» » Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

20.04.2016

Согласно СНиП, звукоизолирующая способность междуэтажных перекрытий характеризуется показателями звукоизоляции от воздушного звука Eв и от ударного Ey.
Для жилых квартирных домов, сооружаемых по проектам 1971—1975 гг., показатель звукоизоляции от воздушного звука должен быть не менее 0 дб (Eb ≥ 0 дб), а от ударного звука — не менее 3 дб (Ey ≥ +3 дб). В домах, которые строятся по типовым проектам, разработанным до 1971 г., величины этих показателей в соответствии с нормами 1962 г. могут быть ниже: Eв ≥ -1 дб; Еу ≥ 0 дб.
Показатели звукоизоляции определяются на основании сопоставления частных характеристик измеренной звукоизолирующей способности (или приведенного уровня ударного звука) с соответствующими нормативными кривыми (рис. 33, 34).
Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

Сумма неблагоприятных отклонений частотной характеристики измеренной звукоизолирующей способности от нормативной кривой на средних частотах треть октавных полос (100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 640, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500 и 3200 Гц) должна быть не более 30 дб.
Неблагоприятные отклонения на крайних частотах нормируемого диапазона (100 и 3200 Гц) берутся в половинном размере, а отклонения в сторону улучшения нe учитываются. Если неблагоприятных отклонений нет или сумма их значительно меньше 30 дб, то норматиную кривую смещают на целое число децибелов в сторону повышения требований до тех пор, пока сумма неблагоприятных отклонений от смещенной нормативной кривой остается в пределах 30 дб. Показатель звукоизоляции принимается равным этому предельному смещению нормативной кривой и указывается со знаком «плюс». В этом случае показатель звукоизоляции свидетельствует о возможном повышении нормативных требований, которому удовлетворяет данная конструкция
Если сумма неблагоприятных отклонений от нормативной кривой превышает 30 дб, то нормативную кривую смещают на целое число децибелов в сторону снижения требований до тех пор, пока указанная сумма не станет меньше 30 дб. В этом случае показатель звукоизоляции, равный указанному смещению, принимается со знаком «минус».
Если сумма отклонений меньше 30 дб, но при смещении нормативной кривой в сторону повышенных требований на 1 дб становится больше этого числа, то показатель звукоизоляции принимается равным нулю.
Благоприятные значения изоляции от воздушного звука, которая оценивается разностью звуковых давлений, лежат выше нормативной кривой. Для изоляции от ударного звука, которая оценивается приведенным уровнем звукового давления под перекрытием при работе на нем стандартной ударной машины, благоприятные значения измеренной частотной характеристики лежат ниже нормативной кривой.
В нормах приводятся две нормативные кривые изоляции от воздушного звука (см. рис. 33). Для оценки результатов измерений звукоизоляции в натурных условиях используется нижняя кривая; для оценки результатов, полученных в лабораторных условиях или путем ориентировочных расчетов, используется кривая, лежащая на 2 дб выше. Таким образом, нормы предусматривают усредненный учет более высокой косвенной звукопередачи в домах по сравнению с условиями звукометрических камер.
Косвенную звукопередачу не следует отождествлять с повышенной звукопроводностью ограждений в результате наличия незаделанных щелей и отверстий, вызванных неудовлетворительным качеством работ или неверными конструктивными решениями стыков и инженерных коммуникаций.
Косвенные пути распространения звука объективно существуют и при правильных проектных решениях и высоком качестве строительно-монтажных работ. Они зависят от целого ряда причин, прежде всего — от соотношения жесткости перекрытий и стен. Результаты натурных измерений показывают, что интенсивность косвенной звукопередачи снижается при массивных стенах.
Влияние косвенной звукопередачи особенно велико при использовании акустически однородных конструкций перекрытий. Если жесткость несущих стен меньше или равна жесткости таких перекрытий, то эффект косвенной звукопередачи может быть значительно выше среднего уровня — 2 дб, что равносильно увеличению звукового давления от проникающего звука всего на 26%.
Натурные измерения звукоизоляции акустически однородных перекрытий с полом из теплого звукоизолирующего линолеума толщиной 14 см при толщине внутренних несущих стен 5,14 и 16 см (проведенные в Москве), а также перекрытий толщиной 14, 16 и 18 см при толщине стен 12 см (проведенные в Вильнюсе) не показали результатов, удовлетворяющих нормативным требованиям 1971 г. Однако на основе анализа полученных данных можно определить толщину несущей панели акустически однородного перекрытия из тяжелого бетона в зависимости от толщины несущих стен (также из тяжелого бетона), при которой обеспечивается нормативный показатель звукоизоляции от воздушного звука Eв = 0 дб:
Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

