Понятие о строительной акустике

Слово «акустика» происходит от греческого akustikos, т. е. слуховой. Строительная акустика, являясь частью строительной физики, изучает распространение звуков в здании и вопросы звукоизоляции. Часть строительной акустики, изучающая пути создания наилучшей слышимости в специальных помещениях (концертных или театральных залах), является самостоятельной дисциплиной и называется архитектурной акустикой.

Самая надежная звукоизоляция конструкций зданий не может полностью воспрепятствовать проникновению уличных шумов в помещение. Борьба с уличным шумом относится к области режима и планировки города и микрорайона и включает в себя надлежащее решение застройки и благоустройства микрорайона, удаление за город шумных производств и аэродромов или проектирование жилых и общественных комплексов вне зоны городского шума.
 

img-266

Рис. 32. Схема распространения звуковой волны:
1 — частицы материала в состоянии покоя; 2 — то же, в момент распространения звука; 3 — повышенное давление)
4 — ось кривой; 5 — разрежение

Шумы являются звуками, возникающими при волнообразных колебаниях среды под воздействием механической энергии. В безвоздушном пространстве, где отсутствует среда, способная колебаться, звук не распространяется.

По мере распространения звука и о увеличением количества вещества, включенного в звуковое колебательное движение, расходуется сообщенная веществу начальная энергия и звук затихает. Частицы вещества, участвующие в распространении звука, не перемещаются, а только колеблются.

На рис. 32 дано графическое изображение звуковой волны, скорость распространения которой и является скоростью звука. В разных средах скорость звука различна: в стали она равна 5100 м/сек, а в резине — 40 м/сек.

Звуки, возникающие и распространяющиеся в воздухе, называют воздушными (воздушный перенос звука); звуки, возникающие непосредственно в материале конструкции и распространяющиеся в этом материале, называют ударными (материальный перенос звука).

Следует помнить, что слуховой аппарат человека устроен так, что если, например, слушать шум от работы одного мотора, а затем включить другой, то слух воспримет не двукратное, а только частичное усиление шума. Аналогично, если из помещения убрать половину шумных агрегатов, то слух воспримет только некоторое уменьшение шума, а не двукратное.

Звукоизоляцией называется ослабление звука данной ограждающей конструкцией, выраженное в децибелах  и зависящее от веса ограждения и частоты  изолируемого звука. Нормативные величины звукоизолирующей способности ограждающих конструкций устанавливаются СНиПом.

img-267

Рис. 33. Пути распространения звука в зданиях:
а — воздушный звук; б — ударный звук; 1 — звукоприемное помещение; 2 — звукопередающее помещение

Для стен и перегородок решающим с точки зрения звукоизоляции является воздушный перенос звука, а для перекрытий — воздушный и материальный (разговор людей, музыка, ударный шум шагов, падающих предметов и др.).

Воздушные звуковые волны передаются в помещение в результате изгибных колебаний ограждающих конструкций под действием звуковой волны, а также проникают в помещение через отверстия и неплотности в конструкциях. Колебание материальной среды конструкции создает в соседнем помещении новые воздушные звуковые волны, но уже меньшей интенсивности. Ударный звук в плотной среде передается без существенного ослабления. Кроме того, колебание жесткой конструкции под воздействием звука передается на соседние элементы здания. Таким образом, существуют прямые и косвенные пути распространения шума (рис. 33).

Основные принципы звукоизоляции от воздушного шума состоят в создании на пути звуковой волны таких преград, на преодоление которых потребуется большая энергия, чем энергия данной звуковой волны, и в обеспечении плотной заделки всех стыков конструкции, исключающей наличие каких бы то ни было щелей и неплотностей. Для изоляции от ударного шума, кроме того, на путях звуковой волны создают промежуточные преграды из менее плотного материала (например, различные прослойки между чистым полом и железобетонной плитой перекрытия.).

Измерением шума и степени звукоизоляции занимаются специальные организации. Технику-эксплуатационнику достаточно знать природу звука, пути его распространения, работу конструкции под воздействием звуковой волны и общую методику борьбы с распространением шума.

Как следует из сказанного выше, чем массивнее ограждение, чем больше его вес, тем лучше его звукоизоляционные способности (тяжелая конструкция труднее поддается изгибным колебаниям). Однако звукоизолирующие качества конструкции растут не прямопропорционально увеличению ее массы, а несколько меньше, поэтому необходимо проведение целого ряда других конструктивных мёр. Так, для повышения звукоизоляционных качеств междуквартирные перегородки выполняются из двух стенок с воздушной прослойкой между ними. Воздух в такой прослойке упруго воспринимает колебания одной стенки и уже ослабленными передает их другой стенке. Аналогично этому решению перекрытия часто выполняют из двух тонких самос- стоятельных панелей (панель пола и панель потолка) с воздушной прослойкой между ними.

При эксплуатации зданий часто встречаются случаи, когда звукоизоляционные качества конструкции соответствуют нормативам, а звук распространяется через ограждение в недопустимых размерах. В этом случае необходимо внимательно проверить, нет ли щелей или мест с неплотной заделкой в примыкании ограждения к другим конструкциям. Неплотная заделка примыкания перегородки к стене или места пропуска трубы отопления через ту же перегородку могут свести на нет звукоизолирующие достоинства самок перегородки.

