Звукоизоляционная гипсовая модульная конструкция

Полезная модель относится к области промышленного и гражданского строительства, а именно к гипсовым модульным конструкциям с повышенными звукоизоляционными характеристиками типа акустических блоков, панелей, плит и т.п. и применяется для возведения внутренних ненесущих перегородок и стен в помещениях зданий и сооружений различного назначения с сухим и нормальным влажностным режимами строительных конструкций.
Анализ существующего уровня техники в указанной области показал, что известно использование сборных модульных конструкций на основе монтажных элементов ориентации в виде, например, пазов и гребней, так называемых пазогребневых гипсовых плит (панелей, блоков), для возведения легких стен-перегородок в зданиях.
w
Пазогребневые конструкции в основном имеют плоскую форму и включают гипсовые наружные плиты и расположенный между ними звукоизоляционный (акустический) слой, выполненный из комбинаций материалов, выбираемых для обеспечения подходящего звукопоглощения при сохранении достаточной прочности сцепления между слоями гипса и внутреннего материала. Обычные материалы, используемые в настоящее время для формирования акустических панелей, включают минеральную вату, стекловолокно, пеноперлит, глину, полугидрат сульфата кальция, частицы дигидрата сульфата кальция, карбонат кальция, бумагу с включениями волокна, измельченную макулатуру и связующие, например крахмал или латекс. Чаще всего используют минеральную вату, так как она способствует созданию пористой волокнистой структуры, таким образом, обеспечивая хорошие звукопоглощающие характеристики. Слои предпочтительно соединяются между собой посредством клея, например, акрилового, который улучшает средневзвешенный показатель (R) ослабления звука, но добавляет вес изделию и усложняет процесс его изготовления, например, слоистая звукоизолирующая панель по Патенту РФ на изобретение №2536549, МПК: E04B 1/86, B23B 7/12, публ. 27.04.2013 г., бюл. №11.
Известно звукоизолирующее ограждение, содержащее пазогребневые гипсовые плиты (Патент РФ на ПМ №155100, МПК: E04B 1/74, E04B 2/76, публ. 20.09.2015 г. Бюл. №26).
Невозможность достижения указанным техническим решением результата, достигаемого заявленной конструкцией, обуславливается тем, что в конструкции аналога повышение звукоизоляционных свойств осуществляется посредством прикрепления к пазогребневым гипсовым плитам внешней облицовки из твердого гипсоволокнистого листа через слой из упругого волокнистого материала, выполненного из полиэфирного волокна, что повышает стоимость конструкции и усложняет условия ее монтажа.
Известна звукоизоляционная панель для перегородок, содержащая элементы ее ориентации, расположенные на ее торцах, и выполненные в виде пазов и выступов, наружные параллельные плиты и расположенный между ними звукоизоляционный слой, взаимодействующие между собой по соответствующей сопрягаемой поверхности, элементы связи звукоизоляционного слоя со смежными наружными параллельными плитами (Патент РФ на ПМ №134555, МПК: E04B 1/84, публ. 20.11.2013 г. Бюл. №32).
Невозможность достижения указанным техническим решением результата, достигаемого заявленной конструкцией, обуславливается тем, что наружные параллельные плиты выполнены из листового строительного материала: гипсостружечного, гипсокартонного, цементностружечного, гипсоволокнистого, древестностружечного, силикаткальцевого, стекломагнезитового, фиброцементного, а звукоизоляционный слой из пенополистирола, пенополиуретана, эковаты, пенокома, минеральной ваты, пеноизола, что не позволяет осуществить при изготовлении конструкции адгезию материала наружных плит в звукоизоляционный слой и тем самым улучшить звукоизоляционные свойства, а также выполнение элементов ориентации в виде П-образного металлического профиля, являющегося и несущим элементом, что в свою очередь приводит к усложнению монтажа и удорожанию всей конструкции.
Из известных устройств, наиболее близким к заявляемому является устройство звукоизоляционной гипсовой плиты для перегородок, содержащей элементы ее ориентации, расположенные на ее торцах, наружные параллельные плиты, выполненные из гипсового вяжущего, и расположенный между ними звукоизоляционный слой, взаимодействующие между собой по соответствующей сопрягаемой поверхности, элементы связи звукоизоляционного слоя со смежными наружными параллельными плитами (Патент РФ на ПМ №47025, МПК: E04C 2/00, публ. 10.08.2005 г. Бюл. №22).
