Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 569

ные, колеблющиеся как одно целое, и многослойные, способные колебаться с разными для каждого слоя амплиту­дами.

Акустически однородные однослой­ные ограждения могут состоять из од­нородного строительного материала или нескольких слоев различных, но по своим технико-акустическим свой­ствам родственных строительных ма­териалов, полностью связанных между собой по всей поверхности (например, слой каменной кладки и слой штука­турки), а также имеющих небольшие пустоты.

Многослойные ограждения состоят из слоев, не имеющих друг с другом жесткой связи; между слоями может быть воздушный промежуток или мо­гут располагаться мягкие изоляцион­ные слои.

Механизм передачи звука через ограждение в общих чертах состоит в том, что звуковая волна, падающая на ограждение, приводит его в колеба­тельное движение с частотой, равной частоте колебаний частиц воздуха в волне. В результате ограждающая кон­струкция сама становится источником звука и излучает его в изолируемое помещение. Однако излучаемая звуко­вая мощность в сотни и более раз меньше звуковой мощности, падающей на ограждение со стороны источника шума.

Звукоизоляция с помощью одно­слойных ограждений. Многочисленные экспериментальные исследования по­казали, что звукоизоляция с исполь­зованием однослойных ограждений в первую очередь зависит от их повер-хностой плотности т в кг/м (массы единицы площади ограждения). Кроме того, некоторую роль играют модуль упругости материала ограждения Е и коэффициент потерь *? . На рис. 8.26 показана зависимость фактических ин­дексов изоляции воздушного шума R_w однослойных стен и перекрытий от по­верхностной плотности т.

Если рассмотреть частотную ха­рактеристику звукоизоляции, то на низких частотах (как правило, поряд­ка нескольких десятков герц) звуко­изоляция ограждения определяется возникающими в нем резонансными явлениями и зависит от жесткости ог­раждения, его массы и внутреннего трения в материале.

Вследствие значительных вибраций вблизи первых частот собственных колебаний звукоизоля­ция ограждением невелика. Однако этот диапазон частот не представляет особого практического ин­тереса, поскольку, как правило, лежит ниже нор­мируемого диапазона частот, т.е. 63 Гц.

На частотах выше первых двух-трех частот собственных колебаний плоского ограждения его звукоизолирующие качества определяются массой единицы площади ограждений т. Жесткость кон­струкции играет при этом весьма малую роль, поэ­тому в качестве расчетной модели обычно прини­мают плиту, состоящую из системы не связанных одна с другой бесконечно малых масс. В этом слу­чае звукоизоляция R подчинена так называемому закону массы:

R - 20 lg imf) — 47,5, (8.5)

где / — частота колебаний, Гц.

Отсюда видно, что в диапазоне частот, в кото­ром справедлив закон масс, значение звукоизоля­ции зависит только от массы и частоты, увеличива­ясь при каждом удвоении этих параметров на 6 дБ.

Однако начиная с определенной частоты характер звукоизоляции меняется: амплитуды колебаний возрастают, а в некоторой области частот становят­ся настолько велики, что значение звукоизоляции резко снижается. Возникает своеобразный про­странственный резонанс. Явление резонанса в ко­лебательной системе наступает, как известно, при совпадении частоты вынужденных колебаний с ча­стотой собственных колебаний системы (напри­мер, плиты).

В рассматриваемом случае возникает совпаде­ние геометрических размеров: след падающей на ограждение звуковой волны равен длине волны из­гиба при одной и той же частоте колебаний.

Наименьшая частота, при которой становит­ся возможным явление совпадения, соответствует случаю падения звуковой волны вдоль плиты ( 8 -

• 90°). Эта частота/гр называется граничной (кри­тической). Ее находят из условия, что Л„-

• Л , и для сплошных плит толщиной Л, м

/гр = с²/1,8 спА, (8.6)

где с — скорость звука в воздухе, м/с; Сп — скоро­сть продольной волны в плите, м/с.

Выше граничной частоты звукоизолирующие качества ограждений определяются явлением вол­нового совпадения, поскольку каждой частоте вы­ше граничной соответствует свой угол падения вол­ны, при котором возникает волновое совпадение и плита имеет наибольшую звукопроницаемость.

Для хода зависимости звукоизоля­ции R от частоты большое значение имеет показанное на рис. 8.27 поло­жение на оси частот граничной час­тоты. У тонких ограждений вблизи граничной частоты звукоизоляция сильно уменьшается, у толстых ограж­дений (с поверхностной плотностью 100—400 кг/м²) резонансный участок кривой становится плоским и может быть представлен в упрощенном виде (рис. 8.28).

При ориентировочных расчетах индекс изоляции воздушного шума Rw толстых ограждений из каменных ма­териалов может быть определен по графику на рис. 8.29.

