Проектирование звукоизоляции слоистых вибродемпфированных панелей на основе гипсоволокнистых листов

3/2011_МГСу ТНИК

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ СЛОИСТЫХ ВИБРОДЕМПФИРОВАИИЫХ ПАНЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ гипсоволокнистых ЛИСТОВ

DESIGN OF SOUND INSULATION FOR LAMINATED VIBRO-DAMPING PANELS BASED ON GYPSUM-FIBER BOARDS

A.A. Кочкин A.A. Kochkin

ВоГТУ

Рассматривается влияние коэффициента потерь, модуля упругости, толщины вибродемпфирующего слоя и гипсоволокнистых листов на звукоизоляцию слоистых вибродемпфированных панелей.

The article overviews the influence of the loss ratio, modulus of elasticity, thickness of vibro-damping layer and gypsum-fiber boards on the sound insulation of laminated vibro-damping panels.

Во многих случаях повышение звукоизоляции ограждений является наиболее рациональным способом снижения шума, проникающего в помещения из смежных объемов и из окружающей здание внешней среды.

Как правило, снижение шума за счет звукоизоляции в большинстве случаев приводит к увеличению массы звукоизолирующих конструкций и как следствие происходит удорожание строительства. В этой связи традиционные внутренние и наружные звукоизолирующие ограждения, выполняемые из тяжелых строительных материалов, являются весьма неэффективными с точки зрения экономики. Требуется разработка новых конструкций, обладающих необходимой звукоизоляцией и имеющих при этом меньшую по сравнению с традиционными ограждениями поверхностную плотность. К ним относятся легкие ограждения из слоистых элементов. В настоящее время такие конструкции широко применяются в практике строительства в качестве наружных свегопрозрачных и внутренних, разделяющих помещения, ограждений. Выполненные нами исследования показали, что подобные конструкции при целенаправленном их проектировании и усовершенствовании можно эффективно использовать в качестве звукоизолирующих ограждений [1].

Эффективность слоистых конструкций существенно повышается при использовании в их составе слоев из вибродемпфирующих материалов, повышающих конструкционные коэффициенты потерь в ограждениях. Слоистые вибродемпфированные панели (СВДП) представляют собой два и более жестких листа (стекла, металла, гипсо-картона, гипсоволокна, фанеры, ЦСП, ОСП и др.) соединенных между собой промежуточными вибродемпфирующими материалами.

В отличие от традиционных конструкций, применяемых для целей звукоизоляции, данные ограждения имеют высокий конструктивный коэффициент потерь и повышенную устойчивость.

Слоистые вибродемпфирующие конструкции на основе металла и специально разработанных вязкоупругих вибропоглощающих материалов широко используется в

ВЕСТМГСУ 3/2011

практике борьбы с шумом и вибрациями в судо-, авиа- и автомобилестроении. Созданы высокоэффективные вибропоглощающие материалы (ВПМ) и конструкции: «Агат», «Антивибрит-1», «Антивибрит - 3», «Виброизол», ВМЛ-25, «Випонит», стекло «триплекс» и другие. Вибродемпфирующие свойства данных материалов достаточно подробно исследованы Б.Д. Тартаковским, Н.И. Наумкиной, Г.М. Авиловой и др.

В данной работе исследуются слоистые вибродемпфированные панели и конструкции на основе этих панелей в качестве звукоизолирующих устройств. В качестве ВПМ используются широко выпускаемые наплавляемые гидроизоляционные материалы, смолы ультрафиолетового отвердения (для светопрозрачных конструкций), различные герметики, материалы на основе переработанных отходов полимеров. В отличие от конструкций для снижения вибрации, где ВПМ должен иметь высокий коэффициент потерь, для звукоизоляции СВДП используются обычные материалы с меньшим коэффициентом потерь. Это связано с тем, что в области неполных пространственных резонансов и простых пространственных резонансов существует предельная величина эффективного коэффициента потерь СВДП, дальнейшее повышение которой не ведет к увеличению звукоизоляции [2].

У СВДП с поверхностной плотностью менее 100 кг/м2 (легкие ограждения) граничная частота волнового совпадения /гр находится в нормируемом диапазоне частот. Поэтому для повышения звукоизоляции конструкций из СВДП необходимо смещать граничную частоту в область более высоких частот, как правило, за пределы нормируемого частотного диапазона.

Оптимальной считается конструкция из СВДП, удовлетворяющая требуемой звукоизоляции в требуемом диапазоне частот при минимальной поверхностной плотности. Поэтому требуется целенаправленное проектирование таких конструкций. При таком проектировании необходимы надежные методы оценки влияния различных параметров отдельных слоев и элементов слоистых панелей на их звукоизоляцию, так и оценка этого влияния в составе ограждающих конструкций.

Ниже рассмотрено влияние различных параметров на звукоизоляцию СВДП из двух слоев ГВЛ толщиной по 10 мм с промежуточным слоем из техноэласта толщиной от 3 до 12 мм.

Коэффициенты потерь и динамические модули упругости ГВЛ толщиной 10 мм и техноэласта толщинами 3; 6; 9 и 12 мм исследованы в соответствии с ГОСТ 16297-80 [3] на образцах размером от 10x10 см до 1,23x1,11 м на вибростенде в подвешенном состоянии [4] и в проеме реверберационных камер с гипсовой заделкой по контуру, то есть в качестве конструкции. Некоторые результаты исследований коэффициента потерь техноэласта представлены на рис. 1.