Все меры по борьбе с шумами подразделяют на активные, т. е. непосредственно защитные от шума, и пассивные, имеющие целью только воспрепятствовать распространению уже возникших шумов.

К числу последних прежде, всего относятся архитектурно-планировочные меры, обеспечивающие такую компоновку помещений и такое решение генерального плана (удаление жилого дома от источника шума в глубь квартала, расположение того же дома торцом к шумной магистрали, создание на пути звуковой волны плотных зеленых насаждений и др.), которые уменьшили бы воздействие внешних шумов на людей. Излишнее число и площадь оконных проемов и особенно некачественное исполнение оконных заполнений при неплотностях в притворах увеличивают доступ наружных шумов в помещение.

Немалое значение в борьбе с шумами имеют активные (административные) меры: законодательные меры по борьбе с шумами, установление режима работы городского транспорта, установление различных режимных правил в жилых и общественных зданиях.

Снижение шума непосредственно в помещении, являющемся источником шума, достигается поглощением части звука. Дело в том, что воздушные звуковые волны частично передаются через ограждение в соседнее пространство, а частично отражаются, возвращаясь в сторону источника звука (рис. 34). Чем большая часть энергии звуковой волны будет израсходована на преодоление ограждения, тем меньшим будет отражение звука в сторону своего источника. При преодолении ограждения энергия звуковой волны расходуется не только на возбуждение колебательных движений частиц среды, но и на преодоление сил трения в порах материала. Такие пористые материалы и изделия (пемзолит, минеральная вата и изделия из нее, волокнистые маты, войлок, штукатурка с добавлением коротковолокнистых материалов, специальная драпировочная ткань плиты из легковесных бетонов и др.), применяемые в виде облицовки внутренней поверхности ограждения, значительно глушат звук в помещении, являющийся источником шума. При решении вопросов звукопоглощения в помещении в каждом случае необходима квалифицированная консультация специалистов-акустиков.

img-268

На рис. 35 показаны некоторые акустические материалы.

Перекрытия обеспечивают достаточную звукоизоляцию, если их вес не будет меньше определенных пределов или если в конструкции есть прослойки, способные надежно воспрепятствовать проникновению ударного шума.

Через междуэтажные перекрытия, покоящиеся на балках, звук проникает из этажа в этаж в основном через балку. Поэтому необходимо особенно тщательно следить за устройством гасящих звук прокладок между балкой и конструкцией пола и не допускать увлажнения этих прокладок. Упругая прокладка препятствует проникновению звука при толщине ее в сжатом состоя- нии не менее 8 мм (прокладки одно- го-двух слоев толя в целях звукоизоляции недостаточно). Промежуток между крайней балкой и стеной надлежит надежно заполнять звукоизолирующим материалом.

img-269
Рис. 35. Акустические материалы отечественного производства;

А — плиты «Силакпор» из легковесного ячеистого бетона специальной структуры; Б — облицовочные декоративные звукопоглощающие плиты из газоси- лкката, В — асбестоцементные акустические экраны

Уличные шумы в большей части проникают в помещение через окна и двери. Для герметизации окон и дверей рекомендуется приклеивать в притворах прокладки из эластичного полиуретанового поропластика, выпу; скаемого специально для этих целей в виде полоски сечением 10x8 мм (ГОСТ 10174—62). Одна сторона такой полоски покрыта клеящим составом, временно защищенным бумажной лентой. При эксплуатации надлежит следить за плотностью оконных фальцев: плохо закрепленное стекло при вибрации издает раздражающий дребезжащий звук.

Особое внимание следует уделять плотной заделке мест пересечения перекрытий трубопроводами и креплению самих трубопроводов (рис. 36.)

При необходимости защиты стен от уличных вибраций и сотрясений рекомендуется прием, показанный на рис. 36, в.
Проводниками внешнего шума в помещении могут быть плохие крепления проводов на крыше или стенах (шум от самих проводов). В этих случаях следует использовать демпферы-накладки и демпферы-глушители (рис. 37).

Нельзя размещать в жилых домах нежилые помещения, в которых могут возникнуть сотрясения или шумы, превышающие звукоизолирующую способность ограждающих конструкций. При установке в подполье жилого дома каких-либо дополнительных агрегатов (насосов, моторов, компрессоров и др.) необходима консультация специалистов-акустиков.

img-270

Рис. 36. Конструктивные приемы борьбы с распространением шума:
а — звукозащитное крепление трубопровода к стене; б — то же, в перекрытии; в — защита наружных стен от сотрясений и вибраций, вызываемых уличным движением; г — герметизация нижнего зазора у дверей; 1 — трубопровод; 2 — упругая прокладка; 3 — минераловатная втулка; 4 — жесткая обделка отверстия; 5 — резиновая втулка; 6 — жгут из стекловаты; 7 — гипсовый раствор; 8 — пол; 9 — упругая прокладка; 10 — жесткое перекрытие; 11— бетонный сводик; 12 — гасители опорных колебаний сводиков (прессованная пробка или другие материалы); 13 — нижняя обвязка двери; 14—резина; 15 — пластмасса