Акустические свойства строительных материалов – –

Глава 12 акустические строительные материалы в архитектурном дизайне

12.1. Общие сведения об акустике и ее восприятии человеком

Акустическими называются материалы, способные уменьшать, энергию звуковой волны, снижать уровень громкости внутреннего или внешнего звука.

Звук — это восприятие ухом упругих механических колебаний и волн, возникающих в среде под влиянием принудительных воздействий.

Человеческое ухо воспринимает звук лишь при его силе не ниже некоторой минимальной величины, называемой порогом слышимости. Порог слышимости различен для низких, средних и высоких частот. Наиболее чувствительно человеческое ухо к колебаниям с частотами в области 1000…3000 Гц, когда порог слышимости достигает интенсивности звука.

За реальный уровень громкости полагают величину, пропорциональную логарифму отношения силы данного звука к силе звука на нулевом уровне, выражаемую в белах (Б) или децибелах (дБ). Например, шопот — 10 дБ, тихий разговор — 40 дБ, улица с нормальным движением— 60, а с шумным — 70 дБ, грузовой автомобиль — 90 дБ, авиационный мотор— 120 дБ, болевой порог— 140 дБ.

Для большинства зданий задача акустики, акустического благоустройства заключается в снижении уровней внешних шумов до допустимого при относительном режиме тишины в помещениях производственных, учебных, жилых, культурно-бытовых и других зданий.

Для зданий общественного назначения важно также обеспечить в основных помещениях хорошую слышимость и разборчивость, а в музыкальных помещениях — еще и естественность звучания инструментов и голоса. Решение этих задач осуществляется комплексом конструктивных, планировочных и предупредительных мероприятий.

Главным из них служит правильное назначение строительных материалов в конструкциях, особенно в ограждающих (стены, перегородки), междуэтажных перекрытиях и кровельных покрытиях.

Выбор материалов основан на их различной способности к задержанию (поглощению) звуковой волны, которая может распространяться как в воздухе, так и в твердых телах и жидкостях. Скорость звука в воздухе приблизительно равна 340 м/с, в воде— 1450 м/с, а в твердых телах еще выше: в кирпичной кладке — 2000 м/с, бетоне — 4000 м/с, металле — свыше 5000 м/с. На пути воздушного переноса звука устанавливаются преграды из звукопоглощающих материалов и конструкций.

Сложнее преграды установить на пути материального (ударного), переноса звука, например при устройстве междуэтажных перекрытий. Чаще всего воздушные и ударные переносы шумов совмещаются, особенно в современных зданиях, выполняемых из сборного железобетона, обладающего малым звукопоглощением, и имеющих щели, неплотности и отверстия, а при тонких конструкциях — способные еще и к изгибным колебаниям.

С увеличением массы ограждения улучшается поглощение звука, так как массивное ограждение труднее перевести в изгибное колебание под влиянием волнового звукового давления. Но с увеличением массы ограждения прирост звуковой изоляции происходит медленно. Так, например, если при массе перегородки 100 кг звукоизоляция составляет 40 дБ, то при массе 200 кг —44 дБ, при 300 кг —48 дБ.

Для дальнейшего снижения шума потребуется устраивать либо очень тяжелые однородные ограждения, либо заменять их ограждениями из двух стенок со сплошными воздушными прослойками (без жестких связей между стенками), переходить к слоистым конструкциям.

Для борьбы с шумом и переносом звука используют звукопоглощающие (активно поглощающие звук) и звукоизоляционные (снижающие уровень шума) материалы. Ниже рассмотрены основные разновидности этих материалов. Они могут быть отделочными и прокладочными.

Отделочные материалы частично поглощают звук внутри помещений, например промышленных цехов или технических устройств, например вентиляционных воздуховодов. Отделочные звукопоглощающие материалы также оптимизируют условия слышимости в помещениях, например в зрительных залах, лекционных аудиториях, радиовещательных студиях. Большая или меньшая часть звуковых волн обычно отражается от конструкций, выполненных из отделочных звукопоглощающих материалов. В результате в помещении сохраняется звучание даже после прекращения действия источника звука. Такое явление называется реверберацией.

Прокладочные материалы используют под упругими полами междуэтажных перекрытий, предохраняя тем самым помещения от распространения материального (ударного) переноса звука. Нередко эти материалы комбинируют с отделочными.

studfiles.net

Расширения некоторых строительных материалов

Материал	КЛТР·10-6, К-1	Материал	КЛТР·10-6, К-1
Сталь	10…12	Стекло	9
Бетон	10…12	Медь	17
Алюминий	24	Полиэтилен	300…500

Огнестойкость – способность материала выдерживать, не теряя несущей способности, воздействие огня и воды в условиях пожара. Огнестойкость выражается периодом времени, в течение которого материал не теряет несущей способности. По отношению к действию огня строительные материалы делят на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Несгораемые материалы под действием огня или высокой температуры не горят и не обугливаются (например, бетон, кирпич и др.).

Трудносгораемые материалы под действием огня медленно воспламеняются и после удаления огня их горение и тление прекращаются (например, фибролит, пропитанная антипиренами древесина, асфальтобетон).

Сгораемые материалы под действием огня или высокой температуры горят и продолжают гореть после удаления источника огня.

