Анализ звукоизоляционных качеств каркасно-обшивных перегородок

Анализ звукоизоляционных качеств каркасно-обшивных перегородок

Н.А.Минаева, НИИСФ РААСН, Москва

В данной статье приведены результаты испытаний в ре-верберационной камере НИИСФ каркасно-обшивных перегородок предприятия «КНАУФ» с обшивками из гипсокартонных листов (ГКЛ) и гипсоволокнистых листов влагостойких (ГВЛВ) в один и два слоя, выполненных на одинарных металлических каркасах шириной 50 и 100 мм с заполнением воздушного промежутка минераловатными плитами объёмным весом 15 кг/м3. Проведён сравнительный анализ частотных характеристик звукоизоляции перегородок в зависимости от объёмного веса их обшивок. Также в статье приводится сравнительный анализ частотных характеристик звукоизоляции перегородок в зависимости от толщины звукопоглощающего материала, которым заполнялся воздушный промежуток перегородок. Результатом данных исследований является приведённый обширный каталог каркасно-обшивных перегородок с использованием ГКЛ и ГВЛВ, который позволяет выбрать удобную для потребителя конструкцию с требуемым в соответствии с нормативными документами индексом звукоизоляции Rw.

Ключевые слова: звукоизоляция, перегородка, обшивка, гипсокартонные листы (ГКЛ), гипсоволокнистые листы влагостойкие (ГВЛВ), звукопоглощающий материа

Analysis of Sound Insulation Qualities of Frame-

Sheathing Partition Walls

N.A.Minaeva, RAACS, Moscow

The article presents the results of tests of the KNAUF frame-sheath partitions in the NIISF reverberation chamber, with one and twolayers of gypsum plasterboard (GKL) and gypsum-fiber moistureproof (GVLV) sheets on single metal frames 50 mm and 100 mm wide, filling the air gap with mineral wool plates with a volume weight of 15 kg/m3. The comparative analysis of frequency characteristics of sound insulation of partitions depending on volume weight of their coverings was carried out. The article also provides a comparative analysis of the frequency characteristics of sound insulation of partitions depending on the thickness of the sound-absorbing material, which filled the air gap of partitions. The results of these studies are presented in the catalog of frame-sheath partitions using GKL and GVLV, which allows to choose a user-friendly design with the sound insulation index Rw required in accordance with regulatory documents.

Keywords: sound proofing, partition, panelling, gypsum plasterboard sheets, gypsum-fiber moistureproof sheets, moisture absorbent material.

За последние пятнадцать лет в гражданском строительстве в качестве внутренних ограждающих конструкций большую популярность приобрели каркасно-обшивные (слоистые) перегородки на основе гипсокартонных (ГКЛ) и гипсоволокнистых (ГВЛВ) листов с заполнением воздушного промежутка звукопоглощающими минераловатными плитами. Это объясняется тем, что при применении таких перегородок уменьшаются сроки их возведения и стоимость строительных работ, а также снижается нагрузка на несущие элементы здания за счёт использования более лёгких слоистых конструкций в отличие от более тяжёлых (бетонных, кирпичных и т.д.) однослойных ограждающих конструкций.

Предприятия, выпускающие гипсокартонные листы и минеральную вату, проявляют активный интерес к исследованию каркасно-обшивных перегородок, их нормированию по звукоизолирующим качествам и созданию каталогов своей продукции. Одними из первых, с кем в этой области начал сотрудничать Научно-исследовательский институт строительной физики, были предприятия «КНАУФ». Наши совместные работы позволили исследовать и сертифицировать почти весь номенклатурный ряд конструкций каркасно-обшивных перегородок.

Измерения проводились в реверберационных камерах НИИСФ в соответствии с ГОСТ 27296-2012. «Методы измерения звукоизоляции ограждающих конструкций» [1].

Испытуемая конструкция монтировалась в проёме между камерой высокого уровня (КВУ) и камерой низкого уровня (КНУ). Объем КВУ - 200 м3, объем КНУ - 112 м3, размер проёма 4,3x2,5 м. Камера низкого уровня выполнена по принципу «коробка в коробке» - на отдельных фундаментах с резиновыми виброизоляторами, она отделена от испытуемого ограждения и конструкций камеры высокого уровня, чтобы на результаты измерений не влияла косвенная передача звука по примыкающим конструкциям.

На основании измеренных частотных характеристик изоляции воздушного шума (значений звукоизоляции в третьоктавных полосах частот в диапазоне 100-3150 Гц) определялись величины индексов изоляции воздушного шума Яи служащие для оценки звукоизоляции конструкции одним числом. Методика определения индексов Яи приведена в актуализированном СНиП 23-03-2003 «Защита от шума» [2].

