CC BY
13Доклады IV Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
УДК 534.833
А.А. КОЧКИН, канд. техн. наук (pgs@vstu.edu.ru), Вологодский государственный технический университет
Звукоизоляция слоистых вибродемпфированных элементов светопрозрачных ограждающих конструкций
Звукоизоляционные характеристики светопрозрачных конструкций из однослойных стекол и пути повышения их качества исследованы достаточно подробно [1, 2]. В настоящее время начинают также использовать слоистые элементы, состоящие из стекол, соединенных между собой различными светопрозрачными материалами. Целью применения таких элементов является в основном повышение прочности светопро-зрачных конструкций и безопасности их эксплуатации, а также уменьшение прохождения теплового потока через ограждение. В то же время они могут использоваться и как более эффективные звукоизолирующие элементы. Анализ этих элементов и выполненных из них конструкций указывает на значительные резервы возможного повышения звукоизоляции за счет их целенаправленного проектирования путем соответствующего подбора параметров слоистых элементов и физико-механических характеристик материалов, входящих в их состав. Весьма эффективными слоистыми конструкциями являются ограждения из стекол, соединенных между собой светопрозрачными вибродемпфирующими материалами (СП ВДМ). Звукоизолирующая способность таких листовых элементов существенным образом зависит от динамического модуля упругости и коэффициента потерь СП ВДМ. На их звукоизоляцию может оказывать влияние также толщина листов стекол и толщина СП ВДМ.
Исследование влияния коэффициента потерь и динамического модуля упругости СП ВДМ слоистого элемента на его звукоизоляцию производилось на слоистых вибродемпфированных элементах (СВДЭ) из стекол толщиной 2,5; 3 и 4 мм со СП ВДМ из поливинил-бутираля и нафталана с толщиной слоев 0,6 и 1 мм.
Установлено, что частотные характеристики коэффициента потерь СВДЭ в значительной мере зависят от коэффициента потерь и динамического модуля упругости СП ВДМ [3]. Величина их влияния во многом определяется соотношением характеристик СП ВДМ и стекол в составе элемента. По сравнению с вибродемпфирующими материалами стекло имеет коэффициент потерь на порядок ниже. В то же время модуль упругости его значительно выше, поэтому соединение стекол с помощью СП ВДМ существенно повышает звукоизолирующую способность СВДЭ. Звукоизоляция СВДЭ по сравнению с обычным стеклом возрастает на 5—10 дБ начиная с граничной частоты волнового совпадения и выше (рис. 1). Видно, что СП ВДМ улучшает звукоизоляционные качества СВДЭ особенно в зонах с граничной частотой волнового совпадения.
В процессе эксплуатации коэффициент потерь и динамический модуль упругости вибродемпфирующе-го материала могут менять свои значения под воздействием ультрафиолетового облучения. Их изменение
оказывает негативное влияние на звукоизоляцию СВДЭ. Для оценки степени этого влияния проведен эксперимент на элементах, состоящих из двух листов силикатного стекла толщиной 3 и 4 мм и прослойки из нафталана толщиной 1 мм. Измерения звукоизоляции проводили с разницей во времени в 5 лет (в 2005 и 2010 гг.). В этот период элементы подвергались природному ультрафиолетовому воздействию (рис. 1). При облучении произошло снижение коэффициента потерь и повышение динамического модуля упругости нафталана. Это привело к снижению звукоизоляционных качеств конструкций и к смещению граничной частоты волнового совпадения в область более низких частот. Для элемента, состоящего из двух листов силикатного стекла толщиной 3 мм и прослойки из нафталана толщиной 1 мм, за 5 лет динамический модуль упругости нафталана увеличился с 3,3х107 до 6,7х107 Па; граничная частота волнового совпадения снизилась с 3777 Гц до 3508 Гц.
Указанные изменения характеристик привели к снижению звукоизоляции на величину в пределах 1—2 дБ, что оказалось весьма несущественным для звукоизоляции элемента в целом. Следовательно, СВДЭ в обычных условиях природной среды могут эксплуатироваться достаточно продолжительное время без значительного снижения их звукоизоляции.