Огнеупорность – свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры, не деформируясь и не расплавляясь. Материалы, выдерживающие температуру более 1580ºС, называют огнеупорными, от 1350 до 1580ºС – тугоплавкими, ниже 1350ºС – легкоплавкими. Материалы, которые способны длительное время выдерживать температуру до 1000ºС при незначительной потере прочности, относят к

жаростойким (кирпич, жаростойкий бетон и др.).

Радиационная стойкость – свойство материала сохранять свою структуру и физико-механические характеристики после воздействия ионизирующих излучений.

3.3 Акустические свойства

Акустические свойства материалов – это свойства, связанные с взаимодействием материала и звука. Звук, или звуковые волны, – это механические колебания, распространяющиеся в твёрдых, жидких и газообразных средах.

Различают две стороны взаимодействия звука и материала: звукопроводность – свойство материала проводить через свою толщу звук, и звукопоглощение – свойство материала поглощать и отражать падающий на него звук.

Звукопроводность зависит от массы материала и его строения: материал тем меньше проводит звук, чем больше его масса, а звукопоглощение зависит от характера поверхности материала: материалы с гладкой поверхностью отражают большую часть падающего на них звука (эффект зеркала), а с пористой поверхностью наоборот, поглощают.

4. Механически свойства

Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться действию внешних сил или иных факторов (например, температурных), вызывающих в нём внутренние напряжения.

4.1 Прочность

Прочность (кН/см², МПа, кгс/см²) – свойство материала в определённых условиях и пределах воспринимать нагрузки или другие воздействия, вызывающие в нём внутренние напряжения, без разрушения.

Прочность оценивают пределом прочности (Па), который условно равен максимальному напряжению, соответствующему нагрузке, вызвавшей разрушение материала, и на сжатие определяется по формуле:

R = ,(4.1.1)

где Р_разр – разрушающая сила, Н; F – площадь сечения образца до испытаний, м².

Предел прочности материала определяют на образцах, формы и размеры которых устанавливают нормативные документы на этот материал.

Прочность материала является одной из основных характеристик для большинства строительных материалов, т.к. они в сооружениях всегда подвергаются тем или иным воздействиям, вызывающим напряжённое состояние (сжатие, растяжение, изгиб и др.). Предел прочности материала часто характеризует его марку. По пределу прочности при сжатии установлены марки в широком диапазоне от 0,5 до 1000 МПа и более.

Для оценки прочностной эффективности материала часто используют удельную прочность (коэффициент конструктивного качества), который определяется делением предельной прочности при сжатии (изгибе) R_сж (R_изг) на относительную плотность материала d:

R_уд = к.к.к. = .(4.1.2)

Водостойкость – способность материала, насыщенного водой, сохранять свою прочность. Степень понижения прочности материала характеризуется коэффициентом размягчения:

К_р = ,(4.1.3)

где R_нас – предел прочности материала в насыщенном водой состоянии, МПа, R_сух – предел прочности материала в сухом состоянии, МПа.

Значение К_р для разных материалов колеблется от 0 (необожжённая глина) до 1 (стекло, сталь). Материал считается водостойким при К_р>0,8. В этом случае их разрешается применять в сырых местах без специальных мер по защите от увлажнения.

studfiles.net

Акустические свойства строительных материалов

Акустические свойства материалов связаны с взаимодействием материала и звука; прежде всего, это — звукопроводность и звукопоглощение.

Звукопроводность — свойство материала проводить через свою толщу звук; она зависит от строения и массы материала. Тяжелые материалы (кирпич), а также пористые и волокнистые плохо проводят звук.

Звукопроницаемость — отрицательное свойство, так как в большинстве случаев к строительным материалам предъявляются требования изоляции помещений от внешних шумов.

Звукоизоляция — ослабление звука при его проникновении через ограждающие конструкции — это свойство материала, обратное звукопроницаемости.
Звукопоглощение — свойство материала поглощать и отражать падающий на него звук. Оно зависит от пористости материала, его толщины, состояния поверхности, а также от частоты звукового тона, измеряемого количеством колебаний в секунду.

Звукопоглощение За единицу звукопоглощения принимают поглощение звука 1 м2 открытого окна; при открытом окне звук поглощается полностью.
Звукопоглощение всех строительных материалов меньше единицы. Звукопоглощение материала оценивают коэффициентом звукопоглощения, т. е. отношением энергии, поглощенной материалом, к общему количеству падающей энергии в единицу времени.

Звукопоглощение зависит от характера поверхности материала. Материалы с гладкой поверхностью хорошо отражают падающий на них звук, поэтому в помещениях с гладкими стенами создается постоянный шум.
Материалы с развитой открытой пористостью хорошо поглощают и не отражают падающий на них звук. Известно, что ковры, дорожки, мягкая мебель заглушают звук.

Специальная акустическая штукатурка с мелкими открытыми порами хорошо поглощает и заглушает звук. В принципе те строительные материалы, которые плохо пропускают через себя звук, хорошо его поглощают и не отражают, являются акустическими материалами.
Уменьшение шума в результате использования таких материалов сохраняет здоровье людей, создает для них определенные условия и способствует повышению производительности труда.