Рис.1. Экспериментальные значения коэффициента потерь техноэласта толщиной 3, 6, 9, 12мм

3/2011

ВЕСТНИК _МГСУ

На рис. 2 представлены экспериментальная (1) и расчетная (2) частотные характеристики звукоизоляции слоистого ограждения, состоящего из двух слоев ГВЛ толщиной по 10 мм, склеенных одним слоем техноэласта толщиной 3 мм. Для сравнения на рис.2 приведена также частотная характеристика этого ограждения со слоем из эпоксидной смолы (3). Видно, что в последнем случае при малом коэффициенте потерь смолы звукоизоляция резко снижается. Звукоизоляция ограждения при техноэласте повышается за счет более высокого коэффициента потерь и, соответственно, за счет смещения граничной частоты волнового совпадения в область более высоких частот.

КдЁ

н

у г

1 /

,4 /

у* 1 А У г-

2

\ к ¡4 (Н

{ л 1 >11

и" 1« и

* >   $ II Н 1 Я ! I 11 н Н 8 I I I в

11[Ш1 Гп

Рис.2 Частотные характеристики звукоизоляции слоистого ограждения: 1 и 2 - экспериментальная и расчетная характеристики для ограждения, состоящего из двух слоев ГВЛ толщиной по 10 мм, склеенных 1 слоем техноэласта, толщиной 3 мм;; 3- расчетная характеристика для ограждения, состоящего из двух листов ГВЛ, толщиной по 10мм, склеенных эпоксидной смолой; 4- закон массы

1С

(А

I*1 1 5 V

Ш

1 1

У г* \ ч

У н \ /

-1 >11 Гн

г? Гп 1/ V1 ЗА а г и

5 ' ч » п к п н | и и П И Н

1|1с№1 Гй"

Рис.3. Частотная характеристика звукоизоляции ограждения: 1- 2 листа ГВЛ, толщиной по 10мм; 2- слоистая конструкция, состоящая из двух листов ГВЛ, толщиной по 10мм, и вибропоглощающего слоя , толщиной 3мм; 3- слоистая конструкция, состоящая из

двух листов ГВЛ, толщиной по 10мм, и вибропоглощающего слоя , толщиной 6мм; 4- слоистая конструкция, состоящая из двух листов ГВЛ, толщиной по 10мм, и вибропоглощающего слоя , толщиной 9мм; 5- слоистая конструкция, состоящая из двух листов ГВЛ, толщиной по 10мм, и вибропоглощающего слоя , толщиной 12мм; 6- закон массы

ВЕСТНИК 3/2011

Результаты исследования влияния толщины вибропоглощающего слоя из техно-эласта на звукоизоляцию СВДП представлены на рис. 3. Видно, что увеличение толщины вибропоглощающего материала от 3 до 12 мм: обеспечивает рост звукоизоляции в зоне до граничной частоты волнового совпадения до значений по закону массы; граничная частота волнового совпадения смещается в область более высоких частот от 3255 Гц до 4135 Гц; выше граничной частоты волнового совпадения рост звукоизоляции составляет 6-9 дБ.

Таким образом, для проектирования эффективных звукоизолирующих конструкций из СВДП необходимо иметь механизм регулирования характеристиками вибро-поглощающих слоев. Это дает возможность получать оптимальные звукоизолирующие панели, и, разрабатывать конструкции с заданными заранее параметрами.

Литература

1. Кочкин, А.А. Проектирование звукоизоляции легких ограждений из слоистых панелей с промежуточным вибродемпфирующим слоем / А.А. Кочкин // Энергосбережение и экология в строительстве и ЖКХ, транспортная и промышленная экология: материалы междунар. науч.-практ. конф. / НИИСФ РААСН. - Москва - Будва, 2010. - С. 142-150.

2. Седов, М.С. О звукоизоляции слоистых вибродемпфированных панелей ограниченных размеров / М.С. Седов, А.А. Кочкин //Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1987. -Вып.8. - С. 55-58.

3. ГОСТ 16297-80. Материалы звукоизоляционные и звукопоглощающие. Методы испытаний. - М.: Издательство стандартов,1981. - 10 с.

4. Боголепов И.И. Промышленная звукоизоляция.- Л., Судостроение,1986.-368 е.,ил.

Bibliography

1. Kochkin A.A. Design of sound insulation of lightweight enclosing structures made from the laminated panels with an intermediate vibro-damping layer / AA Kochkin / / Energy saving and ecology in civil engineering and public utilities, transport and industrial ecology: proceedings of the international research and practice conference. / NIISF RAASN. - Moscow - Budva, 2010. - pp. 142-150.

2. Sedov M.S. On the sound insulation of laminated vibro-damping panels of limited size / M.S. Sedov, A.A Kochkin //Izvetsiya vuzov. Civil engineering and architecture. -1987. - 8th edition. - pp. 55-58.

3. GOST 16297-80. Soundproofing and sound insulation materials. Test methods. - M.: Standards Publishing House, 1981. - p.10.

4. Bogolepov I.I. Industrial soundproofing. - L., Shipbuilding, 1986. vol 368, illustrations.

Ключевые слова: слоистые вибродемпфированные панели, коэффициент потерь, гипсоволокнистые листы, звукоизоляция.

Keywords: laminated vibro- damping panels, loss ration, gypsum-fiber boards, sound insulation.

e-mail:pgs@mh.vstu.edu.ru, vol.nikit@inbox.ru

Рецензент Леденев Владимир Иванович, д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Городское строительство и автомобильные дороги» ГОУВПО «Тамбовский государственный технический

университет»