Учебное пособие 800565

Недостатком материала является усадка. Применяется в трехслойных стеновых панелях совместно с жесткими минераловатными плитами, при теплоизоляции стен и кровель. Такие стеновые панели, называемые сэндвич, получили очень широкое распространение особенно в строительстве промышленных зданий и сооружений. Основные типы сэндвич-панелей представлены в табл. 12.10.

Таблица 12.10

Размер и типы сэндвич-панелей

Примечания:

ПТСМ – панель трехслойная стеновая с минераловатным утеплителем, ПТКМ – панель трехслойная кровельная с минераловатным утеплителем, ПТСП – панель трехслойная стеновая с пенополистирольным утеплителем, ПТКП – панель трехслойная кровельная с пенополистирольным утеплителем.

Широкое применение в строительстве получил экструдированный пенополистирол ПЕНОПЛЭКС, характеристики которого приведены в табл. 12.11.

Таблица 12.11 Характеристики теплоизоляционного материала ПЕНОПЛЭКС

ПЕНОПЛЭКС широко применяется для теплоизоляции ограждающих конструкций, для защиты от морозного пучения железных и автомобильных дорог, в производстве холодильных камер, рефрижераторов и других холодильных установок, а также в производстве сэндвич-панелей.

201

Пенополиуретан получают в результате химических реакций, протекающих при смешении исходных компонентов (полиэфира, диизоцианита, воды, катализаторов и эмульгаторов). Изготовляют жесткий и эластичный полиуретан. Средняя плотность 25…45 кг/м3, прочность при 10 % сжатии –

0,3…0,7 МПа.

Жесткий полиуретан используется в широком интервале температур, отличается легкостью и экономичностью обработки, высокой механической прочностью, устойчивостью к износу и химической и биологической стойкостью. Характеризуется самой низкой теплопроводностью по сравнению с другими изоляционными материалами, теплопроводность при температуре 10 0С ниже 0,019 Вт/(м·0С). Может быть использован при температуре от – 50 0С до + 110 0С. Стойкость к действию грибков и микроорганизмов делает его негниющим и неразлагающимся.

Жесткий пенополиуретан применяют в виде плит и скорлуп, эластичный пенополиуретан служит для герметизации стыков панелей. Разработаны рецептуры заливочных композиций, которые могут вспениваться даже на холоде. Материал «самозатухающий» по огнестойкости.

Пенополиуретан и пенополистирол выпускают как высокоэффективные теплоизоляционные материалы, а в сочетании супаковкой в усадочную пленку под дав-

лениемилидругимиприемами– какновыегидротеплоизоляционныематериалы.

Пенополивинилхлорид выпускают жесткий и эластичный. Жесткий пенополивинилхлорид – теплоизоляционный материал, незначительно изменяющий свои свойства при изменении температуры от + 60 0С до – 60 0С. Он менее горюч по сравнению с пенополистиролом.

Пенопласты на основе фенолоформальдегидных полимеров выпускают на основе чистого полимера (ФФ) с введением в него стеклянного волокна (ФС) или каучука (ФК), а также каучука и газообразователя в виде алюминиевой пудры (ФК-А).

Пенопласты получают по беспрессовому методу из готовой смеси компонентов путем вспенивания смеси при нагреве и последующего охлаждения. Они способны выдерживать действие высоких температур (200…250 0С), устойчивы к влиянию вибрации.

Сотопласты – это материалы с геометрически правильной структурой порового пространства. Их изготовляют путем склейки гофрированных листов бумаги, стеклянной или хлопчатобумажной ткани, пропитанных полимером (карбамидный, фенолформальдегидный, эпоксидный). Они служат эффективным утеплителем в трехслойных панелях. Теплоизоляционные свойства сотопласта повышаются при заполнении ячеек крошкой из мипоры.

Мипору изготовляют путем вспенивания мочевино-формальдегидной смолы, отвердения отлитых из пеномассы блоков и их последующей сушки. Мипора – наиболее легкий (10…20 кг/м3) и наименее теплопроводный из всех теплоизоляционных материалов λ = 0,026…0,03 Вт/(м·0С).

202

Контрольные вопросы

1.Какие строительные материалы относят к теплоизоляционным?