Радиационная стойкость—свойство материала сохранять свою структуру и физико-механические характеристики после воздействия ионизирующих излучений. Для защиты от радиоактивных излучений применяют особо тяжелые (р = 3000…5000 кг/м3) и гидратные бетоны, имеющие повышенное содержание химически связанной воды, создающей хорошую защиту от нейтронного потока.

stanislav-lemeshev.narod.ru

Акустические свойства

ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Теплоизоляционные полимерные материалы применя­ются также как звукопоглощающие и звукоизолирующие материалы. Жесткие и эластичные материалы малопро ницаемы для звуковых колебаний. Применяя эти мате­риалы для звукоизоляции, следует иметь в виду, что при наличии па поверхности этих материалов, изготовленных в виде плит и блоков, сплошной тонкой пленки полиме­ра, они не поглощают, а отражают звуковые волны. При удалении этой плепкн звукопоглощающие свойства ма­териалов повышаются.

Поглощение звука в тон пли иной степени свойствен­но всем строительным материалам, но звукопоглощаю­щими материалами называют лишь те материалы и кон­струкции, у которых коэффициент звукопоглощения больше 0,2 (па сроципх частотах тука).

Особенно высокой способностью к звукопоглощению обладают материалы с открытой системой пор, которая благоприятствует созданию звукового лабиринта. При падении звуковых волн на поропласт с открытыми пора­ми, соединяющимися между собой, звук поглощается за счет перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту вследствие потерь на трение в звуковом лаби­ринте. Материалы с закрытыми норами, как правило, об­ладают невысокой звукопоглощающей способностью, но очень высокой звуконепроницаемостью.

Обладая рядом одинаковых свойств, звукопоглощаю­щие и звукоизоляционные материалы все же различают­ся, как по акустическим свойствам, так и по назначению. Звукопоглощающие материалы и конструкции из них предназначены для поглощения падающего на них зву­ка, а звукоизоляционные — для ослабления звуковых •юли, передающихся через конструкции здания из одно­го помещения в другое.

Звукопоглощающие материалы широко применяются в строительстве помещений с надлежащими акустически­ми условиями для лучшего восприятия музыки и речи — потолков и стеновых конструкций в аудиториях, концерт­ных залах, в театрах и других зрелищных сооружениях; в помещениях для снижения уровней шума, возникаю­щего при эксплуатации их, как, например, в производст­венных, конторских и административных помещениях, в крупных залах вокзалов, ресторанов и т. п. Их также применяют для предотвращения распространения шума в коридорах больниц, школах и гостиницах, а также для облицовки каналов, шахт и воздухопроводов.

Акустической характеристикой звукопоглощающих материалов и конструкций является коэффициент звуко­поглощения, величина которого зависит от частоты и уг­ла падения звука. Эта величина равна отношению коли­чества поглощенной материалом звуковой энергии к об тему количеству падающей на него звуковой энергии в единицу времени. Акустические свойства материала вы­ражают IB виде частотной характеристики коэффициента звукопоглощения в определенном диапазоне частот [80]. В табл. 9 приведены коэффициенты звукопоглощения различных материалов, определенные в ВНИИНСМ [341

Влияние толщины испытуемого образна, например нолнуретапопого поропласта. па величину коэффициента IiiVKOiior.’ioineiiiiH незначительно в любом диапазоне ча-

Стоты звука (рис. 28). Высокий коэффициент звукопо­глощения, особенно в диапазонах частоты звука в пре­делах 400—1000 гц (до 0,9), объясняется тем, что струк­тура пористого полиуретана имеет сообщающиеся откры­тые поры.

Рис. 28. Влияние толщины образца эластичного пе­нополиуретана на коэффициент звукопоглощения 1 — толщина образца 20 ММ 2 — то же, 50 мм

Для получения высокого коэффициента звукопогло­щения в широком диапазоне частот применяют” клинооб­разные конструкции из полиуретанового поропласта.

Звукоизолирующие поропласты применяются как уп­ругий прокладочный материал в междуэтажных пере­крытиях и стеновых панелях для изоляции отдельных помещений от ‘возникающего в них структурного и, в ча­стности, ударного звука. Структурный звук, вызываемый шагами, ударами при передвижении мебели или вибра­циями какого-либо механизма, легко распространяется в не имеющих звукоизоляционных прокладок перекры­тиях, стенах и перегородках с очень небольшим затуха­нием.

Звукоизоляционные и звукопоглощающие пепо – и по – ропласты, применяемые в строительстве, должны обла­дать помимо акустических качеств следующими свойст­вами: не выделять токсичных и активных в коррозион­ном отношении веществ; обладать достаточной био – и влагостойкостью; сохранять свои свойства в течение все­го времени эксплуатации; объемный вес их в сухом со­стоянии не должен превышать 300 кг/м3. Кроме того, они должны удовлетворять общим строительно-механическим требованиям—обладать огнестойкостью, необходимой механической прочностью, долговечностью, транспорта­бельностью, гигиеничностью и легкостью очистки от пы­ли (звукопоглощающие материалы), что особенно важ­но для материалов, используемых в зданиях с повышен­ными санитарно-гигиеническими требованиями (больни­цы и санатории) пли в промышленных предприятиях с повышенным пылсвыделением.

