Акустические звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы

1. Понятие о звуке и физические характеристики распространения звуковых волн.

2. Требования к звукоизоляционным и звукопоглощающим материалам.

3. Классификация акустических материалов по назначению, по форме, по возгораемости, по структурным признакам.

4. Основные свойства акустических материалов, принципы формирования оптимальной структуры акустических материалов.

5. Современные звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы.

1. Звук - упругие волны, возникающие в газах, х\жид и тв телах от мех-х колебаний и распр-ся в этих средах. Хар-ся частотой кол-ия γ, инт-тью Ј, звуковым давлением р. Скорость распр-я звуковых волн с зависит от упругих св-в среды, темп-ры и ρ среды. При t=20 ϑ=340 м/с – в возд, ϑ=5000 м/с – в стали, ϑ=4000 м/с – в бетоне. Часть пр-ва, в к-ом распр-ся звуков. Волны наз-ой звуковым полем. Звуковое давление – переменное избыточное давление, возникающее в среде при прохождении звук. Волн. Интенс-ть звука – среднее кол-во звуковой энергии, проходящее в ед времени ч/з ед пов-ти, перпендик-но направл-ю распр-я звуковых волн. J=c·р [Н/м·с] с – мгновенное значение скорости колебаний [м/с] р – мгновенное значение звук. Давления [Па]. J=р²/ρс ρ – плотность среды кг/м³, с – скорость звука в данной среде, р – звук. Давление. min величины J₀ и р0 едва различимые органами слуха, называются пороговыми. При γ=1000 Гц р0=2·10(-5) Па J0=10(-12) Н/мс. Сила звука на грани болевого ощущения в 10¹⁴раз превышает силу звука на пороге слышимости. Для оценки Ак хар-ки помещений пользуются не абсолютными значениями J и р, а применяют их относ-ые логарифм-е уровни. Они берутся по отношению к пороговому значению р0 и J0. J>J0 в 10 раз – 1 белл, в 100 раз – 2 белл. Орган слуха ч-ка различает 0,1 белл (1Дб). Это основная единица, децибел:

2. ЗП мат-лы – естесств., прир-е или искусств-е структуры, обладающие большой откр. По. Гашение звука происходит в проц проникания зв волн в поры. В порах происходит утрата нач энергии Зв волн за счет трения воздуха о стенки пор, нагревания их и превращения звуковой кинет энергии волн в тепловую. П пористых волокнистых материалах энергия волн исп-ся также на изгибание волокон. Волокнистые мат-лы наиболее эффективны.

ЗИ мат-лы выполняют более широкие ф-ия: а) отражение воздушно-звук волн от пов-ти оград-я; б) гашение волн за счет дафнии эл-тов. контрой вследствие возникни-я вторичных колебаний, противопол-х по фазе исходным. В) поглощение кинет энергии колебаний Зв волн. Отражающая спо-ть хар-ся коэф-ом отражения α=Еотр/Епад<1. Мах спос-ю отражения обладают наружные огр-я с большой массивностью и гладкостью пов-ти. Для внутр перегородок отражающей спос-ти не достаточно, т.к. отраж-е волны будут накладываться на падающие и будет возникать шум. Для прергородок внутри помещ-я примен многослойные мат-лы с функцией отражения и поглощения энергии Зв волн. Это пористо-волокнистые мат-лы (ДВП, минер-е и стекловатные стр-ры). Кач-во их звукопров-ти хар-ся коэф-ом: τ=Епрош/Епад. Епрош – ч/з перегородку. Колич хар-кой кач-ва перегородок явл-ся динамический модуль упругости Ед<15 МПа.

3. По назнач-ю: 1) ЗП, применяемые в констр-ях внутр-х помещений (яч стр-ры с откр По) 2) ЗИ, примен в кач-ве прокладок (прослоек) в многослойных ограждающих констр-ях для изоляции от ударных и звук колебаний (резина, ППУ). 3) вибропогл-е для снижения Зв волн от констр-й, восприн-х вибрацию (упругопластич прокладки)

I ЗП 1) по форме штучные (блоки, плиты); рулонные (маты, полосовые прокл, холсты); рыхлые, сыпучие (минвата, стекловата) 2) по жесткости Мягк, ПЖ, Ж, ТВ-е. 3) по стр-рм признакам пористо-волокнистые, По-яч (яч бет, пеностекло), По-губчатые (ППУ). 4) по возгораемости несгор, трудносгор-е, совмещенные, полностью сгораемые.