2.Что достигается при применении теплоизоляционных материалов в строительной практике?

3.Представьте классификацию теплоизоляционных материалов и изделий.

4.Как делятся теплоизоляционные материалы по возгораемости?

5.На что делятся теплоизоляционные материалы и изделия по средней плотности в сухом состоянии?

6.Перечислите основные эксплуатационные свойства теплоизоляционных материалов.

7.Что такое теплопроводность? Назовите единицы измерения коэффициента теплопроводности.

8.Какими способами создается высокопористая структура теплоизоляционных материалов?

9.Какие теплоизоляционные материалы относят к неорганическим?

10.Что представляет собой минеральная вата? Что является сырьем для

еепроизводства?

11.Какова технология производства минеральной ваты и изделий на ее

основе?

12.Назовитеизделия, получаемыенаосновеминеральной, стекляннойваты?

13.Назовите основные свойства базальтового волокна. Для каких целей используется базальтовое волокно?

14.Опишите свойства, технологию и области применения пеностекла

15.Что представляет собой стеклопор? Перечислите его основные свойства и назовите изделия, изготавливаемые на его основе.

16.Какие теплоизоляционные материалы и изделия получают из вспученных горных пород?

17.Какими свойствами обладают ячеистые бетоны?

18.Что представляет собой асбест? Какие теплоизоляционные материалы

иизделия изготавливаются на его основе?

19.С какой целью применяются керамические теплоизоляционные материалы и изделия? Назовите их отличительные свойства от других теплоизоляционных материалов.

20.Какие теплоизоляционные материалы относят к органическим?

21.Что представляет собой эковата? Назовите ее основные свойства.

22.Что такое фибролит и арболит?

23.Какие теплоизоляционные материалы и изделия относятся к изделиям на основе местного сырья?

24.Что представляют собой полимерные теплоизоляционные материалы?

25.Какие виды полимеров получили самое широкое распространение при производстве теплоизоляционных изделий?

203

РАЗДЕЛ 13

АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

13.1. Общие сведения

Шум – звуки, вызванные случайными причинами, не несущие полезной информации и мешающие тому или иному жизненному процессу. Шум в помещениях относится к категории санитарно-гигиенических вредностей, так как раздражает нервную систему человека и понижает его работоспособность. Вредное воздействие шумов уменьшают путем разработки рациональных конструкторских и планировочных решений зданий, а это возможно лишь с применением акустических материалов.

Человеческое ухо воспринимает звуковые колебания частотой 16…20000 Гц, особо чувствительными являются частоты 1500…3000 Гц. Уровни громкости звука представлены в табл. 13.1.

Различают шумы воздушные и ударные. Воздушный шум возникает в воз-

душной среде, воздействует на ограждающие конструкции, приводит их в колебательное движение и тем самым передает звук в соседние помещения с частичным отражением и поглощением. Ударный шум возникает и распространяется в ограждающих конструкциях при ударных, вибрационных и других воздействиях непосредственно на конструкцию.

Акустические материалы – материалы, способные поглощать звуковую энергию, а также снижать уровень силы и громкости проходящих через них звуков, возникающих как в воздухе, так и в ограждении.

Эффективными акустическими материалами являются изделия, изготовленные из пористых материалов или многослойные конструкции с воздушными прослойками, так как воздух способен гасить звуковые колебания и прерывать

204

перемещение звука. Поэтому акустические материалы стремятся изготавливать высокопористыми (пористость 40…90 %), как и теплоизоляционные. Однако в отличие от теплоизоляционных материалов, имеющих замкнутые воздушные поры, акустические материалы должны иметь сквозные поры.

13.2.Классификация акустических материалов и изделий

1.По назначению акустические материалы разделяют:

-на звукопоглощающие;

-звукоизоляционные.

2. По виду используемого сырья:

-органические (на основе поропластов, древесного волокна);

-неорганические (на основе ячеистой керамики, ячеистого стекла, легких природных или искусственных заполнителей);

-смешанные, материалы с минеральным заполнителем и органическим связующим (изделия из минеральной ваты, стекловолокна, перлита и др.) и материалы на основе органических заполнителей и минерального вяжущего (дре- весно-цементные композиции).