Предъявляются также и требования к декоративным качествам этих материалов и конструкций из них; осо­бенно высокими декоративными качествами должны об­ладать звукопоглощающие облицовки, применяемые в театрах, ресторанах и других общественных зданиях.

В настоящее время при отделке помещений широко применяются звукопоглощающие конструкции из пори­стых материалов с перфорированным покрытием. Изме­няя диаметр отверстий и процент перфорации, толщину перфорированного покрытия и пористого материала и другие параметры конструкций, можно получать харак­теристику звукопоглощения, необходимую конструкции любого назначения. В таких конструкциях в качест­ве пористых звукопоглощающих материалов применяют и теплоизоляционные материалы, имеющие сообщающи­еся открытые поры, с объемным весом в пределах 45— 170 кг/м3.

Наиболее широко применяются в качестве акустиче­ских материалов поропласты с упругим скелетом — пено – поливинилхлорид и пенополиуретан, а также пористая резина.

Они наиболее гигиеничны, так как достаточно прочны, не крошатся и допускают систематическую чистку при помощи пылесоса.

9. Химические свойства

Щелочность. R некоторых случаях пепопласты имеют и своем составе щелочные продукты разложения га. нюб- разователей, как, например, при изготовлении прессовым способом пенопластов марок ПХВ-1, ПХВ-2, ПС-4 и т. п. с применением в качестве газообразователей углекислых солей. Так как щелочность в известных пределах может влиять на качественные показатели пенопластов в про­цессе эксплуатации, а также оказывать разрушающее влияние иа конструкцию каркаса панели или на герме­тизирующие материалы, применяемые для уплотнения стыков между панелями, возникает необходимость опре­деления ее содержания в пенопластах.

Щелочность определяют в пересчете на Na2C03. Об­разец пенопласта, очищенный от поверхностного слоя на глубину 2 мм, истирают на терке из нержавеющей стали с диаметром отверстий 0,5 мм. На аналитических весах отвешивают истертый пенопласт без предварительного просева в количестве Зге точностью до 0,0002 г, поме­щают в эрленмейеровскую колбу емкостью 250 мл и до­бавляют 30 мл 0,1 н. раствора H5S04 и 100 мл дистилли­рованной воды. Колбу с содержимым кипятят на элект­рической плитке в течение 10 мин при непрерывном взбалтывании. После этого колбу охлаждают до комнат­ной температуры и избыток H. oS04 оттитровывают 0.1 н. раствором NaOH в присутствии фенолфталеина. Одно­временно проводится параллельный опыт. Щелочность вычисляют по формуле

(а — Ь) К-0,0053 Щ = —————————————————— 100%. (39)

Где и — количество 0,1 и. раствора NaOII, пошедшего па титрование раствора в параллельном опыте, в мл Ь — количество 0,1 и. раство­ра NaOH, “пошедшего на титрование избытка кислоты рабочего раствора, в мл; К — поправка к титру 0,1 н. раствора NaOH; 0.0053 — содержание соды в 1 мл 0,1 н. раствора; С — навеска в г.

За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение обоих определений [13].

Содержание хлор-иона. Поливинилхлоридные пено­пласты испытывают на содержание хлор-иона, так как соединения хлора, которые могут образоваться в резуль­тате частичного разложения полимера, могут оказывать корродирующее действие на каркас панели и на ее обли­цовку. Количество хлор-иона вычисляют по формуле

Х= 0.00355 100%1 (40)

С

I le 1 количество 0.1 п. раствора gNO, в ил. К поправка пи (U п. p. iciiiopa A^NOi; В — количество 0,1 и. раствора Nl^CNS.

Пошедшего иа обратное титрование, в мл; К.2 — поправка на 0,1 н. раствора NH«CNS; 0,00365—содержание хлор-иона в 1 мл 0,1 н. раствора.

Для испытания берут 2 г истертого на терке пенопла­ста (без просева), взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г и помещают в эрленмейеровскую колбу емкостью 250 мл, куда прибавляют 100 мл дистил­лированной воды. Колбу с содержимым кипятят на эле­ктрической плитке в течение 10 мин при непрерывном взбалтывании. Содержимое целиком переносят на фильтр. Осадок на фильтре промывают несколько раз горячей водой, чтобы количество фильтрата получилось около 200 мл. Затем фильтрат охлаждают, подкисляют 5 мл 10%-ного раствора HN03, прибавляют 20 мл 0,1 н. раствора AgN03 и избыток азотнокислого серебра оттит – ровывают 0,1 п. раствором Nh5CNS в присутствии ин­дикатора— железоаммонийпых квасцов. Определение ведут в двух параллельных пробах и за окончательный результат принимают среднее арифметическое значение обоих определений [13].

Утепление — важный элемент строительства дома. Оно выполняется с помощью специальных материалов — утеплителей. Если правильно всё сделать, то зимой в комнатах будет гораздо теплее, а в знойные летние дни …

На сегодняшний день одним из эффективных методов утепления ограждающих конструкций жилых, общественных и производственных зданий, является использование уникального теплоизоляционного материала, название которому «Экстрол 40».