Приведенные данные учитывают также эффект ухудшения звукоизоляции на средних частотах (главным образом в диапазоне 320—800 Гц) за счет резонансного явления, создаваемого материалом покрытия пола как системой «масса — пружина» с частотой собственных колебаний в указанном диапазоне (рис. 35). Величина показателя звукоизоляции от воздушного звука снижается при этом на 1—2 дб, что равносильно умень шению массы 1 м2 перекрытия на 40—75 кг. Вместе с тем звукоизоляция от ударного звука значительно улучшается.
Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

На основании изучения различных видов конструкций перекрытий из легкого и тяжелого бетонов Н.Я. Спивак классифицировал их по способу обеспечения изоляции от воздушного звука (рис. 36). Эта классификация, основанная на объективных физических свойствах конструкций, является полезным пособием при проектировании.
Исследования различных типов легкобетонных перекрытий позволили выявить особенности их конструирования, а также закономерности, определяющие величины показателей звукоизоляции от воздушного и ударного звука. В частности, было установлено, что конструкции с раздельным потолком открывают наибольшие возможности снижения собственного веса перекрытий. Так, при испытаниях в акустической камере была достигнута удовлетворительная звукоизоляция перекрытия с подвесным потолком при общей массе конструкции около 90 кг на 1 м2. Показатель изоляции от воздушного шума Ев = -1дб (по нормативной кривой для лабораторных исследований) и от ударного Eу = +4 дб.
Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