3. По структуре:

-пористо-волокнистые (изделия на основе минерального и органического волокна);

-пористо-ячеистые (пено- и газобетоны, поропласты, изделия на основе керамзита, перлита);

-пористо-губчатые (пенопласты, резина).

4. По конструктивному признаку:

-для сплошной изоляции (перфорированные экраны, резонансные конструкции и др.);

-для локальной изоляции (отдельные щиты, штучные поглотители, рассеивающие изделия и др.).

5. По возгораемости:

-несгораемые;

-трудносгораемые;

-сгораемые;

-трудновоспламеняющиеся.

6. По форме и внешнему виду:

-штучные (блоки, плиты);

-рулонные (маты, полосы, холсты);

-рыхлыеисыпучие(керамзит, перлит, ватаминеральнаяистекляннаяидр.).

13.3. Звукопоглощающие материалы и изделия

Звукопоглощающие материалы способны поглощать энергию падающих на них звуковых волн и служат для защиты от воздушного шума. Они, как пра-

205

вило, используются для конструкций в помещениях производственных и общественных зданий.

Гашение звука звукопоглощающими материалами происходит следующим образом. Звуковые волны проникают в поры материала, возбуждают в них колебания воздуха, на что расходуется значительная часть звуковой энергии. За счет высокой степени сжатия воздуха, его трения о стенки пор возникает разогрев материала. Это ведет к преобразованию кинематической энергии звуковых волн в тепловую, которая рассеивается в окружающей среде. Дополнительному снижению звуковой энергии способствует деформация гибкого скелета звукопоглощающего материала.

Основной акустической характеристикой звукопоглощающих материалов является коэффициент звукопоглощения α, равный отношению количества поглощенной энергии звуковых колебаний к общему количеству падающей энергии:

По величине коэффициента звукопоглощения материалы делятся на классы: первый класс α выше 0,8; второй класс α = 0,4…0,8; третий класс α = 0,2…0,4. Материалы первого класса характеризуются высокой, преимущественно открытой, пористостью и малой средней плотностью (не более 300…500 кг/м3). Коэффициенты звукопоглощения некоторых материалов представлены в табл. 13.2.

Таблица 13.2 Коэффициент звукопоглощения некоторых материалов [1]

Для усиления поглощения звуковой энергии звукопоглощающие материалы часто дополнительно перфорируют. Перфорация облегчает доступ звуковых волн к материалу и в зависимости от размера и формы отверстий, их наклона и глубины, а также процента перфорации (отношения площади, занимаемой отверстиями, к общей площади изделия) увеличивает коэффициент звукопоглощения на 10…20 % и более. Для этой же цели фактуру поверхности из-

206

делий делают трещиноватой, бороздчатой или рельефной (рис. 13.1) и окрашивают эмульсионными или клеевыми красками, дающими пористое покрытие.

Рис. 13.1. Виды отделки поверхности звукопоглощающих плит

Создание рельефной фактуры и окраска поверхности повышают эффективность звукопоглощения и придают хороший декоративный вид изделию. Такие материалы в архитектурно-строительной практике называют декоратив- но-акустическими.

Звукопоглощающие плиты целесообразно располагать в конструкции с различным воздушным зазором, что также увеличивает звукопоглощение конструкции.

Звукопоглощающие материалы применяют в виде однослойного однородного пористого материала с офактуренной поверхностью, двух- и многослойных пористых материалов с жестким перфорированным покрытием, а также в виде штучных однослойных и многослойных изделий разнообразных размеров и формы [5, 9].

13.3.1. Однослойные пористые звукопоглощающие материалы и изделия

Эти материалы и изделия могут иметь волокнистую, конгломератную и ячеистую структуру.

Из звукопоглощающих материалов с волокнистой структурой наибольшее значение имеют минераловатные и древесноволокнистые плиты.