Влияние объёмного веса обшивки перегородки на её

звукоизоляцию

При испытаниях в качестве обшивок использовались гипсокартонные листы производства «КНАУФ» с объёмным

весом 850 кг/м3 и гипсоволокнистые листы с объёмным весом 1200 кг/м3.

В таблице 1 приведены частотные характеристики изоляции воздушного шума отдельно взятых листов обшивки. При одинаковой толщине 12,5 мм поверхностная плотность т составляет для ГКЛ - 11,2 кг/м2, для ГВЛВ - 15 кг/м2.

Из таблицы 1 видно, что у гипсокартонных и гипсово-локнистых листов звукоизоляция Я от 100 Гц и выше плавно растёт и достигает максимума в третьоктавной полосе со среднегеометрической частотой / = 1600 Гц и составила 35 дБ для ГКЛ и 37 дБ - для ГВЛВ. Далее с ростом частоты звукоизо-

Таблица 1. Значения звукоизоляции R, дБ, для листов ГКЛ и ГВЛВ

Среднегеометрическая частота 1/3-октавноЙ полосы частот, Гц Перегородка из ГКЛ Перегородка из ГВЛВ

100 16 17

125 18 22

160 22 24

200 22 27

250 24 27

315 25 28

400 26 29

500 27 31

630 29 33

800 29 34

1000 32 35

1250 33 36

1600 35 37

2000 34 36

2500 30 30

3150 28 28

Индекс звукоизоляции 1С дБ 30 33

Таблица 2. Значения звукоизоляции R (дБ) для перегородок с обшивкой из ГКЛ и ГВЛВ

Среднегеометрическая частота 1/3-октавной полосы частот, Гц Перегородка по каркасу 50 мм с обшивкой из ГКЛ Перегородка по каркасу 50 мм с обшивкой из ГВЛВ

100 15 21

125 23 28

160 26 35

200 33 41

250 36 54

315 38 49

400 43 51

500 46 53

630 49 56

800 53 59

1000 54 60

1250 56 60

1600 56 61

2000 55 60

2500 47 54

3150 42 45

Индекс звукоизоляции ff™ ДБ 45 51

ляция R обоих листов снижается вплоть до граничной частоты нормируемого диапазона /2 = 3150 Гц. Это хорошо согласуется с методом расчёта по Своду правил СП 23-103-2003 [3].

По методике СП частота т. В (максимум частотной характеристики) для ГКЛ и ГВЛВ при объёмной плотности обшивки у = 850-1100 кг/м3 определяется как

ß =

19000 19000

= 1520 Гц,

И 12,5 где И - толщина листа обшивки в мм.

Это попадает в третьоктавную полосу со среднегеометрической частотой 1600 Гц и границами 1415-1782 Гц.

Таблица 3. Значения звукоизоляции R, дБ, для конструкций толщиной 50 и 100 мм с обшивкой ГКЛ в 1 лист

Среднегеометрическая частота 1/3-октавной полосы частот, Гц Толщина воздушного промежутка с минплитой 50 мм Толщина воздушного промежутка с минплитой 100 мм

100 15 25

125 21 30

160 27 36

200 36 39

250 3S 42

315 41 47

400 44 49

500 47 50

630 49 54

800 50 57

1000 55 59

1250 55 58

1600 54 59

2000 54 59

2500 49 52

3150 43 45

Индекс звукоизоляции R„ дБ 45 51

Таблица 4. Значения звукоизоляции R, дБ, для конструкций толщиной 50 и 100 мм с обшивкой ГКЛ в два листа

Среднегеометрическая частота 1/3-октавной полосы частот, ГЦ Толщина воздушного промежутка с минплитой 50 мм Толщина воздушного промежутка с минплитой100 мм

100 25 36

125 34 39

160 34 41

200 40 43

250 41 46

315 43 49

400 46 52

500 48 54

630 53 56

800 54 58

1000 57 60

1250 58 61

1600 59 62

2000 56 61

2500 51 56

3150 49 51

Индекс звукоизоляции R-ДБ 51 54

Таблица 5. Индексы изоляции каркасно-обшивных перегородок, выполненных на одном каркасе

Тип перегородки Толщина обшивки, мм Толщина перегородки, мм Толщина каркаса, мм Толщина мин-ваты, мм Rw, ДБ Перечень помещений

res ж ш 5 3 \о о « па 3= is о =; и о к §с о 2 X о CL О 1— и >5 О X П5 iT и ш oJ rll J^ IS о о X s с£ О 75 50 50 44 в квартире межкомнатные перегородки

«0 65 50 45 в офисах между кабинетами и между рабочими комнатами

100 75 50 45

75 46

125 100 50 47 В дошкольных учреждениях между групповыми комнатами

75 48 Между кабинетами разных фирм; между палатами и кабинетами врачей; между классами

