CC BY
35
Разработка материалов для финишной отделки поверхностей с повышенными звукопоглощающими свойствами
Ю.А.Соколова, Л.Н.Шафигуллин, А.В.Лахно, А.Н.Шафигуллина
Сегодня человек окружен многочисленными источниками шума: транспорт; инженерное и сантехническое оборудование жилья - лифты, мусоропроводы, водопроводы; промышленные и энергетические установки; спортивные и игровые площадки во дворе; звуковоспроизводящая аппаратура; музыкальные инструменты; бытовая техника - холодильники, стиральные машины, пылесосы; передвижение людей в жилых и нежилых помещениях [1].
Шум оказывает вредное воздействие на организм человека: увеличивает концентрацию гормонов стресса (картизол, адреналин, норадреналин); нарушает работу нервной системы; является одним из источников возникновения сердечно-сосудистых заболеваний; снижает слуховую чувствительность [1].
В процессе эксплуатации зданий, построенных по технологии крупнопанельного строительства, возникают рекламации со стороны потребителей, связанные с несоответствием жилой среды требованиям СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» [2].
Для защиты от шума используются различные материалы и конструкции, создающие преграду на его пути. Выбор материалов и конструкций для защиты от посторонних звуков зависит от поставленной задачи. Наиболее эффективными способами защиты от шума являются звукоизоляция и звукопоглощение.
Задача звукоизоляции - отразить звук и не позволить ему пройти сквозь стену помещения. Характерное строение звукоизолирующих материалов создает препятствие продвижению звука и отражает его. К ним относятся плотные материалы - бетон, кирпич, гипсокартон и др., способные отражать звук [3].
Задача звукопоглощения - максимально поглотить шум внутри помещения и не дать ему отразиться от преграды обратно. Твердые, упругие материалы с закрытой ячеистой структурой применяют для защиты от шума. Обычно это материалы на основе гранулированной или суспензированной минеральной ваты или те, в состав которых входят такие заполнители, как пемза, вспученный перлит, вермикулит. От воздушного шума хорошо защищают:
- пористые и волокнистые мягкие материалы на основе минеральной ваты или стекловолокна, ваты, войлока;
- полужесткие материалы - минераловатные или сте-кловолокнистые плиты, пенополиуретаны и другие материалы с ячеистым строением [3].
Самым надежным вариантом считается комбинация твердых и мягких звукопоглощающих материалов с чере-
дованием слоев звукоизоляции из бетона, гипсокартона и кирпича, переложенных звукопоглотителями с волокнистой структурой. Наиболее эффективными звукопоглотителями сегодня считаются материалы, разработанные на основе минеральной ваты и стекловолокна.
Звукопоглощающие материалы имеют волокнистое, зернистое или ячеистое строение и разделяются на группы по степени жесткости: мягкие, полужесткие, твердые [3].
В квартирах и загородных домах во избежание потерь жилой площади выгоднее применять материалы, обладающие максимальным коэффициентом звукопоглощения, то есть мягкие. Но их невозможно использовать для финишной отделки поверхностей, требующей традиционных смесей - шпатлевки и штукатурки [4, 5]. Для звукоизоляции и звукопоглощения используют специальные штукатурки [6].
Звукопоглощающие свойства материалов, применяемых для финишной отделки поверхностей, повышают различные наполнители и заполнители или их комбинации: бумажная и картонная макулатура; древесные опилки; костра льна, конопли, джута; рисовая и камышовая солома; отходы гипсового производства; шлифовальная пыль; полимерные отходы полиэтилентерефталата, полиэтилена, поливинилхлорида; отходы натурального каучука; хлопковые, текстильные волокна; растительные волокна из древесины хвойных пород; биотит; мусковит. Смеси должны удовлетворять требованиям в соответствии с санитарными нормами СНиП 3.04.01-87 «Изоляционные и отделочные покрытия» [7].
В процессе разработки материалов для финишной отделки с повышенными звукопоглощающими свойствами мы провели исследования традиционных отделочных материалов. При этом в качестве штукатурных и шпаклевочных смесей использовали Knauf HP Finish [8], Forman 21 [9], Forman 23 [9], Блик [10], BauLux [11], Vetonit LR+ [12], Knauf Fugen [8], TPZ-230 [13], а в качестве наполнителей - аэросил марки А 300 [14], древесные опилки, пенополистирол.
Потребительские свойства финишных смесей мы определяли с учетом коэффициента звукопоглощения (Кз) по ГОСТ 16297-80 «Материалы звукоизоляционные и звукопоглощающие. Методы испытаний» [15], коэффициента теплопроводности (X) по ГОСТ 7076-99 «Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме» [16], предела прочности при одноосном сжатии (RcJ по ГОСТ 310.4-81 «Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии» [17], микроструктуры.
