Звукоизоляция однослойных ограждений

Звукоизолирующие ограждающие конструкции принято называть однослойными, если они выполнены из одного строительного материала или составлены из нескольких слоев различных материалов, жестко скрепленных между собой, или из материалов с сопоставимыми акустическими свойствами (например, слой кладки и штукатурки).

Рассмотрим характеристику звукоизоляции однослойного ограждения в трех частотных диапазонах (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Зависимость звукоизоляции однослойного ограждения R, дБ,

от частоты звука f, Гц

При низких частотах порядка 20…63 Гц (I) звукоизоляция ограждения определяется возникающими в нем резонансными явлениями. Области резонансных колебаний ограждения зависят от жесткости и массы ограждения, свойств материала. Как правило, собственная частота большинства строительных однослойных ограждений ниже 50 Гц. Однако определение звукоизоляции в этом диапазоне не имеет принципиального значения, так как нормирование уровней звукового давления начинается с частоты 63 Гц.

На частотах, в 2-3 раза превышающих собственную частоту ограждения (диапазон II), звукоизоляция определяется массой, приходящейся на единицу площади ограждения:

, (7.6)

где R – звукоизоляция, дБ; m – масса 1 м² ограждения, кг; f – частота звука, Гц.

В частотном диапазоне II звукоизоляция зависит только от массы и частоты падающих звуковых волн. Здесь звукоизоляция возрастает на 6 дБ при каждом удвоении массы ограждения или частоты звука (т.е. 6 дБ на каждую октаву).

В частотном диапазоне III проявляется пространственный резонанс ограждения, при котором звукоизоляция резко уменьшается. Начиная с некоторой частоты звука f < 0,5f_кр, амплитуда колебаний ограждения резко возрастает. Это явление происходит вследствие совпадения частоты вынужденных колебаний (частоты падающей звуковой волны) с частотой колебаний ограждения.

Наименьшую частоту звука (Гц), при которой становится возможным явление волнового совпадения, называют критической,

, (7.7)

где h – толщина ограждения, см; ρ - плотность материала, кг/м³; Е - динамический модуль упругости материала ограждения, МПа.

На частоте звука выше критической существенное значение приобретают жесткость ограждения и внутреннее трение в материале. Рост звукоизоляции при f < f_кр приближенно составляет 7,5 дБ при каждом удвоении частоты.

Приведенное выше значение собственной звукоизолирующей способности ограждения показывает, на сколько дБ снижается уровень шума за преградой.

Принцип звукоизоляции практически реализуется путем устройства звукоизолирующих стен, перекрытий, кожухов, кабин наблюдения. Звукоизолирующие строительные перегородки снижают уровень шума в смежных помещениях на 30...50 дБ.

Требуемую звукоизоляцию воздушного шума R_mp, дБ, стенками кожуха в октавных полосах определяют по формуле

, (7.8)

где L - октавный уровень звукового давления (по результатам измерений), дБ; L_доп - допустимый октавный уровень звукового давления на рабочих местах (по ГОСТ 12.1.003-83), дБ; α - реверберационный коэффициент звукопоглощения внутренней облицовки кожуха, определяемый по СНиП 23-03-2003.

Для уменьшения массы ограждений и повышения их звукоизолирующей способности применяют многослойные ограждения. Пространство между слоями заполняется пористо-волокнистыми материалами или оставляется воздушный промежуток шириной 40...60 мм. На звукоизоляционные качества многослойного ограждения влияют массы слоев ограждения m₁ и m₂, жесткость связей K, толщина воздушного промежутка или слоя пористого материала (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Схема двухслойного ограждения:

h – толщина воздушного промежутка; m₁ , m ₂ – масса 1-го и 2-го слоев соответственно; k – жесткость связи между слоями; W- звуковое давление

Под действием переменного звукового давления первый слой начинает колебаться, и эти колебания передаются упругому материалу, заполняющему промежуток между слоями. Благодаря виброизолирующим свойствам заполнителя колебания второго слоя ограждения будут значительно ослаблены, а следовательно, и шум, возбуждаемый колебаниями второго слоя преграды, будет существенно снижен.

Практически звукоизоляция двойного ограждения составляет примерно 60 дБ. Правильный выбор звукоизолирующих конструкций обеспечивает необходимое снижение шума до допустимых норм во всех октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Величина требуемого снижения ΔL_трi рассчитывается отдельно для каждой i-йограждающей конструкции (стены, перегородки, окна, перекрытия, двери и т.д.).

При передаче шума из помещения с источниками шума в смежное изолируемое помещение величина требуемого снижения (дБ) определяется по формуле

, (7.9)

где L_i – измеренный или рассчитанный (согласно СНиП 23-03-2003) октавный уровень звукового давления от всех источников, дБ; L_доп – допустимый по нормам октавный уровень звукового давления в расчетной точке (согласно ГОСТ 12.1.003-83); В_ш – постоянная шумного помещения; В _п – постоянная изолируемого помещения; S_i – площадь i-йограждающей конструкции (перегородки) изолируемого помещения, м²; п – число ограждений конструкций, через которые шум проникает в изолируемое помещение.

Постоянную помещения В, м², в октавных полосах частот определяют по формуле

, (7.10)

где В₁₀₀₀ – постоянная помещения, м², на среднегеометрической частоте 1000 Гц, определяется по СНиП 23-03-2003 в зависимости от объема V, м³, и типа помещения; μ – частотный множитель, определяемый по СНиП 23-03-2003.

Звукоизолирующую способность преграды между двумя помещениями можно определить практически по формуле

, (7.11)

где L₁ L₂ – средние уровни звукового давления в шумном и тихом помещениях соответственно; S – площадь перегородки (ограждения), м²; А – объем помещения, м³,

А= 0,35 ,

где V – объем помещения м³.

В общем случае звукоизолирующие свойства преграды зависят от ее массы и плотности, поэтому звукоизолирующую способность можно определить по их средней плотности, дБ:

– для преград с плотностью до 200 кг/м³

, (7.12)

где ρ₃ – плотность материала, кг/м³;

– для преград с плотностью более 200 кг/м³

. (7.13)

Звукоизоляция, дБ, двойного ограждения (преграды) с воздушным промежутком толщиной 8-10 см определяется по формуле

, (7.14)

где m₁ и m₂ – масса стенок двойного ограждения.

Порядок выполнения работы

Задание. Вычислить и экспериментально проверить звукоизолирующую способность однослойного и многослойного ограждений.

1. Ознакомиться с лабораторной установкой для исследования звукоизолирующих ограждений (рис. 7.3).

2. Включить измеритель шума и вибраций ВШВ-003.

3. Произвести электрическую калибровку измерителя.

4. Подготовить измеритель для измерения уровней звукового давления в октавных полосах частот.

5. Включить магнитофон и произвести измерения уровней звукового давления в октавных полосах и по шкале «А» измерителя без перегородок (данные занести в табл. 7.1).

6. Сравнить измеренные уровни звукового давления с допустимыми

(см. ГОСТ 12.1.003–83 и СНиП 23-03-2003) (помещение – по указанию преподавателя) и сделать выводы.

Рис. 7.3. Схема установки для исследования звукоизолирующих ограждений:

1 – акустическая камера, имитирующая изолируемое помещение; 2 – измеритель шума и вибрации ВШВ-003; 3 – микрофон; 4 – динамик; 5 – перегородки; 6 – магнитофон

Таблица 7.1