Несущим элементом этого перекрытия служила легкобетонная ребристая плита с приведенной толщиной бетона 5 см и объемной массой 1300 кг/м3 (к моменту испытаний γ = 1400 кг/м3.
Звукоизоляция от воздушного звука обеспечивалась раздельным подвесным потолком, образующим под несущей панелью акустически замкнутую звукопоглощающую прослойку. Изоляция от ударного шума достигалась опиранием выступов несущей панели на звукоизоляционные прокладки, расположенные в вырезах несущих стен.
Инж. В.Ш. Буадзе разработал для этого перекрытия оригинальную систему подвесок щитов потолка, изготовляемых из листовой стали (толщиной 1 мм) и резины. Эта система не требовала высокой точности изготовления и обеспечивала крепление элемента потолка к ребрам несущей панели путем легкого нажима снизу. Стыкование щитов производилось без применения гвоздей. Данная конструкция приведена в приложении к Указаниям НИИСФ. Однако в связи с отсутствием необходимых материалов для раздельного потолка эта конструкция не нашла применения.
Опирание перекрытий с подвесным потолком на мягкие прокладки в гнездах несущих стен возможно и целесообразно в монолитных домах, возводимых в скользящей опалубке. Благодаря этому удалось бы снизить высокую в таких домах косвенную звукопередачу.
В панельных домах при жестком опирании элементов перекрытий для изоляции от ударного звука необходимо применять мягкое звукоизоляционное покрытие пола. Вес перекрытий в этом случае пришлось бы значительно увеличить.
В крупнопанельном строительстве наибольшее распространение получили сплошные панели перекрытий размером «на комнату». В большинстве случаев по этим панелям устраивают раздельные полы в виде настилов из шпунтованных досок на лагах. Такие перекрытия, как правило, не отвечают повышенным с 1971 г нормативным требованиям по звукоизоляции при толщине сплошной несущей панели 10 см, особенно если эта панель выполнена из легкого бетона.
Опыты с дощатыми полами, проведенные в Новокуйбышевске на перекрытиях из легкого бетона с мае сой несущей части около 140 кг на 1 м2, показали, что удовлетворительная звукоизоляция по требованиям 1962 г. (Eв = -1 дб; Eу = +1—+3 дб) достигается только при использовании двухслойных дощатых панелей размером «на комнату», уложенных по сплошному основанию из шлаковатных матов. Указанные панели пола выполнялись из шпунтованных досок толщиной 22 мм и косого настила из необрезного теса толщиной 25 мм с прокладкой между ними пергамина. В настоящее время нет основания рассчитывать, что требования звукоизоляции будут обеспечиваться этой конструкцией при массе несущего элемента менее 200 кг на 1 м2.
Перекрытия с раздельным основанием пола в виде монолитной стяжки, устраиваемой по слою упругомягкого звукоизоляционного материала, при хорошем качестве работ обеспечивают нормативные требования звукоизоляции. Вместе с тем эти конструкции по своей трудоемкости не могут быть признаны удовлетворительными.
Для значительного снижения трудоемкости перекрытий данного типа нужны комплексные панели с готовым основанием раздельного пола.
В качестве промежуточного этапа ЦНИИЭП жилища широко рекомендует индустриальные конструкции основания пола в виде сплошных или ребристых легкобетонных, а также гипсобетонных панелей размером «на комнату».
Применение панелей основания пола размером «на комнату» позволяет наряду со сплошным звукоизоляционным слоем применять полосовые прокладки. При использовании относительно жестких звукоизоляционных материалов применение их в виде полосовых прокладок обеспечивает более высокие показатели звукоизоляции, чем в виде сплошного слоя. Совершенно обратное явление наблюдается при использовании наиболее мягких материалов (табл. 3). Полная масса 1 м2 этого перекрытия 300 кг, в том числе масса элемента основания пола — 60 кг на 1 м2. Исследования проводились до устройства покрытия пола.
Для того чтобы оценить полученные результаты, можно воспользоваться эмпирической формулой А. К. Тимофеева (НИИСФ), выведенной им на основании статистической обработки большого количества опытных данных: Rсp = 231gP—9 дб. Этой формулой устанавливается зависимость между средней звукоизолирующей способностью акустически однородной конструкции в диапазоне частот от 100 до 3200 Гц Rcp и ее массой (кг), приходящейся на 1 м2 Р.
Учитывая, что средняя звукоизолирующая способность от воздушного звука, соответствующая нормативной кривой, при отсутствии косвенной звукопередачи составляет 51 дб, можно записать: Ев = 231gP—60±1 дб.
Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