Минераловатные плиты изготовляют из минерального, в том числе стеклянного или асбестового волокна на синтетическом или битумном связующем. Эти плиты отличаются от теплоизоляционных плит более жестким скелетом, сквозной пористостью и внешней отделкой. Эффективными отделочными

207

звукопоглощающими материалами па основе минеральных волокон являются плиты «акмигран» и «акминит». Для производства «акмиграна» применяют минеральную или стеклянную гранулированную вату и связующее, состоящее из крахмала, карбоксилцеллюлозы и бентонита. Из приготовленной смеси связующего и гранул ваты формуют плиты толщиной 20 мм, которые после сушки подвергают отделке (их калибруют, шлифуют и окрашивают). Лицевая поверхность плит имеет «трещиноватую» фактуру. Плиты «акминит» имеют несколько измененный состав (в частности, вместо бентонита используют каолин), а формуют их путем отливки в формах. Коэффициент звукопоглощения обоих видов плит составляет 0,8…0,9. Плиты предназначены для акустической отделки потолков и верхней части стен общественных и административных зданий с относительной влажностью воздуха не более 75 %.

Для звукопоглощающих облицовок используют пористые (мягкие) древесноволокнистые плиты со средней плотностью 200…300 кг/м3. Плиты перфорируют обычно на 2/3 толщины круглыми отверстиями или пазами и окрашивают клеевой краской.

К материалам с конгломератной структурой относят акустические бетоны и растворы в виде плит, блоков, изготовляемые на пористых заполнителях (вспученных перлите и вермикулите, керамзите, природной или шлаковой пемзе) и белом, цветном или обычном портландцементах.

Среди материалов с ячеистой структурой наибольшее распространение получили плиты и блоки из ячеистых бетонов, пеностекла и поропласты

(ячеистые пластмассы с сообщающимися между собой порами).

13.3.2.Звукопоглощающие изделия из пористых материалов

сперфорированным покрытием

Основным элементом изделия является пористый материал средней плотности не более 100…140 кг/м3 в виде минераловатных плит, рулонов, акустических бетонных плит или полиуретанового поропласта. С внешней стороны пористый материал закрывают перфорированным экраном, который изготовляют из слоистого пластика, дюралюминия, оцинкованной листовой стали, асбестоцементных листов, гипсовых акустических плит и др. Такие конструкции применяют для акустической отделки потолков и стен в общественных и культурно-бытовых зданиях.

Наибольший эффект звукопоглощения достигается при расположении звукопоглотителя в непосредственной близости от источника звука. В этом случае часть звуковой энергии гасится до того, как она проникает в помещение. Поэтому в общественных и особенно в промышленных зданиях большое практическое значение имеют штучные звукопоглотители в виде отдельных щитов, кубов, призм, конусов, шаров, подвешиваемых к потолкам шумных помещений или устанавливаемых на полу вблизи источника звука (станка, механизма и т. д.). Стенки штучных поглотителей имеют перфорацию, а полости между ними

208

заполнены или облицованы изнутри пористыми материалами.

Основныевидызвукопоглощающихматериаловпредставленывтабл. 13.3.

Таблица 13.3 Эксплуатационно-технические свойства основных видов звукопоглощающих

материалов

209

Окончание табл. 13.3

13.4. Звукоизоляционные материалы и изделия

Звукоизоляционные материалы предназначены в основном для ослабления и защиты от ударного шума в многослойных конструкциях перекрытий и перегородок.

Звукоизоляционные материалы применяют в виде слоев из плит или матов, полосовых или штучных прокладок, их часто называют прокладочными.

Звукоизоляционная способность материалов объясняется низкой скоростью распространения звука в них в связи с отражением воздушных звуковых волн от поверхности материала и гашением ударного шума за счет деформации элементов конструкции звукоизоляционного материала. Например, скорость распространения звуковых волн в стали составляет 5050 м/сек, в железобетоне

– 4100 м/сек, в древесине – 1500 м/сек, в воздушной среде – 343 м/сек, а в поризованной резине – всего 30 м/сек.

Одной из основных характеристик звукоизоляционных материалов в конструкциях является динамический модуль упругости ЕД, который в несколько раз выше статического модуля упругости и отличается от него еще тем, что в нем учитываются затухания ударных звуковых колебаний за счет трения. Чем ниже динамический модуль упругости, тем больше ударных звуковых колебаний поглощает материал. С уменьшением средней плотности данного материала его динамический модуль упругости также понижается. По этой причине звукоизоляционные прокладочные материалы изготовляют высокопористыми (40…90 % сквозных пор).

В большинстве случаев звукоизоляционные прокладочные материалы ра-

210