Материал: Технология акустических материалов и изделий. лабораторный практикум. Суслов А.А., Усачев А.М

риалов тесно связаны с их упругими деформациями: способностью уплотняться и восстанавливать первоначальные размеры при постоянной и переменной нагрузках.

Статический модуль упругости применяют для приблизительной оценки звукоизоляционных свойств материалов. Он характеризует связь между напряжением σ и соответствующей ему деформацией ε, появляющейся под действием силы, приложенной к испытуемому материалу. Эта связь описывается законом Гука

где Е – статический модуль упругости, МПа.

Динамический модуль упругости ЕД дает более точную характеристику и поэтому принят в нормативных документах за основной показатель звукоизоляционных свойств материалов.

Дело в том, что деформации в материалах зависят от множества факторов. Так, для упруговязких тел зависимость между напряжением σ и деформацией ε имеет вид

где ε0 – чисто упругая деформация; εпд – деформация упругого последействия; εп – необратимая деформация (ползучесть).

Из этой формулы следует, что на значение Е влияет момент измерения, следовательно, Е – величина переменная.

Установлено, что статический модуль упругости звукоизоляционных материалов, полученный в момент стабилизации осадки материала, может отличаться от начального модуля упругости в 3…5 раз.

При измерении статического модуля упругости значительное влияние на деформацию оказывают значения напряжений, средняя плотность, толщина материала, время действия нагрузки.

При действии на упруговязкий материал, к которому относятся все звукоизоляционные материалы, периодически действующей силы (звуковых волн) деформация не успевает следовать за возмущением вследствие упругого последствия. Модуль упругости, найденный в момент действия нагрузки, называют мгновенным или динамическим ЕД. Он наиболее точно отражает деформативные процессы, происходящие в материале под воздействием звуковых волн.

ε0

26

Звукоизоляционные материалы в конструкции могут находиться в свободном состоянии (в стенах, перегородках) и в нагруженном состоянии (прокладки под полы, в стыках и т.п.). От этого существенно зависят значения динамического модуля упругости.

По величине динамического модуля упругости звукоизоляционные материалы делят на три группы: 1-я группа – ЕД < 1 МПа; 2-я группа – ЕД = 1…5 МПа; 3-я группа – ЕД = 5…15 МПа.

Динамический модуль упругости является основной расчетной характеристикой, по которой определяют условия применения звукоизоляционных материалов в ограждающих конструкциях зданий и сооружений. Звукоизоляционные материалы 1-й группы применяют в виде плит, рулонов, матов, уложенных сплошным слоем в конструкциях перекрытий с «плавающими» полами, в многослойных перекрытиях, а также для стен и перегородок с целью улучшения изоляции от воздушного и ударного звуков. Звукоизоляционные материалы 2-й группы применяют в виде полосовых и штучных прокладок в конструкциях междуэтажных перекрытий с «плавающими» полами

ив многослойных перекрытиях для улучшения изоляции от ударного шума. Звукоизоляционные материалы 3-й группы применяют в виде засыпок в многослойных конструкциях междуэтажных перекрытий для улучшения изоляции от ударного и воздушного звуков.

Кзвукоизоляционным материалам относят различные виды строительных материалов: цементный фибролит, древесноволокнистые плиты, жесткие

иполужесткие минераловатные плиты, плиты из стекловолокна, пористогубчатые виды пластмасс и резины, пористые зернистые материалы (керамзит, шунгизит, шлаковая пемза, шлак, прокаленный песок) и др.

Втабл. 3.1 приведены основные свойства некоторых звукоизоляционных материалов.

Таблица 3.1 Основные технические характеристики звукоизоляционных материалов

27

3.4. Порядок выполнения работы

Динамический модуль упругости звукоизоляционных материалов и изделий ЕД определяется при продольных колебаниях нагруженного образца по величине частоты колебаний, при которой амплитуда ускорения (скорости, смещения) становится наибольшей (резонанс).

Блок-схема установки для определения динамического модуля упругости приведена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Блок-схема установки для определения

динамического модуля упругости:

1 – электродинамический вибратор; 2 – столик вибратора; 3 – испытываемый образец; 4 – груз; 5 – акселерометры; 6 – измерительный усилитель;

7 – измерительный генератор; 8 – усилитель мощности; 9 – виброизмеритель

Воздух помещений, в которых проводятся испытания, должен иметь относительную влажность 60 ± 10 % и температуру 20 ± 2 0С.

Перед проведением испытаний материалы и изделия должны быть выдержаны в указанном помещении не менее 3 ч.

От каждой партии материалов отбирают для испытаний не менее шести образцов.

Размеры и количество одновременно испытываемых образцов принимаются в соответствии с табл. 3.2.

28

Таблица 3.2 Размеры и количество испытываемых образцов акустических материалов

Образцы из древесноволокнистых плит, войлока, пенопластов, пластмасс и резины размещают на столике вибратора на равных расстояниях друг от друга и на расстоянии 10 мм от края столика.

Параметры вибраций, при которых следует производить испытания, должны находиться в пределах величин, указанных в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Параметры вибрации

Нагрузки на образец следует принимать равными 2000, 5000 и 10000 Н/м2 (10-1 кгс/м2).

29

Высота образца, находящегося под грузом, измеряется штангенциркулем в четырех равноудаленных друг от друга точках по краю образца и принимается как среднее арифметическое значение измерений, проведенных в этих точках.

Вибратор приводят в движение, установив на измерительном усилителе режим автоматического поддержания постоянной амплитуды, и с помощью звукового генератора устанавливают колебания частотой 5 Гц и амплитудой а1 столика вибратора.

Частота резонанса f, Гц, при которой амплитуда а2 груза, установленного на испытываемом образце, становится максимальной, определяется в процессе плавного изменения частоты колебаний вибратора.

Динамический модуль упругости ЕД, Н/м2 (10-1 кгс/м2), для всех материалов и изделий вычисляется по формуле

где f – частота резонанса, Гц; М – масса груза, кг;

h – высота образца под нагрузкой, м;

F – общая площадь одновременно испытываемых образцов, м2.

Для стекловолокнистых и минераловатных плит и матов вычисляют приведенный динамический модуль упругости ЕП, Н/м2 (10-1 кгс/м2), учитывающий упругость воздуха в порах материала, по формуле

При каждом испытании вычисляют коэффициент потерь η* по формуле

где a1 – амплитуда ускорения, м/с2 (скорости, м/с, смещения, м) столика вибратора при частоте колебания 5 Гц;

а2 – амплитуда ускорения, м/с2, груза (скорости м/с, смещения, м) при частоте резонанса f.

___________

Коэффициент потерь – безразмерная величина, характеризующая рассеяние энергии при продольных колебаниях

30