Невозможность достижения указанным техническим решением результата, достигаемого заявленной конструкцией, является то, что элементы связи звукоизоляционного слоя с соответствующими наружными параллельными плитами выполнены в виде сквозных или несквозных отверстий, расположенных в звукоизоляционном слое, что усложняет его конструкцию и изготовление и фактически сводит к нулю все звукоизоляционные свойства данных перегородок по причине передачи звуковых колебаний от одной поверхности к другой элементами связи, так как гипсовое вяжущее заполняет только свободное пространство между фрагментами, фактически минуя тело звукоизоляционного слоя, при этом создаются «звуковые мостики». Кроме того, при выполнении звукоизоляционного слоя целиком, или из фрагментов или обломков из пенополистирола или пенополиуретана снижаются звукоизоляционные свойства всей конструкции по причине использования низких звукоизоляционных свойств легких материалов с закрытыми порами. Изготовление указанной конструкции с наличием большого количества отверстий увеличивает также ее стоимость и время изготовления при невысоком звукоизоляционном эффекте.
При разработке заявляемой конструкции была поставлена задача улучшения звукоизолирующих (акустических) свойств конструкции с одновременным снижением ее стоимости, и повышением производительности изготовления за счет сокращения времени изготовления.
При решении указанной задачи был достигнут технический результат, заключающийся в создании монолитной (модульной) конструкции со сплошным внутренним звукоизолирующим слоем, исключающим наличие «звуковых мостиков» и возможность акустического контактирования наружных гипсовых плит между собой за счет образования соответствующих сплошных пограничных слоев полос от 0,01 до 0,5 толщины звукоизоляционного слоя, сформированных затвердевшим в порах и каналах звукоизоляционного материала вдоль обеих сопрягаемых с наружными плитами поверхностей гипсовым вяжущим, что значительно снижает амплитуду проходящих звуковых колебаний по всему объему его тела. Связь наружных плит слоев со внутренним звукоизоляционным слоем обеспечивается за счет адгезии гипсового вяжущего к волокнистой структуре минеральной плиты внутреннего звукоизоляционного слоя с частичным проникновением в ее волокнистую, с наличием открытых пор и каналов, структуру и склейкой ее с гипсом в жидкой фазе в процессе литья изделий. Кроме того, при этом отпадает необходимость в выполнении сквозных или несквозных отверстий, расположенных в звукоизоляционном слое, что упрощает конструкцию, и тем самым снижает стоимость ее изготовления и одновременно повышает производительность изготовления за счет сокращения времени его изготовления, а также позволяет уйти от «звуковых мостиков».
Сущность заявляемого устройства звукоизоляционной гипсовой модульной конструкции заключается в том, что она содержит элементы ее ориентации, расположенные на ее торцах, наружные параллельные плиты, выполненные из гипсового вяжущего, и расположенный между ними звукоизоляционный слой, взаимодействующие между собой по соответствующей сопрягаемой поверхности, элементы связи звукоизоляционного слоя со смежными наружными параллельными плитами.
Новым в устройстве является то, что звукоизоляционный слой выполнен из материала волокнистой структуры с открытыми порами и каналами, а элементы связи, выполнены каждый в виде сплошных пограничных полос шириной от 0,01 до 0,5 толщины звукоизоляционного слоя, образованных затвердевшим в порах и каналах вдоль обеих сопрягаемых поверхностей гипсовым вяжущим.
Кроме того, элементы ориентации могут быть выполнены в виде, по меньшей мере, одного гребня и одного открытого паза.
В качестве материала волокнистой структуры с открытыми порами и каналами звукоизоляционного слоя могут быть использованы: базальтовый утеплитель от средней до высокой плотности, легко-древесно-стружечный лист, войлок, стекловолоконный мат, легкий МДФ (древесноволокнистая плита средней плотности).
Кроме того, гребень и открытый паз могут быть расположены на противоположных торцах наружных параллельных плит.