Двойные конструкции. Под двой­ными конструкциями понимают две стены, разделенные воздушным или любым другим упругомягким слоем. При правильном исполнении такой конструкции можно добиться значи­тельно более высокой звукоизоляции, чем при использовании однослойной стены равной массы. Для этого в пер­вую очередь необходимо наличие уп-

ругомягких прокладок (в большинстве случаев воздуха) между двумя стена­ми и отсутствие между ними жестких соединений.

Поведение такой конструкции можно понять при рассмотрении (рис. 8.30) простой модели "масса— упругость—масса". Выше резонансной частоты этой модели отмечается быс­трый рост звукоизоляции с частотой. Ниже резонансной частоты несмотря на наличие промежуточного слоя воз­духа или материала не удается полу­чить никаких преимуществ по сравне­нию с однослойной плитой равной мас­сы. Вблизи резонанса наблюдается значительное ухудшение звукоизоля­ции, которое в некоторых случаях имеет большое практическое значение. Поэтому для достижения хорошего изолирующего действия резонансная частота должна быть достаточно низ­кой (например, ниже 100 Гц), что мо­жет быть достигнуто за счет устрой­ства большого промежутка d между стенами или достаточно тяжелых стен.

В ряде случаев, особенно при лег­ких двойных ограждениях, целесооб-

разно размещать в воздушной полости звукопоглощающий упругий материал.

В некоторых случаях можно до­биться существенного повышения зву­коизоляции достаточно массивного од­нослойного ограждения путем устрой­ства дополнительной тонкой легкой мягкой на изгиб стенки с воздушным промежутком между ней и огражде­нием. Установка таких тонких плит на относе может повысить звукоизо­ляцию ограждения на 6—10 дБ. В то же время необходимо отметить, что облицовка массивного ограждения от­носительно жестким материалом без воздушного промежутка может приве­сти к ухудшению звукоизоляции из-за возникновения резонансных явлений в средней части нормируемого диапазона частот.

Щели и отверстия приводят к зна­чительному снижению звукоизоляции конструкциями. Особенность передачи звука через ограждения с малыми ще­лями и отверстиями состоит в том, что при диффузном падении звука в ряде случаев через такие ограждения передается больше звуковой энергии,

23 3-1008

чем это соответствует площади отвер­стия. Большая передача объясняется дифракцией звука и резонансными ко­лебаниями объема воздуха в щели или отверстии.

Изоляция воздушного шума меж­дуэтажными перекрытиями в основном определяется несущей плитой. Конст­рукция пола практически всегда по­вышает звукоизоляцию, за исключе­нием некоторых типов рулонных по­крытий. Так, при настилке на желе­зобетонную плиту толщиной 220 мм линолеума на войлочной подоснове индекс изоляции воздушного шума ухудшается на 1—3 дБ. Это объясня­ется тем, что слоистые линолеумы со­стоят из верхнего жесткого слоя износа и упругого слоя подосновы, и их мож­но рассматривать в виде системы "мас­са—упругость". В области частот соб­ственных колебаний пола происходит довольно существенное ухудшение звукоизоляции, которое в резонанс­ной области пропорционально потерям на внутреннее трение в упругом слое.

Звукоизоляция междуэтажных пе­рекрытий от ударного шума. Звуко­изоляционные качества междуэтажных перекрытий от ударного звука принято оценивать уровнями звукового давле­ния шума в помещении под данным перекрытием при работе на нем стан­дартной ударной машины. Стандарт­ная ударная машина представляет со­бой механизм, имеющий пять распо­ложенных в ряд молотков массой 500 г каждый, свободно падающих с высоты 4 см и производящих 10 уда­ров в секунду.

Практически звукоизоляция пере­крытий от ударного звука определяет­ся по формуле

Ln = L — 10 lg (Ао/А), (8.7)

где L_n — приведенный уровень звукового давления ударного звука в помещении под перекрытием при работе на нем стандартной ударной машины, дБ; L — средний измеренный уровень звукового давле­ния в помещении под перекрытием, дБ; А — общее звукопоглощение помещения под перекрытием, м ; Ао — стандартная величина общего звукопогло­щения для данного вида помещения (для жилых помещений принимается равной 10 м²).

Обеспечить нормативные требова­ния к изоляции от ударного шума с помощью одних несущих плит прак­тически невозможно. Так, удвоение толщины плиты перекрытия снижает уровень L_n на 9 дБ, а такое же уве­личение плотности, модуля упругости и коэффициента потерь повышает изо­ляцию ударного шума соответственно на 4,5; 1,5 и 3 дБ. Поэтому приме­няются различные конструкции полов (по упругому основанию, по лагам и упругим прокладкам, рулонные полы). Применение рулонных слоистых полов позволяет значительно повысить изо­ляцию от ударного шума.

Важнейшим способом улучшения изоляции от ударного шума с по­мощью перекрытия является устройст­во так называемого плавающего пола (стяжки), представляющего собой пли­ту из бетона, гипса, асфальта или дру­гих подобных материалов толщиной 30—50 мм, укладываемую на слой уп­