100 50 Между комнатами общежитий; между номерами гостиниц класса менее 3-х звёзд

геЗ Ж ю X а МО о к 14 X »X о ч и £* X О QL о и as: О «=Е э? m ЭЙ U (Л OJ 1-1 9f «41 сг « о ч и та пз с£ 100 50 50 50

11S 65 50 50

125 75 50 51 Между номерами для 3-звеэдочных гостиниц; между номерами и помещениями общего пользования

75 53 Между номерами, между номерами и помещениями общего пользования в 4-и 5-звёздочных гостиницах

150 100 50 54 Между операционными; между операционными и другими помещениями

75 54

100 58 Между музыкальными классами высших учебных заведений

го ас to s В О и; на г О у О Ж Ct о 3 X О Ok О 1— »-> IS о * та Ж С* if) evi i-t ш ИИ aS О Щ О X s. «=С О 7 5 50 50 51 Между номерам и для 3-звёэдочяых гостиниц; между номерами и помещениями общего пользования

90 65 50 51

100 75 50 51

75 52

125 100 50 51

75 53 Между номерами, между Номерами и помещениями общего пользования в 4- и 5-звёздочных гостиницах

10 0 54 Между операционными; между операционными и другими помещениями

ас во X э о сс. ГС? г  О и |=1 to - i - 1 со о S " ЕЙ 1_ ¡1 О га ™ 2 ш U er 100 50 50 57 Между музыкальными классами высших учебных заведений и в любых помещениях о повышенными требованиями к звукоизоляций.

115 65 50 57

125 75 50 57

75 57

150 100 50 56

75 57

100 58

Частота провала частотной характеристики звукоизоляции обшивки:

, 38000 38000

/с =-=-= 3040 Гц ~ 3150 Гц.

/? 12,5

Индекс изоляции составил Я^=30 дБ для ГКЛ и Ящ = 33 дБ для ГВЛВ.

В целом, можно считать, что ГВЛВ по сравнению с ГКЛ имеют преимущество по звукоизоляции практически во всём исследуемом диапазоне частот.

В таблице 2 приведены частотные характеристики звукоизоляции двух перегородок, выполненных по металлическому каркасу 50 мм с заполнением воздушного промежутка минера-ловатными плитами с объёмным весом 15 кг/м3 и толщиной 50 мм с обшивкой из ГКЛ и ГВЛВ по одному листу с каждой стороны.

По результатам измерений каркасно-обшивная перегородка с обшивкой из ГКЛ имеет индекс изоляции Яуг = 43 дБ, а с обшивкой из ГВЛВ - Ящ = 51 дБ, то есть индекс изоляции перегородки с ГВЛВ, у которой объёмный вес обшивки составляет 1100 кг/м3, на 6 дБ выше, чем для перегородки с обшивкой из ГКЛ, объёмный вес которой составляет 850 кг/ м3. Во всем частотном диапазоне звукоизоляция перегородки с ГВЛВ выше звукоизоляции перегородки с ГКЛ на 1-10 дБ.

Так же были проведены сравнительные измерения звукоизоляции перегородок с обшивкой из ГКЛ и ГВЛВ (по два слоя с каждой стороны) при толщине каркаса 100 мм с заполнением воздушного промежутка минплитами толщиной 100 мм. Замена гипсокартонных листов на ГВЛВ дала увеличение индекса изоляции Яи на 1 дБ (с 58 дБ до 59 дБ). То есть при высокой звукоизоляции перегородки увеличение объёмного веса обшивки незначительно увеличивает её звукоизоляцию.

Влияние толщины звукопоглощающего слоя на звукоизоляцию перегородки

Другим существенным параметром, влияющим на звукоизоляцию каркасно-обшивной перегородки, является толщина звукопоглощающего материала, которым заполняется воздушный промежуток перегородки [4; 5].

При прохождении звуковых волн через двойное ограждение с воздушным промежутком образуются стоячие волны, которые являются жёсткими связями между двумя панелями. При заполнении воздушного промежутка между обшивками звукопоглощающим материалом достигается подавление резонансов в этом воздушном пространстве за счёт поглощения звуковой энергии при многократном прохождении в нём (звукопоглощающем материале) отражённых волн. Известно, что поглощение звуковой энергии оценивается коэффициентом звукопоглощения, и чем он выше, тем большего эффекта звукоизоляции конструкции можно ожидать.

Для определения влияния толщины звукопоглощающего слоя были проведены испытания перегородок с различной толщиной воздушного промежутка: 50 и 100 мм.

В таблице 3 приведены сравнительные частотные характеристики звукоизоляции перегородок с металлическими каркасами

50 и 100 мм с обшивкой гипсокартонными листами по одному слою с каждой стороны при заполнении воздушного промежутка минплитами толщиной 50 и 100 мм плотностью 15 кг/м3.