Патентные исследования не выявили технических решений, характеризующихся заявляемой совокупностью признаков, следовательно, можно предположить, что указанное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».
Кроме того, предлагаемое изделие экспериментально изготовлено на опытном производстве и в дальнейшем может быть использовано в промышленных масштабах, что соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Устройство звукоизоляционной гипсовой модульной конструкции представлено на чертежах, где изображены на:
Фиг. 1 - фронтальный вид звукоизоляционной гипсовой модульной конструкции;
Фиг. 2 - вид сбоку с фиг. 1;
Фиг. 3 - вид сверху;
Фиг. 4 - вид конструкции в сборе, вид сбоку;
Фиг. 5 - вариативность исполнения конструкции с различным расположением пазов и гребней. Вид сбоку.
Звукоизоляционная гипсовая модульная конструкция выполнена в виде пазогребневой плиты, содержащей наружные параллельные плиты 1 и 2 (Фиг. 1, 2, 3), выполненные из гипсового вяжущего, и расположенный между ними звукоизоляционный слой 3 с образованием, по меньшей мере, одного гребня 4 и одного открытого паза 5, представляющими собой элементы ориентации заявляемой модульной конструкции, расположенные на ее торцах, что позволяет при дальнейшем монтаже при кладке плит, применить принцип их стыковки, например, в перегородках. Гребень 4 и открытый паз 5 предпочтительно расположены на противоположных торцах наружных параллельных плит 1 и 2. При этом торцы наружных параллельных плит 1 и 2, в том числе гребень и паз, являются несущими элементами в конструкции. Для стыковки теплоизоляционных слоев смежных пазогребневых плит предусмотрено выполнение элементов ориентации в виде гребня 4 и паза 5 на торцах звукоизоляционного слоя плит.
3
3
Звукоизоляционный слой выполнен из волокнистого материала с открытыми порами и каналами, имеющего объемную плотность от 100 кг/м до 800 кг/м и толщиной от 5 мм до 100 мм, то есть обладающего свойством строения, при котором поры и каналы сообщаются с окружающей средой и между собой. В качестве такого материала могут быть использованы: базальтовый утеплитель от средней до высокой плотности, легко-древесно-стружечный лист, войлок, стекловолоконный мат, легкий МДФ (древесноволокнистая плита средней плотности) либо любой другой волокнистый материал с достаточной прочностью отрыва слоев и соответствующий по совокупности свойств заявленным требованиям заказчика. Звукоизоляционный слой может быть выполнен одновременно и теплоизоляционным.
Внешние размеры и требования к качеству изделия соответствуют ГОСТ 6428-83. Возможно использование гидрофобизирующих добавок для производства изделий, предназначенных для работы в помещениях с повышенными требованиями к повышенной влажности.
w
w
Плиты 1 и 2 взаимодействуют со звукоизоляционным слоем 3 по соответствующим сопрягаемым поверхностям 6 и 7 через элементы связи, выполненные каждый в виде сплошных пограничных полос 8 и 9 шириной от 0,01 до 0,5 толщины звукоизоляционного слоя, образованных затвердевшим в порах вдоль обеих сопрягаемых поверхностей 6 и 7 гипсовым вяжущим. Толщина «h» полос 8 и 9, зависит от глубины проникновения гипса при изготовлении плиты и диктуется ассортиментом требований, предъявляемых к увеличению средневзвешенного показателя (R) ослабления звука, связанных, в том числе, и с температурными и влажностными режимами в помещениях. В соответствии со СНИП 20-03-2003 «Защита от шума», уровень ослабления звука в жилых помещениях должен составлять не менее 41 дБ. Параметр (R) принимает значение при указанном интервале h от 43 дБ до 53 дБ и, кроме того, зависит от плотности звукоизолирующего слоя, характеристик материала, из которого он изготовлен, его толщины и структуры пор и каналов и зависит в каждом конкретном случае от требований заказчика.
При сборке перегородки из пазогребневых плит заявляемой конструкции их соединение возможно осуществить посредством нанесения швов 10 (Фиг. 4) из гипсового или иного клея на торцы, расположенные по линии стыковки соответствующих гребня и паза плит 1 и 2. При этом стыковка смежных звукоизоляционных слоев 3 происходит по линии их касания 11.