Каждый дом служит для нас барьером от проникновения внутрь дождя, снега, ветра, солнца. Внутри мы хотим быть защищены от любой непогоды. Комфорт и уют требуются для каждого из нас. Этого …

msd.com.ua

Функциональные и строительно-эксплуатационные свойства акустических материалов и изделий

ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

Функциональные свойства акустических материалов определя­ются их назначением и областью применения.

Звукопоглощающие материалы предназначены для гашения воздушных шумов и регулирования акустических характеристик помещении, поэтому они должны обладать хорошим звукопогло­щением, которое характеризуется среднеарифметическим ревербе­рации коэффициентом звукопоглощения и, называемым часто

Просто коэффициентом звукопоглощения.

При падении звуковой волны на ограждающую поверхность часть звуковой энергии отражается и часть поглощается мате­риалом. Коэффициент звукопоглощения представляет собой отно­шение, характеризующее количество поглощенной энергии £1,0™ к падающей Е„ад:

А=(^пал Еотр)/Е„ах=- EmTJEnit,

Где Ее TP — энергия отраженной звуковой волны.

На величину а оказывают влияние уровень и характеристика звука (шума), свойства звукопоглощающего материала и в первую

Очередь. характер и объем пористо­сти этого материала, конструктив­ные особенности устройства звуко­поглощающей облицовки огражде­ния

Решающее влияние на звуко­поглощение оказывает частота зву­ковой волны, т. е. один и тот же ма­териал может хорошо поглощать высокочастотный звук и плохо низ­кочастотный. Поэтому а опреде­ляют для каждого материала при нескольких значениях частот (см. табл. 3.2). Весьма существенное влияние на а оказывают общий объем и характер пористости.

Наилучшие условия для погло­щения звука создаются в материа­лах с сообщающейся пористостью. Для уменьшения количества отраженной энергии пористость зву­копоглощающего материала должна быть открытой. С возраста­нием частоты звука а одного и того же материала возрастает. При этом в диапазоне высоких частот его значения несколько сни­жаются. Наименьшим значением а звукопоглощающие материалы характеризуются в диапазоне низких частот (ниже 250 Гц). Низ­кочастотные волны и материал почти не проникают.

На рис. 4.6 приведено влияние на а общей пористости и часто­ты звуковых волн в низко – и среднечастотном диапазонах.

Выявлено, что высокочастотные волны лучше проникают в поры малых размеров без значительного отражения.

В табл. 4.4 приведены значення коэффициента звукопоглощения наиболее распространенных акустических материалов.

Материалы, значения а которых более 0,4 при частоте 1000 Гц, относят обычно к эффективным.

Выше было отмечено, что высокочастотные полны хороню иоглощакиси порами малых рц. шорон. Макропоры фибролита нельзя отнести к таковым. Однако малые поры в большом количс-

Таблица 4.4. Значения а некоторых акустических материалов Материал Значения X на частотах. Гц 125 500 1000 2000 4000 Плиты минераловатные 0,05 0,66 0,91 0,96 0,89 Плиты ячеистобетонные 0,08 0,36 0,62 0,77 0,76 Акустический фибролит 0,06 0,25 0,38 0,58 0,63

Стве имеются в древесной шерсти, из которой фибролит изготов­ляют. Этим и можно объяснить достаточно высокие значения а при высоких частотах. Отсюда следует, что для эффективного гашения высокочастотного звука надо не только создавать мелко­пористую структуру в акустическом материале, но и применять для его изготовления сырьевые материалы, характеризующиеся боль­шим ооьемом еегесг’венных пор малых размеров.

Эффективность звукопоглощающих материалов часто оцени­вают но косвенным показателям, которыми являются структурный фактор к и сопротивление материала продуванию постоянным по­током воздуха г при постоянном давлении.

Структурный фактор зависит от объема, вида и расположения пор. Для высокопористых материалов v. всегда больше единицы. Близкими к единице значениями х характеризуются волокнистые материалы (минеральная и стеклянная вата, мягкие изделия из них и др.). Значения структурного фактора, близкие к 4, характер­ны для твердых акустических материалов средней плотности (яче­истые бетоны, акустические штукатурки, пеногипс и др.). Повыше­ние значений я связано с увеличением плотности акустических материалов и понижением их звукопоглощающих свойств.

Сопротивление продуванию г также зависит от объема, вида и размера пор, а главное — от соотношения объемов открытой и за­крытой пористости. Сопротивление продуванию обычно определяют в стационарных условиях при постоянном потоке воздуха Q, м3/с, и постоянной разности давлений Др. Удельное сопротивление про­дуванию, Н-с/м3, находят по формуле

R — ApF/Qh,

Где б и F — соответственно толщина и площадь образна.

Сопротивление продуванию достаточно хорошо характеризует звукопоглощение материала. При значениях г, близких к волново­му сопротивлению воздуха [г= (1…2)р0Со]*, звукопоглощающий материал при достаточной толщине хорошо поглощает звуковые волны низких и средних частот. Хорошее поглощение высокочас­тотного звука обеспечивается при некотором повышении плотности
(рис. 4.7).

Значения структурного фактора х, пористости П и сопротивле­ния продуванию используют для определения толщины звукопогло­щающего материала, так как она существенно влияет на частот­ную характеристику звукопоглощения.