Оценка влияния толщины СП ВДМ на звукоизоляцию СВДЭ проводились по результатам исследований светопрозрачных конструкций с толщиной стекол по 3 и 4 мм и толщиной нафталана 1, 2 и 4 мм. Анализ изменений частотных характеристик звукоизоляции показал, что увеличение толщины СП ВДМ элемента не дает существенного улучшения звукоизоляции по
я, дБ 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10
4
а 1 г2р = 3508 Гц
_ ^р = 2140 Гц | у Гр = 3777 Гц
030050005000000000000000
ЮЩСОО^ЩОЮ
000 2605
--- --- С^ С^
00000 00300
^ Ю (С со о
1 Гц
Рис. 1. Частотные характеристики звукоизоляции ограждения, состоящего из двух наружных листов силикатного стекла толщиной 3 мм и прослойки из нафталана толщиной 1 мм: 1 - измеренные в 2005 г., Я^=34 дБ; 2 - измеренные в 2010 г., Я^=33 дБ; 3 - стекло толщиной 6 мм, ^^=28 дБ; 4 - закон массы
научно-технический и производственный журнал ф/рЦУГ/^^Ц^^ 40 июнь 2012 Ы *
Доклады ¡V Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
R, дБ 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10
3005000
(D СО О OJ Щ О Ю i— -i— -i— OJ OJ
г, Гц
Рис. 2. Частотные характеристики звукоизоляции ограждений:
1 - трехслойное, состоящее из двух наружных листов силикатного стекла толщиной по 2 мм и прослойки из нафталана толщиной 1 мм, |=12,01 кг/м2, дБ; 2 - силикатное стекло толщиной 4 мм, |=11,6 кг/м2, Яи=25 дБ; 3 - закон массы для 1 и 2; 4 - трехслойное, состоящее из двух наружных листов силикатного стекла толщиной по 5 мм и прослойки из нафталана толщиной 1 мм, |=25,6 кг/м2, дБ;
5 - силикатное стекло толщиной 10 мм, |=24,4 кг/м2, Яи=34 дБ;
6 - закон массы для 4 и 5
сравнению с толщиной СП ВДМ, определяемой конструктивным решением и равной 0,6—1 мм. При увеличении толщины более чем на 1 мм звукоизоляция практически не возрастает, хотя при этом происходит смещение граничной частоты волнового совпадения в сторону более высоких частот. Так, увеличение толщины нафталана с 1 до 2 мм в СВДЭ со стеклами толщиной 3 мм приводит к смещению граничной частоты волнового совпадения с 3867 Гц до 4066 Гц. Следовательно, исходя из того что расход материалов на СП ВДМ возрастает, а звукоизоляция практически не увеличивается, увеличение толщины СП ВДМ нецелесообразно. При этом следует также отметить, что увеличение толщины СП ВДМ ведет к ухудшению конструктивных решений светопрозрачных элементов.
Исследование влияния толщины листов стекол в трехслойном элементе на его звукоизоляцию производилось при изменении толщины листов стекла от 2 до 5 мм. При этом толщина прослойки из нафталана оставалась постоянной — 1 мм (рис. 2).
На графиках приведены частотные характеристики звукоизоляции сплошных элементов из стекла с толщиной, равной толщине двух слоев стекла. Разница в звукоизоляции элемента из силикатного стекла и звукоизоляции слоистого элемента достаточно существенна и достигает 8 дБ для элемента из стекол толщиной
2 мм. При увеличении толщины стекол эффект влияния вибродемпфирующего слоя снижается и составляет при толщине стекол слоистого ограждения 5 мм только 4 дБ. Следовательно, вибродемпфирование наиболее эффективно в слоистых ограждениях с тонкими листовыми материалами. При увеличении толщины стекол, что достаточно часто необходимо при больших площадях проемов, эффективность применения слоистых элементов снижается и в то же время составляет величину не менее 4 дБ, что также является весьма существенным вкладом в звукоизоляцию светопрозрач-ных ограждений.