Изготовление пазогребневой плиты осуществляется путем затворения гипсового вяжущего водой, заливки форм с последующим выталкиванием затвердевших плит гидравлическими толкателями или разборкой форм для извлечения изделия. Технология подразумевает вертикальную установку звукоизоляционных материалов в формовочную кассету, по центру закладывается звукоизолирующий материал 3, фиксируемый удерживающими устройствами (выдвижные фиксаторы), например, подвижными упорами, стержнями, или поверхностями, предотвращающими его сдвиг, и заливается гипсовое вяжущее по ГОСТ 23789, ГОСТ 125 или ТУ производителя марки не ниже Г-4 по обе стороны от слоя 3 на глубину вровень (заподлицо) с ее верхней поверхностью. Формовочная кассета имеет фасонную форму по ее периметру, предусматривающую возможность укладки звукоизолирующего слоя таким образом, чтобы гарантировалось изготовление паза и гребня. Размеры звукоизолирующего материала соответствуют габаритам производимой плиты по ГОСТ 6428-83, а толщина может варьироваться в зависимости от требований заказчика к толщине плиты и акустическим свойствам.
В процессе отвердения гипсового вяжущего происходит пропитка материала звукоизолирующего слоя 3 на глубину в соответствии с его свойствами, что обеспечивает высокую адгезию гипса по всей поверхности контакта вдоль обеих сопрягаемых поверхностей 6 и 7 гипсовым вяжущим до гипсования всего объема слоя 3 при проникновении в его поры и каналы вплоть до середины.
Глубина пропитки слоя 3 гипсом задается и временем твердения. Так, например, сроки схватывания затворенного гипсового вяжущего могут колебаться от 2 до 20 минут при использовании гипсового вяжущего ГОСТ 23789, ГОСТ 125 или ТУ производителя марки не ниже Г-4.
Дополнительным положительным результатом является свойство гипса расширяться при гидратации до 1% от объема, что приводит к избыточному давлению на стенки формы и поверхность звукоизолирующего слоя 3, что в свою очередь, приводит к лучшему проникновению гипсового вяжущего в его открытые поры и каналы.
В результате указанной технологии изготовления формируется модуль плиты как единое монолитное целое при однофазности формования.
После отвердения гипсового вяжущего в оснастке и набора изделием требуемой прочности, производится выталкивание изделий из формовочной кассеты или ее разборка вручную.
Корректировка при нарезке гребня верхней плиты после монтажа перегородки производится специальным ножом аналогично нарезки гребней пазогребневых плит в соответствии с ГОСТ 6428-83.
Готовое изделие обладает улучшенными акустическими свойствами за счет того, что звуковая волна при прохождении через ближайшую, например, наружную плиту 1 возбуждает колебания первичного слоя гипса, далее проходит через волокнистую структуру звукоизолирующего материала слоя 3 и снижает свою амплитуду за счет механического трения. Приходя на вторичную поверхность 7 плиты 2 в ослабленном состоянии, волна возбуждает колебания еще меньшей амплитуды. Таким образом, изделие работает в нижнем и среднем диапазонах звуковых волн речевого диапазона, осуществляя гашение звука. Верхние регистры просто отражаются за счет прочностных свойств гипсовых поверхностей, а также их массы.
Звукоизолирующие пазогребные гипсовые плиты можно использовать как для возведения самонесущих стен и перегородок, так и для улучшения звукоизоляции существующих стен и перегородок при помощи установки дополнительных перегородок из пазогребных гипсовых плит, путем прикрепления к ним в том числе, например, при помощи наклейки на существующие стены.
w
Возможность осуществления заявляемой полезной модели подтверждается использованием в ней известных элементов, а также материалов, обладающих оптимальными эксплуатационными характеристиками, используемых в строительной области, в том числе используемых на уровне функционального обобщения, с достижением технического результата, заключающегося в повышении акустических свойств конструкции со значением показателя R,удовлетворяющего заданным требованиям заказчика, с одновременными снижением ее стоимости за счет упрощения соединения наружных параллельных плит со звукоизоляционным слоем а также повышением производительности изготовления за счет сокращения времени его изготовления, исключающего необходимость наличия большого количества элементов связи в виде различных отверстий.