Индекс изоляции для этих перегородок увеличился с 45 дБ для конструкции толщиной 50 мм до 51 дБ для конструкции толщиной 100 мм, при этом частотная характеристика звукоизоляции перегородки с минплитой 100 мм превышает звукоизоляцию перегородки с минплитой 50 мм во всём диапазоне частот от 3 до 10 дБ.

В таблице 4 приведены сравнительные частотные характеристики звукоизоляции перегородок с металлическим каркасом 50 и 100 мм при заполнении воздушного промежутка минплитами толщиной 50 и 100 мм, обшитые ГКЛ по два листа с каждой стороны.

Индекс изоляции перегородки с минватой толщиной 50 мм составил Rw = 51 дБ, индекс изоляции перегородки с минватой толщиной 100 мм увеличился до 54 дБ.

Как видим, влияние толщины звукопоглощающего слоя также снижается при увеличении абсолютной величины звукоизоляции конструкции. Так, в первом случае увеличение толщины минплиты привело к увеличению индекса изоляции на 6 дБ, а во втором случае - всего на 3 дБ.

Таким образом, изменяя ширину воздушного промежутка и количество слоёв обшивки, было обследовано более 20 конструкций. Индексы звукоизоляции составили: минимальный индекс Rw=44 дБ - для самой простой конструкции с обшивкой из ГКЛ по одному листу с каждой стороны и толщиной воздушного промежутка с минватой 50 мм; максимальный Rw = 58 дБ - для перегородок с обшивкой по два слоя ГКЛ и минватой 100 мм.

Результатом проведённых исследований является обширный каталог каркасно-обшивных перегородок с использованием ГКЛ и ГВЛВ, который позволяет выбрать удобную для потребителя конструкцию с требуемым индексом звукоизоляции Rw в соответствии с нормативными документами.

Литература

1. ГОСТ 27296-2012. Здания и сооружения. Методы измерения звукоизоляции ограждающих конструкций. - М.: Стандартинформ, 2014.

2. Свод правил СП 51.13330.2011. Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03 -2003 / Министерство регионального развития Российской Федерации. - М., 2011.

3. СП 23-103-2003. Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий. - М.: Госстрой России, 2004.

4. Минаева Н.А. Экспериментальные исследования звукоизоляции пазогребневых плит, обшитых гипсокартонными листами / Н.А. Минаева // Academia. Архитектура и строительство. - 2010. - № 3. - С. 194-197.

5. КочкинА.А. Исследование изоляции воздушного шума двойными ограждающими конструкциями / А.А. Кочкин, А.В. Киряткова, И.Л. Шубин // Бюллетень строительной техники. - 2018. - № 6 (1006). - С. 20-21.

Literature

1. GOST 27296-2012. Zdaniya i sooruzheniya. Metody izmereniya zvukoizolyatsii ograzhdayushhih konstruktsij. M.: Standartinform, 2014.

2. Svod praviL SP 51.13330.2011. Zashhita ot shuma. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 23-03 -2003 / Ministerstvo regionaL'nogo razvitiya Rossijskoj Federatsii. - M., 2011.

3. SP 23-103-2003. Proektirovanie zvukoizolyatsii ograzhdayushhih konstruktsij zhilyh i obshhestvennyh zdanij. - M.: Gosstroj Rossii, 2004.

4. Minaeva N.A. Eksperimental'nye issledovaniya zvukoizolyatsii pazogrebnevyh plit, obshityh gipsokartonnymi listami / N.A. Minaeva // Academia. Arhitektura i stroitel'stvo.

- 2010. - № 3. - S. 194-197.

5. Kochkin A.A. Issledovanie izolyatsii vozdushnogo shuma dvojnymi ograzhdayushhimi konstruktsiyami / A.A. Kochkin, A.V. Kiryatkova, I.L. Shubin // Byulleten' stroitel'noj tehniki.

- 2018. - № 6 (1006). - S. 20-21.

Минаева Нина Александровна (Москва). Старший научный сотрудник ФГБУ «Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН» (127238, Москва, Локомотивный пр., д. 21. НИИСФ РААСН). Сфера научных интересов: борьба с шумами в жилых и общественных зданиях. Автор 10 научных трудов. Тел.: +7 (916) 351-14-49. E-mail: ninaminaeva@gmail.com.

Minaeva Nina Alexandrovna (Moscow). Senior Researcher at the Research Institute of Building Physics of RAACS (127238, Moscow, Lokomotivny proezd, 21. NIISF). Research interests: noise protection of residential and public buildings. The author of 10 scientific publications. Tel.: +7 (916) 351-14-49. E-mail: ninaminaeva@gmail.com.