Для этого пользуются следующими установленными зависимо­стями:

/і=т/У7п/

Или

H = 120 /х/(гП),

Где f — среднее значение частоты звуковых волн.

Весьма большое влияние на эффективность звукопоглощения

Оказывает расположение звуко­поглощающего материала относи­тельно жесткой поверхности, перед которой его устанавливают.

Возможны два варианта уста­новки звукопоглотителя: с относом и без относа от жесткой стенки. Принципиальное отличие этих двух вариантов заключается в том, что при отсутствии относа гашение зву­ка происходит лишь в толще мате­риала. Так как звукопоглощающие материалы имеют обычно толщину несколько сантиметров, то в этих условиях гасятся лишь высокочас­тотные звуковые волны.

При монтаже звукопоглотителя с относом звуковая волна проходит последовательно его толщу, затем воздушный зазор, который играет роль упругой прокладки, отра­жается от жесткой поверхности ограждения и вторично попадает в материал. При такой схеме іашення звука большая часть звуковой энергии гасится, даже если толщина звукопоглощающего материа­ла незначительна. Наиболее эффективные звукопоглощающие ма­териалы толщиной 2 см при монтаже с относом 20 см практически полностью поглощают звуковую энергию падающих волн.

Расположение звукопоглощающего материала с относом не только увеличивает гашение звука, но и качественно изменяет час­тотную кривую звукопоглощения (рис. 4.8).

Or І, Ги, Рис. 4 7. Коэффициент звуко­поглощения акустических мате­риалов с различными значе­ниями удельного сопротивле­ния продуванию: 1 — 2, 2 — 8; 3 — 32р0С0

Пезаниспмо от пила материала увеличение относа сдвигает эф­фект звукопоглощения и область низких частот, т. е. в область наиболее тручпоглоящпхея звуковых волн.

Пользуясь этой зависимостью, можно определить рациональную массу 1 м2 звукопоглощающего материала при различных значе­ниях относа. Расчеты и практика показывают, что увеличение мас­сы конструкции ведет к снижению резонансной частоты. Такое же явление наблюдается и при увеличении воздушного относа.

Характер фактурной поверхности звукопоглощающих материа­лов оказывает существенное влияние на звукопоглощение. Для лучшего проникновения звуковых волн в материал на его лицевой

Поверхности делают круглую или шелевую перфорацию, борозды,

Т решит’

Лек ; гтнзно-гк;, ес..ие Гс. е;;;- verttfL-e чшо-

Временно и тля отделки помещении, часто окрашивают. При этом существенно уменьшайся открытая пористость и, как следствие, снижается звукопоглощение на высоких частотах.

Главную характеристику звукопоглощающих материалов и пз – делпіі — коэффициент зв> копоглощення а — определяют расчетным нугем ич полипным параметрам маіерпала и женериментальнымп

Методами с иомоЩыо акустического интерферометра или в ревербераци – оннон камере. Такие определения и расчеты выполняют обычно в спе­циализированных лабораториях.

Для первичной оценки звуко­поглощающих iiioiiciii материала пользуются акустическим интерфе­рометром, с помощью которого определение коэффициента звуко­поглощения основано на измерении разности уровнеіі звукового давле­ния при максимуме и минимуме стоячей волны, которая возникает при наложении прямой и отражен­ной звуковых волн:

ДА = 20 lg Р, пчх. (4.19)

Значения коэффициента звуко – поглощения га по Ah находят по графику (рис. 4.9). определения коэффициента звуко­поглощения материалов позволяет характеризовать звукопоглоще­ние материалов в условиях, весьма близких к реальным. Поэтому среднеарифметический реверберационный коэффициент звукопогло­щения принят в нормативных документах в качестве основной ха­рактеристики звукопоглощающих свойств материалов и применя­ется при акустических расчетах помещений. Его значение опреде­ляют в реверберационной камере.

Рис. 4.9. Зависимость коэффнцн еита звукопоглощения а от соот­ношения уровня звукового давле ння при максимуме и минимуме стоячей волны

Реверберационный способ

Реверберационный способ основан на том, что при внесении в помещение любого предмета или материала общее звукопоглоще­ние в этом помещении увеличивается. Определение ведут по изме­нению скорости затухания звука. Время, в течение которого уро­вень звука в помещении понизится на 60 дБ, называют временем стандартной реверберации. По соотношению времени реверберации до и после внесення определенного объема материала в камеру находят ренерберацноипын коэффициент звукопоглощения иссле­дуемого материала.

Ценки звукоизолирующих свойств материалов. Звукоизоляционные споііства материалов тесно связаны с их упругими деформациями: способностью уплотняться и восстанавливать первоначальные раз­меры при постоянной и переменной нагрузках.

Статический модуль упругости применяют для приблизительной оценки звукоизоляционных свойств материалов. Он характеризует связь между напряжением о и соответствующей ему деформацией к, появляющейся под действием силы, приложенной к испытуемому материалу. Эта связь описывается законом Гука: о=Ее и, следо­вательно,

£” = о/Е, (4.20)

Где Е — статический модуль упругости.

Динамический модуль упругости Ец дает более точную характе­ристику п поэтому принят в нормативных документах за основной показатель звукоизоляционных свойств материалов.