3 2015
135
Рис. 1. Кз смеси для финишной отделки Forman 23 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч)
Рис. 2. Кз смеси для финишной отделки TPZ-230 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч)
В качестве испытательного оборудования были использованы: акустическая труба Кундта типа 4206 фирмы «Брюль и Къер», электронный измеритель теплопроводности ИТП-МГ4, универсальная испытательная машина «Механические испытания материалов» МИМ-7ЛР-010; микроскоп Альтами МЕТ 3Т; штангенциркуль.
Для выбора эффективного состава смесей мы провели исследования их звукопоглощающих свойств в низкочастотном диапазоне 31 - 1600 Гц и выявили, что наиболее высокими звукопоглощающими свойствами в исследуемом диапазоне обладают смеси Forman 23 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч) и TPZ-230 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч).
В соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96 нормирование шума звукового диапазона осуществляется по предельному спектру уровня шума и по дБА в девяти октавных полосах со среднегеометрическими значениями частот 31, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Проведенные испытания оптимальных смесей в частотном диапазоне 31 - 6400 Гц ограничены физическими возможностями акустической трубы. Результаты испытаний представлены на рисунках 1, 2.
Высокие звукопоглощающие свойства смеси Forman 23 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч) наблюдаются в среднечастотном диапазоне 2500-4500 Гц, максимальное значение Кз = 0,648 (при частоте 3150 Гц).
Высокие звукопоглощающие свойства смеси TPZ-230 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч) наблюдаются в частотном диапазоне 1250-2850 Гц, максимальное значение Кз = 0,686 (при частоте 2000 Гц).
Значения X и Ясж смесей представлены в таблице. Образцы имеют однородную структуру без видимых дефектов, поры и трещины отсутствуют.
С целью улучшения потребительских свойств смесей мы вводили в их состав различные наполнители. Объемное содержания наполнителей (3) варьировалось в пределах от 0,1 до 0,2, что не приводило к ухудшению технологических свойств смесей. Предварительно древесные опилки обрабатывались антисептиком и антипиреном.
В ходе проведенных экспериментальных исследований Кз в частотном диапазоне 31-1600 Гц было выявлено, что образцы, наполненные аэросилом и древесными опилками с 3 = 0,1, обладают повышенными звукопоглощающими свойствами. Исследовали Кз и в частотном диапазоне 31 - 6400 Гц (рис. 3, 4).
Таблица. Физико-механические свойства материалов для финишной отделки
№ Смесь для финишной отделки X (BMK) R , сж МПа
1 Forman 23 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч) 0,359 б
2 TPZ-230 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч) 0,312 2
3 Forman 23 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч) + Аэросил 0 = 0,1 0,293 4
4 TPZ-230 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч) + древесные опилки 0 = 0,1 0,243 1
Высокие звукопоглощающие свойства смеси Forman 23 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч) + Аэросил О = 0,1 наблюдаются в среднечастотном диапазоне 2750 - 3850 Гц, максимальное значение Кз = 0,655 (при частоте 3150 Гц).
Высокие звукопоглощающие свойства смеси TPZ-230 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч) + древесные опилки О = 0,1 наблюдаются в высокочастотном диапазоне 3750-6400 Гц, максимальное значение Кз = 0,818 (при частоте 4000 Гц ).
Значения X и Ясж оптимальных смесей представлены в таблице. Образцы имеют однородную структуру с равномерным распределением наполнителей по объему.
Рис. 3. Кз смеси для финишной отделки
Forman 23 (150 масс.ч) + H O (75 масс.ч) + Аэросил & = 0,1
Рис. 4. Кз смеси для финишной отделки
TPZ-230 (150 масс.ч) + H2O (75 масс.ч)+ древесные опилки & = 0,1
В результате проведенных исследований было установлено улучшение потребительских свойств наполненных смесей по сравнению с исходными: более высокие значения Кз в среднечастотном и высокочастотном диапазоне, меньший X, более высокие значения R .
сж
При этом технологические свойства составов остались прежними, сохранились: возможность нанесения на поверхность ориентированно-стружечных материалов; гомогенная консистенция; малая степень усадки; удовлетворительная твердость и возможность шлифовки; хорошая теплоизоляция и звукоизоляция строений.
Разработанные составы можно рекомендовать в качестве материалов для финишной отделки внутренних помещений жилых и нежилых зданий. Их эффективно использовать для звукоизоляции лифтных и вентиляционных шахт, отделки подъездов жилых помещений.
Литература
1. Шум и его влияние на здоровье // http://megabook. ru/article/Шум (дата обращения: 26.04.2015).
2. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки: нормативно-технический материал. М., 1996.
3. Методические указания МУК 4.3.2194-07. Контроль уровня шума на территории жилой застройки, в жилых и общественных зданиях и помещениях: нормативно-технический материал. М., 2007.
4. Шпатлевки // URL: http://www.knowhouse.ru/info (дата обращения: 25.04.2015).
5. Звукопоглощающие материалы и изделия // URL: http://www.alobuild.ru/teploizplacionnie-materialy/zvuko-pogloschayuchie-materialy.php (дата обращения: 27.05.2015).
6. Домокеев А.Г. Строительные материалы. М.: Высшая школа, 1989.