II ЗИ мат 1) по форме штучные (полосовые маты), сыпучие (керамз, дгш, песок). 2) по стр-ре По-волокнистые (минвата в виде мягк ПЖ и Ж стр-р.) Ед<0,5МПа; По-губчатые (пенопласты, пористая резина) Ед=1-5 МПа; зернистые Ед=5-15 МПа, чем Ед меньше, тем качество лучше.

4. Св-ва АкМ: 1) Реверберационный коэф звукопогл-я α=Епогл/Епад=Епад-Еотр/Епад. – это послезвучание, наблюд-ся после выключения источ звука. Факторы: 1-уровень звук, 2-св-ва мат-ла (общая По, соотнош-е закр и откр По) 3-конструктивные особ-ти огражд-я (односл, многослойн). На величину α оказ влияние частота Зв волн. С ростом част. и По α растет. Структ фактор зависит от объема, вида и распол пор.

2) Сопротивление продуванию воздуха зависит от соотнош объма окр и закр По r=ΔрF/Qδ (Нс/м³). Δр – разность давл на пов-ти пластины, чз/з кот-ю продув возд Па. F – площадь образца Q – расход воздуха м³/с δ – толщина образца, м.

3) фактура пов-ти – наличие перфорации (круглая, щелевая, борозчатая). Улучшает проникновение Зв волн в стр-ру и затухание.

4) св-во поглощать и отражать зв волны. Зависит от упругих хар-к стр-ры. Статический модуль упругости дает приближ оценку, динамич модуль упр более точный Ед<5.

5) относит-я деф-я сжатия ε= Δδ/ δ (δ=0,002 МПа).

6) строит-эксплуатац св-ва R, ε_W, ε_Т, Вm, Вv, воздухост-ть, F, огнеупор-ть, огнест-ть, биост-ть.

Влияние пористости на ЗП и ЗИ м-лы: активные – открытые поры, размеры к-х соизмеримы с размером Зв. Волн. Пассивные – закр поры, не имеющие выхода на пов-ть. Полупассивные – с тупиковыми порами (открытые но не сообщ-ся).

Формир-е оптим. Стр-ры

1) стр-ра мат-ла должна иметь разнообр по разм-ам По. Это обеспеч распр-е Зв в широком диапазоне частот. 2) кол-во сообщ-ся пор =70-80% для обеспеч-я возм-ти прон-я Зв волн в стр-ру с дальнейшим захватом их. Сообщ поры спос-ют наибольшему трению возд о стенки пор с мах потерей кинет энергии. 3) при формир искусств пористой стр-ры необх учитывать нежелат-е сорбции стр-ры. Сорбция – конденс-я паров воды – приводит к выводу этих пор из процесса гашения волн, особенно сорбционоактивные (поры d=0,2 мкм). Сниж-ю сорбции спос-ет гидрофобизация

5. Соврем-е зп и зи: минвата, маты, рулоны, яч бет блоки и плиты ппу, пеностекло, керамзит.

Акмегран-30х30 с толщиной 20мм, пеностекло- Яч. стекло – высокопор-ый Т Мяч-ой стр-ры, в кот равном-но размещены поры, раздел-ые тонкими пленками из стекловид-го в-ва. Изоляц-о-стр-ое: ρ=150-250, λ=0,06-0,09Вт/мк, Rсж=0,8-2МПа. Изол-о-монтаж-ое: ρ=130-160, λ=0,06-0,07Вт/мк, Rсж=0,5-0,8МПа. Бесщелоч-ое: ρ=350-500, λ=0,1-0,125Вт/мк, Rсж=3-5МПа. Влагозащ-ое: ρ=140-180, λ=0,06-0,07Вт/мк, Rсж=0,6-09МПа.

Проч-ть яч. стекла опр-ся его пл-тью. Сущ-ет зависим-ть м/у проч-тью и пл-тью яч. стекла Rcж=(0,2ρ-20)0,02. Водопоглащ-е яч стекла по объему 78% и зависит от хар-ра порист-ти. При сообщ-ся сосудах водопог-е на 20-30% больше. Гигроскоп-ть не высокая до 1%, что обесп-ся плотной стр-рой межпоровых перегородок. Морозост-ть 100-200 цик. Теплопр-ть 0,06-0,08. – объяс-ся малой порист-тью. Биост-ть высокая. Огнест-ть высокая. Технол-ие св-ва высокие – легко пилится, свер-ся, шлиф-ся, обл-ет гвоздимостью.