Дело в том, что деформации в материалах зависят от множест­ва факторов. Так, для упруговязких тел зависимость между о и е имеет вид

£ст = */(*о + е„д + еп), (4.21)

Где єо — чисто упругая деформация; еПд — деформация упругого последействия; еп — необратимая деформация (ползучесть).

Из этой формулы следует, что на значение Ест влияет момент измерения, следовательно, Есг — величина переменная.

Установлено, что статический модуль упругости звукоизоляци­онных материалов, полученный в момент стабилизации осадки ма­териала, может отличаться от начального модуля упругости в 3…5 раз.

При измерении статического модуля упругости значительное влияние на деформацию оказывают значения напряжений, средняя плотность, толщина материала, время действия нагрузки.

При действии на упруговязкий материал, к которому относят все звукоизоляционные материалы, периодически действующей си­лы (звуковых волн) деформация не успевает следовать за возму­щением вследствие упругого последствия. Модуль упругости, най­денный в момент действия нагрузки (еоФгСт). называют мгновен­ным или динамическим ER. Он наиболее точно отражает деформативные процессы, происходящие в материале под воздей­ствием звуковых волн.

Звукоизоляционные материалы в конструкции могут находить­ся в свободном состоянии (в стенах, перегородках) и в нагружен­ном (прокладки под полы, в стыках и т. п.). От этого существенно зависят значения динамического’модуля упругости Еп (рис. 4.10).

Динамический модуль упругости звукоизоляционных материа­лов в зависимости от их вида не должен превышать 5 МПа ппи
удельной нагрузке 0,002 МПа для штучных изделий и 15 МПа для зернистых засыпок.

Относительная дефомация сжатия. Звукоизоляционные свойст­ва прокладочных материалов приближенно можно оценивать по относительной сжимаемости материалов под нагрузкой без учета поперечного расширения, т. е. по линейной деформации материала:

Рис. 4.10. Зависимость ди­намического модуля упруго­сти волокнистых плит от средней плотности и стати­ческой нагрузки: I — 2 кПа; 2 — 4 кПа

Є = (/, —/а)//г 100 =Д///,-100.

V эффективных звукоизоляционных материалов основная доля

Деформации отмечается при нагрузке до 0,002 МПа.

Таким образом, функциональные свой­ства звукопоглощающих материалов опе – ппилкм кочффшщоп том my копої лише­ния, а звукоизоляционных материалов — их плотностью для случая изоляции по­мещений от наружных шумов, распрост­раняющихся в воздушной среде (чем плотнее материал, тем выше его отра­жающая способность и тем эффективнее защита от воздушного шума), и динами­ческим модулем упругости в случае изо­ляции ударных и структурных шумов (чем ниже значения этого показателя, тем эффективнее звукоизоляционный ма­териал) .

Строительно-эксплуатационные свой­ства акустических материалов в основ­ном оценивают по тем же показателям, которые применяют для оценки строительно-эксплуатационных своііств теплоизоляционных материалов: по механической прочности; деформации при колеба­ниях температуры и влажности; стойкости при воздействии влаги, высокой температуры, огня, микроорі анизмов и т. д. Поэтому в данном разделе эти свойства не рассматриваются. Однако необхо­димо подчеркнуть, что подавляющее большинство акустических материалов, как и теплоизоляционных, для обеспечения стабиль­ности функциональных свойств требует надежной защиты от увлажнения.

Заканчивая ремонт дома или обнаружив, что большая теплопотеря является следствием прохудившихся стен, мы задумываемся о том, как утеплить дом. Хочется отметить, что это не так сложно, как кажется на первый …

Каждый год в мире строится все больше и больше жилых домов. Новые технологии позволяют сделать нашу жизнь легче и комфортней. Но еще больше существует старых домов, которые нуждаются в ремонте. …

Так же как для теплоизоляционных материалов, вид пористой структуры и характеристика пористости являются определяющими показателями качества для акустических материалов. Их функциональные и строительно-эксплуатационные свойства тесно связаны с видом скелетообразующего материала …

msd.com.ua

6. Технологические свойства.

Технологические свойства характеризуют способность материала подвергаться тому или иному виду обработки. Так, например, к технологическим свойствам древесины относятся: хорошая гвоздимость, легкость обработки различными инструментами. Технологические свойства некоторых полимерных материалов включают способность обтачиваться, сверлиться, легко склеиваться, свариваться. Бетонные, растворные, глиняные, асфальтобетонные и другие смеси обладают пластичностью, вязкостью, которые обеспечивают заполнение определенного объема.

Пластичность – способность материала деформироваться без разрыва сплошности под влиянием внешнего механического воздействия и сохранять полученную форму, когда действие внешней силы прекращается.

Вязкостью или внутренним трением называют сопротивление жидкости передвижению одного ее слоя относительно другого.

7. Акустические свойства.

При действии звука на материал проявляются его акустические свойства. По назначению акустические материалы делят на четыре группы: звукопоглощающие, звукоизолирующие, виброизолирующие и вибропоглощающие.

Звукопоглощающие материалы предназначены для поглощения шумового звука.

Звукоизолирующие материалы применяют для ослабления ударного звука, передающегося через строительные конструкции здания из одного помещения в другое.