Выводы.
1. Светопрозрачные ограждающие конструкции из виб-родемпфированных элементов имеют звукоизолирующие характеристики, значительно превышающие характеристики светопрозрачных ограждений с обычными стеклами. Следовательно, необходимо их более широкое применение в практике устройства оконных заполнений, особенно на территориях с повышенным уровнем шума.
2. Звукоизоляция слоистых светопрозрачных элементов существенно зависит от коэффициента потерь и от динамического модуля упругости вибродемпфи-рующего слоя и динамического модуля упругости несущих слоев. В этой связи при проектировании таких конструкций необходимо производить целенаправленный подбор вибродемпфирующих материалов и несущих светопрозрачных слоев по их физико-механическим характеристикам и по соотношениям толщин вибродемпфирующих и несущих слоев элементов.
Ключевые слова: светопрозрачные элементы, вибро-демпфирующие слои, звукоизоляция.
Список литературы
1. Мурыгин Д.В. Способы повышения звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций без значительного увеличения массы // Приволжский научный журнал. 2009. № 1. С. 25-28.
2. Бобылев В.Н., Тишков В.А., Щеголев Д.Л., Мурыгин Д.В. Снижение транспортного шума как основа благоприятной акустической среды жилища современных городов // ACADEMIA. Строительство и архитектура. 2009. № 5. С. 120-127.
3. Кочкин А.А., Шашкова Л.Э. Исследование коэффициента потерь материалов и конструкций легких ограждений // Вестник МГСУ. 2011. Т. 1. № 3. С. 366-370.
7-9 АВГУСТА ЧЕЛЯБИНСК
СТРОИТЕЛЬСТВО
2012 ВЫСТАВКА-ФОРУМ
Ейлтавкп-форум »Строитвлкти-НШ» продомонслжручп достижения веек участмиев £ТрОи№Лы1вГО ПрОЦМСЛ- ОТ нЗуиьП раЗрабспйк да и* bitAjKmft, от пдовкпих решений, производства строители*« »¡шоркало« до патовых овьвкто».
Разделы выставки:
- Современные ^окмло-ни в ечюит¥льет»о
- конструкции, НЗДОМЛ*
- Промышленной строичепьстно
- гражданское строитошлтм -QQS^ÉOU нвдникныос™
- >Нлгчэгш*чое строигельсшо
- CTOwnviwibw материалы м OOop/ÍWWfl А"" ""
ПРОЧ13МДСГПЗ
- СтрОМ10Г^*ЫС ВДЧГЛСЧСЫ. МЛ11Л1Ю И ЩМнНЭИи
- Наука о строительств
- Ишчоиорнио сет. еаде-i таллв-, гмо-. мнигрогщвиоч«?
- иеьтнлринп. няндицноинреванне
- Оборудование зданий н сооружении
- Доро СТРОИ1*ЛьС1*о
- Строитллпнл-лпрамнлй члкиина -Спфмяша ресурсосберегающие ТО^нОЖХ« И ытермлы В ( ТрСКЧУИСИ"»
- »«ычпм » строицп«;™«
- Алтаыатзацпя а стра«есрьс1 ас и аисплунтшции кипьн
• Мвестиилоинм» и иинсеашончыс проект ■ Эодчеетаа и архитектура
В РАЫКА* ВЫСТАВКИ: КРУГЛЫЕ СТОЛЫ. КОНФЕРЕНЦИИ для ПРОФЕССИОНАЛОВ ОТРАСЛИ ГОРЖЕС1ВЕННЫР1 ПРИЕМ В ЧЕСТЬ ДНЯ СТРОИТЕЛЯ
ДС "Юность", Свердловский пр., 51 Тел,: <351) 21S-8S -77. 231-37-41 ww*. pvoTi.fи
rj научно-технический и производственный журнал
Ш июнь 2012 41