Результаты, получаемые по этой формуле, подтверждаются более детальным расчетом звукоизоляции сплошных акустически однородных конструкций из тяжелого бетона по методу, предложенному д-ром техн. наук В.И. Заборовым, и соответствуют результатам непосредственных измерений.
Согласно этой формуле, масса 1 м2 акустически однородной конструкции, обеспечивающей показатель звукоизоляции от воздушного звука Eв = +4 дб, должна быть равна 600 кг (lgP = 64:23 = 2,78; P = 600). Эта масса соответствует толщине акустически однородной конструкции из тяжелого бетона — 25 см, тогда как сравниваемая конструкция с раздельным полом имела полную толщину 16 см. Таким образом, при выполнении акустически однородной конструкции даже из тяжелого бетона увеличивается не только масса, но и строительная высота.
Из табл. 3 видно, что даже в том случае, когда толщина воздушной прослойки, частично заполненной звукоизоляционным материалом, составляет в среднем всего 9 мм, показатель звукоизоляции от воздушного звука Eв = +2 дб, т. е. на 5 дб выше, чем акустически однородной конструкции той же массы (Р = 300 Eв = -3 дб).
Производя соответствующий расчет по приведенной формуле, можно убедиться, что эффект, создаваемый этой прослойкой в данной конструкции, аналогичен эффекту, достигаемому увеличением массы конструкции на 200 кг/м2. Таким образом звукоизоляционная прослойка толщиной 9 мм как бы заменяет слой тяжелого бетона толщиной 80—90 мм и, кроме того, обеспечивает изоляцию от ударного звука, которая минимум на 13 дб выше, чем у сплошной плиты массой 500 кг/м2.
При проектировании конструкций толщина звукоизоляционных прокладок в обжатом состоянии 9 мм не может быть допущена, так как в этом случае могут возникнуть жесткие контакты между основанием пола и несущим элементом перекрытия, которые почти полностью ликвидируют звукоизоляционный эффект. Толщину звукоизоляционных прокладок в обжатом состоянии (при нормативной нагрузке на перекрытие) следует принимать не менее 20 мм.
Приведенные результаты относятся к акустически раздельным перекрытиям с плавающим полом, независимо от вида бетона, из которого они выполнены.
Если же говорить о звукоизоляционных свойствах легкого бетона, как материала, то они могут оцениваться лишь в сравнении с каким-либо другим материалом, принятым за эталон, по величине звукоизолирующей способности аналогичной акустически однородной конструкции. Причем такое сравнение будет весьма условным. Естественно сравнить легкий бетон с тяжелым. Ho если сравнение проводить по звукоизолирующей способности конструкций одинаковой толщины, то у этих конструкций будут разными основные параметры, влияющие на звукоизоляцию, — масса и жесткость. Если сравнивать конструкции с одинаковой массой, то они будут различаться по толщине и жесткости и т. д.
Звукоизолирующая способность — свойство конструкции, а не материала, но она зависит от свойств материалов, которые использованы для выполнения конструкции.
Влияние свойств таких твердых материалов, как различные виды бетона, на звукоизоляцию в наибольшей степени может быть выявлено при исследовании сплошных акустически однородных конструкций.
Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

Результаты такого исследования, выполненного в акустической камере ЦНИИЭП жилища при участии НИИ строительной физики (Г.Л. Осипов и В.Н. Никольский), приведены в табл. 4 и на рис. 37 и 38.
Кривые частотных характеристик звукоизоляции от воздушного звука, приведенные на рис 37, имеют примерно одинаковый характер.
При одинаковой толщине конструкции применение легкого бетона ухудшает звукоизоляцию на низких и средних частотах и несколько улучшает на высоких. Поэтому различие средней звукоизолирующей способности аналогичных конструкций из тяжелого и легкого бетона не столь велико, как это следует из эмпирических зависимостей, связывающих звукоизоляцию с массой ограждения.
Показатели изоляции от воздушного звука акустически однородных конструкций из легкого бетона значительно ниже, чем конструкций из тяжелого бетона той же толщины. Вместе с тем сопоставление расчетных и фактических значений звукоизоляции показывает, что при одинаковой массе легкобетонные конструкции могут иметь некоторое преимущество перед конструкциями из тяжелого бетона. Эта особенность конструкций из легкого бетона, подтверждаемая результатами других исследований, может быть объяснена, однако, и без учета специфических свойств легких бетонов.
Если конструкции из легкого и тяжелого бетона имеют одинаковую массу, приходящуюся на единицу площади, то толщина легкобетонного элемента будет значительно больше, а следовательно, будет выше и его жесткость. В свою очередь повышение жесткости при неизменном значении массы, по мнению специалистов, снижает отрицательное влияние эффекта волнового совпадения.
Исследования акустически однородных многопустотных конструкций, проведенные В.Г. Крейтаном и Б.Г. Pyдерманом (ЦНИИЭП жилища), показывают, что влияние жесткости на звукоизолирующую способность может быть весьма значительным. На основании опытов указанными авторами была найдена зависимость повышения звукоизолирующей способности многопустотных плит по сравнению со сплошными той же массы ΔEв от отношения их жесткости Вп/Вс (P—const и Eб—const). Эта зависимость, показанная на рис. 39, вероятно справедлива и для сопоставления звукоизолирующей способности конструкций из легкого и тяжелого бетонов.
Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