Виброизолирующие и вибропоглощающие материалы предназначены для устранения передачи вибрации от машин и механизмов на строительные конструкции зданий.

8. Теплофизические свойства.

К основным теплофизическим свойствам, оценивающим отношение материала к тепловым воздействиям, относятся теплопроводность, теплоемкость, термостойкость, жаростойкость, огнеупорность, огнестойкость.

Теплопроводность – способность материала пропускать тепловой поток при условии разных температур поверхности.

Теплоемкость – свойство материала поглощать при нагревании определенное количество тепла. При охлаждении материалы выделяют тепло, причем тем больше, чем выше их теплоемкость. Коэффициент теплоемкости равен количеству тепла (Дж), необходимого для нагревания 1 кг материала на 1 К

Термостойкость – способность материала выдерживать без разрушений определенное количество резких колебаний температуры. Единицей измерения этого свойства является количество теплосмен, определяемое для многих теплоизоляционных и огнеупорных материалов.

Жаростойкость – способность материала выдерживать температуру эксплуатации до 1000 °С без нарушения сплошности и потери прочности.

Огнеупорность – способность материала выдерживать длительное воздействие высоких температур без деформаций и разрушения.

Огнестойкость – свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определенного времени. К несгораемым относят бетон, кирпич, сталь, природные каменные материалы.

9. Гидрофизические свойства.

Гидрофизические свойства проявляют материалы и изделия при контакте с водой. Наиболее важные из них – гигроскопичность, водопоглощение, водостойкость, водонепроницаемость, паропроницаемость морозостойкость, воздухостойкость.

Гигроскопичность – свойство материала поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их на своей поверхности.

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать воду.

Влагоотдача – способность материала отдавать влагу при снижении влажности воздуха.

Водопроницаемость – свойство материала пропускать воду под давлением

Морозостойкость – способность материала сохранять свою прочность при многократном попеременном замораживании в водонасыщенном состоянии и оттаивании в воде.

Воздухостойкость – способность материала длительно выдерживать многократное увлажнение и высушивание без деформаций и потери механической прочности.

studfiles.net

Основные свойства строительных материалов

1 .Классификация стр. Мат.

Строительные материалы и изделия классифицируют по назначению, виду материла и способу получения:

• по назначению: конструкционные, отделочные, гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические, антикоррозионные, герметизирующие;

• по виду материала: природные каменные, лесные, полимерные, металлические, керамические, стеклянные, искусственные каменные и т.д.;

• по способу получения: природные и искусственные.

2.Состав и структура стр.Мат.

Состав материала: химический, минеральный (минералогический), фазовый (твердый, жидкий, газообразный) зависит в большей степени от сырья, которое было использовано и в меньшей – от технологии изготовления изделий.

Структуру материала изучают на микроуровне при помощи микроскопов и на макроуровне – визуально.

Строительные материалы, в частности бетоны, могут иметь различную макроструктуру: ячеистую (газо-, пенобетон), зернистую (например, перлитобетон), волокнистую (например, гипсоволокнистый бетон, шифер) или макроструктуру, представленную сочетанием этих структур.

Макроструктура материалов:

плотная (стекло), искусственная ячеистая (пеносиликат), мелкопористая (кирпич), волокнистая (древесина), слоистая (пластики), рыхлозернистая (песок, щебень, гравий) зависит от технологии получения материала и изделия. Так, например, имея одно и то же основное исходное сырье – глину и изменяя технологию, можно получить облицовочные плитки плотной структуры, стеновой мелкопористый кирпич и теплоизоляционный ячеистый – керамзит.

3. Общефизические свойства.

К общефизическим свойствам относятся: истинная плотность, средняя плотность и пористость материала.

Истинная плотность (r) – масса единицы объема вещества в абсолютно плотном состоянии, без пор и пустот.

, (1)

Средняя плотность (r_ср) – масса единицы объема материала (изделия) в естественном состоянии с пустотами и порами

, (2)

По величине истинной и средней плотности рассчитывают общую пористость (П_п) материала в %

(3)

4. Химические свойства.

Химические свойства характеризуют способность материала к химическим взаимодействиям с другими веществами. Возможность химических и физико-химических процессов определяется наличием у строительных материалов таких свойств, как химическая активность, растворимость, способность к кристаллизации и адгезии.

Химическая активность может быть положительной, если процесс взаимодействия приводит к упрочнению структуры (образование цементного, гипсового камня), и отрицательной, если протекающие реакции вызывают разрушение материала (коррозионное действие кислот, щелочей, солей).

Химическая или коррозионная стойкость – это свойство материалов противостоять разрушающему действию жидких и газообразных агрессивных сред.

5. Механические свойства.

Механические свойства характеризуют поведение материалов при действии нагрузок различного вида (растягивающей, сжимающей, изгибающей и т.д.).

Прочность ¾ свойство материала сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в материале под действием внешних факторов.

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в его поверхностные слои другого, более твердого тела определенной формы.

Истираемость ¾ свойство материала постепенно разрушаться тонкими слоями под действием истирающих усилий; оценивается потерей первоначальной массы образца, отнесённой к единице его площади или уменьшением толщины материала.

Износ – разрушение материала при совместном действии истирающей и ударной нагрузок.

studfiles.net