокнистые и др.) поглощают звуковую энергию благодаря вязкому трению воздуха в порах и деформациям гибкого скелета.
Каждая лабораторная работа, представленная в данном пособии, включает: цель работы, описание используемого оборудования, приборов, инструментов и сырьевых материалов, общие теоретические сведения, порядок выполнения работы. В конце каждой работы приведены аттестационные вопросы для оценки остаточных знаний студентов и последующей защиты результатов работы.
В конце лабораторного практикума приведены приложения. В них собрана информация по современным акустическим материалам на основе неорганического и органического сырья. Эта информация, безусловно, будет полезным справочным материалом для студентов, а также для специалистов, занятых в строительной отрасли.
Подготовка к выполнению лабораторных работ предусматривает самостоятельное изучение студентами отдельных теоретических вопросов по рекомендованным литературным источникам, конспектам лекций, справочной и нормативной литературе.
Авторы выражают глубокую благодарность за ценные советы и замечания при рецензировании настоящей работы: кафедре строительных материалов Липецкого государственного технического университета и директору научно-производственного предприятия ООО «Классик» Е.Л. Коломыцеву.
3
АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Шум – звуки, вызванные случайными причинами, не несущие полезной информации и мешающие тому или иному жизненному процессу. Шум в помещениях относится к категории санитарно-гигиенических вредностей, так как раздражает нервную систему человека и понижает его работоспособность.
Различают шумы воздушные и ударные. Воздушный шум возникает в воздушной среде, воздействует на ограждающие конструкции, приводит их в колебательное движение и тем самым передает звук в соседние помещения с частичным отражением и поглощением. Ударный шум возникает и распространяется в ограждающих конструкциях при ударных, вибрационных и других воздействиях непосредственно на конструкцию.
Акустические материалы – материалы, способные поглощать звуковую энергию, а также снижать уровень силы и громкости проходящих через них звуков, возникающих как в воздухе, так и в ограждении.
Эффективными акустическими материалами являются изделия, изготовленные из пористых материалов или многослойные конструкции с воздушными прослойками. Так как воздух способен гасить звуковые колебания и прерывать перемещение звука, акустические материалы стремятся изготавливать высокопористыми (пористость 40…90 %), как и теплоизоляционные. Однако в отличие от теплоизоляционных материалов, имеющих замкнутые воздушные поры, акустические материалы должны иметь сквозные поры.
Акустические материалы подразделяются на:
а) звукопоглощающие, предназначенные для применения в конструкциях звукопоглощающих облицовок внутренних помещений и для отдельных звукопоглотителей для снижения звукового давления в помещениях производственных и общественных зданий;
б) звукоизоляционные, применяющиеся в качестве прокладок в многослойных ограждающих конструкциях для улучшения изоляции ограждений от ударного и воздушного звуков.
Звукопоглощающие материалы классифицируются по следующим основным признакам: эффективности, форме, жесткости (величине относительного сжатия), структуре и возгораемости.
По эффективности звукопоглощающие материалы и изделия делятся на три класса: первый класс – коэффициент звукопоглощения α выше 0,8; второй класс α = 0,4…0,8; третий класс – α = 0,2…0,4.
По форме звукопоглощающие материалы и изделия подразделяют на штучные (блоки, плиты); рулонные (маты, полосы, холсты); рыхлые и сыпучие (вата минеральная и стеклянная, керамзит, вспученный перлит и др.).
По жесткости эти материалы и изделия подразделяют на мягкие, полужесткие, жесткие и твердые.
По структурным признакам звукопоглощающие материалы и изделия подразделяют на пористо-волокнистые, пористо-ячеистые и пористогубчатые.
4
По возгораемости, как и все строительные материалы, звукопоглощающие материалы и изделия подразделяют на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
Звукоизоляционные материалы подразделяют на штучные (ленточные, полосовые и штучные прокладки, маты, плиты) и сыпучие (керамзит, доменный шлак, песок).
По структуре звукоизоляционные материалы и изделия подразделяют на пористо-волокнистые (с динамическим модулем упругости ЕД не более 0,5 МПа), пористо-губчатые (ЕД = 1,0…5,0 МПа) и пористо-зернистые (ЕД менее 15 МПа).
Звукопоглощающие материалы характеризуются высокопористой структурой. При этом эффективность звукопоглощения при прочих равных условиях зависит от параметров этой структуры, которые должны направленно регулироваться в зависимости от превалирующей частоты звуковых волн в данном помещении.
Сущность физического явления, происходящего при гашении звука пористым телом, заключается в следующем. Звуковые волны, падая на поверхность такого материала и проникая далее в его поры, возбуждают колебания воздуха, находящегося в узких порах. При этом значительная части звуковой энергии расходуется. Высокая степень сжатия воздуха и его трение о стенки пор вызывают разогрев. За счет этого кинетическая энергия звуковых колебаний преобразуется в тепловую энергию, которая рассеивается в среде.
Гашению звука способствует деформирование гибкого скелета звукопоглощающего материала, на что также тратится звуковая энергия; особенно этот вклад заметен в пористо-волокнистых материалах с открытой сообщающейся пористостью при ее общем объеме не менее 75 %.
Звукоизолирующие качества ограждений основаны на применении специальных конструкций, как правило, многослойных, оказывающих повышенное сопротивление прохождению звуковых волн как ударного характера, так и распространяющихся в воздушной среде.
Придание звукоизолирующих свойств ограждению основывается на трех основных физических явлениях: отражении воздушных звуковых волн от поверхности ограждения, поглощении звуковых волн материалом ограждения, гашении ударного или воздушного шума за счет деформации элементов конструкции и материалов, из которых она изготовлена.
Способность отражать звуковые волны важна для наружных ограждений зданий. В этом случае для повышения отражения воздушных звуковых волн стремятся применять массивные конструкции с гладкой наружной поверхностью.
Отражающая способность преграды характеризуется коэффициентом отражения β, который определяется по формуле
β = |
Еотр |
≤1, |
(1) |
|
|||
|
Епад |
|
|
5