7. Строительные нормы и правила СНиП 3.04.01-87. Изоляционные и отделочные покрытия: нормативно-технический материал. М., 1987.
8. Knauf HP Finish // URL: http://www.knauf.ru/products/ materials (дата обращения: 11.07.2015).
9. Forman 21 // URL: http://www.forman-sgk.ru/putty (дата обращения: 11.07.2015).
10. Блик // URL: http://unistrom.ru/catalog/shpatlevki/ blik_17 (дата обращения: 11.07.2015).
11. BauLux // URL: http://baulux.org/ (дата обращения: 11.07.2015).
12. Vetonit LR+ // URL: http://www.weber-vetonit.ru/ shtukaturki-shpaklevki/materialy/shpaklevki/webervetonit-lr.html (дата обращения: 11.07.2015).
13. TPZ-230 // URL: http://byproc.com/ (дата обращения: 11.07.2015).
14. Аэросил марки А300 // URL: http://www.zlatoruno. ru/product/52227 (дата обращения: 11.07.2015).
3 2015
137
15. ГОСТ 16297-80. Материалы звукоизоляционные и звукопоглощающие. Методы испытаний (взамен ГОСТ 1629770). Введен с 01.01.81. М.: Изд-во стандартов, 1980.
16. ГОСТ 7076-99. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме (взамен ГОСТ 7076-87). Введен с 01.04.00. М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2000.
17. ГОСТ 310.4-81. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии (взамен ГОСТ 310.4-76). Введен с 01.07.83. М.: Изд-во стандартов, 1983.
Literatura
1. Shum i ego vliyanie na zdorovje // http://megabook. ru/articLe/ Shum (data obrashenia: 26.04.2015).
2. SN 2.2.4/2.1.8.562-96. Shum na rabochih mestah, v pomesheniah zhiLyh, obshestvennyh zdanij i na territorii zhiLoy zastrojki: normativno-technicheckij material. М., 1996.
3. Metodicheskie ykazania МиК 4.3.2194-07. KontroL urovnya shuma na territorii zhiLoj zastrojki, v zhiLyh i obshestvennyh zdaniyah i pomesheniah: normativno-technicheskii materiaL. М., 2007.
4. ShpatLevki // URL: http://www.knowhouse.ru/info (data obrashenia: 25.04.2015).
5. ZvukopogLoshayushie materiaLy i izdeLia // URL: http: // www.aLobuiLd.ru/tepLoizpLacionnie-materiaLy/zvukopogLoscha-yuchiemateriaLy.php (data obrashenia: 27.05.2015).
6. DomokeevA.G. StroiteLnye materiaLy. М.: Vysshaya shkoLa, 1989.
7. StroiteLnye normy i praviLa SNiP 3.04.01-87. IzoLyacionnye i otdeLochnye pokrytia: normativno-technicheskii materiaL. М., 1987.
8. Knauf HP Finish // URL: http://www.knauf.ru/products/ materiaLs (data obrashenia: 11.07.2015).
9. Forman 21 // URL: http://www.forman-sgk.ru/putty (data obrashenia: 11.07.2015).
10. BLik// URL: http://unistrom.ru/cataLog/shpatLevki/ bLik_17 (data obrashenia: 11.07.2015).
11. BauLux // URL: http://bauLux.org/ (data obrashenia: 11.07.2015).
12. Vetonit LR+ // URL: http://www.weber-vetonit.ru/ shtukaturki-shpakLevki/materiaLy/shpakLevki/webervetonit-Lr.htmL (data obrashenia: 11.07.2015).
13. TPZ-230 // URL: http://byproc.com/ (data obrashenia: 11.07.2015).
14. AerosiL marki А 300 // URL: http://www.zLatoruno.ru/ product/52227 (data obrashenia: 11.07.2015).
15. GOST 16297-80. MateriaLy zvukoizoLyacionnye i zvuko-pogLoshayushie. Metody ispytaniy (vzamen GOST 16297-70). Vveden s 01.01.81. М.: Izd-vo standartov, 1980.
16. GOST 7076-99. Metod opredeLenia tepLoprovodnosti i termicheskogo soprotivLenia pri stacionarnom tepLovom rezhime (vzamen GOST 7076-87). Vveden s 01.04.00. М.: Gosstroj Rossii, GYP CHPP, 2000.
17. GOST 310.4-81. Metod opredelenia predela prochnosti pri izgibe i szhatii (vzamen GOST 310.4-76). Vveden s 01.07.83. М.: Izd-vo standartov, 1983.
Development of Materials for Finishing with High Sound
Absorption Properties. By Yu.A. Sokolova,
L.N. Shafigullin, A.V. Lahno, A.N. Shafigullina
The article describes the possibility of increasing consumer properties (sound absorption, thermal stability, etc.) mixtures used for finishing of residential and non-residential premises, due to their modification of dispersed fillers.
Ключевые слова: материалы для финишной отделки, потребительские свойства, звукопоглощение.
Key words: materials for finishing, consumer properties, sound absorption.