В табл. 4, а также на рис. 37 и 38 приведены результаты исследования звукоизолирующей способности трехслойной керамзитобетонной панели перекрытия пролетом 5,2 м и толщиной 20 см. Нижний слой этой панели толщиной 3 см и верхний толщиной 2 см были выполнены из плотного керамзитобетона на пористом песке объемной массой менее 1200 кг/м3; средний слой толщиной 15 см — из крупнопористого керамзитобетона марки 25 объемной массой около 700 кг/м3. Масса 1 м2 такой панели с учетом арматуры (при влажности к моменту испытания около 6%) составляла 180 кг, т. е. была на 25% меньше, чем у панели из тяжелого бетона толщиной 10 см. Приведенный модуль упругости трехслойной панели, определенный на основании статических испытаний, составлял 57 000 кгс/см2.
Таким образом, жесткость этой панели на 70—80% выше по сравнению с панелью из тяжелого бетона толщиной 10 см и в 4,1 раза выше, чем эквивалентной по значению масс панели толщиной 7,5 см из тяжелого бетона марки 200 (Еб = 265 000 кгс/см2).
Из табл. 4 и рис. 37 видно, что звукоизолирующая способность слоистой керамзитобетонной панели, несмотря на меньшую массу, выше, чем сплошной однослойной панели из тяжелого бетона, и выше расчетного значения на 4,1 дб.
Если жесткость легкобетонных панелей Вл отнести к жесткости панелей из тяжелого бетона марки 200 той же массы Bc, а ΔЕв выразить как разность фактических и расчетных показателей звукоизоляции, определенных с точностью до 0,1 дб (ΔEв = Евф — Eвт), то можно воспользоваться зависимостью, показанной на рис. 39, подставив отношение Вп/Вс вместо отношения Bп/Bс.
Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

Полученные значения нанесены на графике рис. 39. Точки, соответствующие легкобетонным панелям, показывают, что расхождения в значениях звукоизолирующей способности акустически однородных конструкций из легких и тяжелых бетонов вполне объясняются различием в соотношениях массы и жесткости.
Таким образом, отмечаемая В.Г. Крейтаном зависимость между звукоизолирующей способностью и соотношением массы и жесткости акустически однородных конструкций распространяется, по-видимому, и на такие конструкции из различных видов легких бетонов. Если это так, то при равной толщине конструкций из тяжелого и легкого бетонов звукоизолирующая способность последних всегда будет ниже.
Кривые частотных характеристик приведенного уровня звукового давления под перекрытием от ударного звука, показанные на рис. 38, свидетельствуют о том, что легкие бетоны не обладают повышенной способностью гасить шумы, возникающие при ударных воздействиях.
Конструкции из тяжелого бетона, обладающие большей массой и жесткостью, обеспечивают более высокую изоляцию от ударного звука, чем конструкции из легкого бетона. Ho поскольку в обоих случаях звукоизолирующая способность несущих элементов перекрытий от ударного звука очень невелика по сравнению с нормативной, указанное обстоятельство практически не имеет значения.
Характер кривых, приведенных на рис. 38, указывает на зависимость уровня ударного звука под перекрытием от толщины и жесткости панелей. Кривая, построенная по результатам исследования перлитобетонной панели толщиной 10 см, по своему очертанию напоминает кривую частотных характеристик звукоизоляции аналогичной панели из тяжелого бетона. Характер кривой, соответствующей трехслойной керамзитобетонной панели толщиной 20 см, примерно такой же, как при многопустотном настиле толщиной 22 см.
Проведенные исследования указывают на нецелесообразность применения легких бетонов в акустически однородных перекрытиях обычного типа.