Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Полимерные, изоляционные и лакокрасочные материалы для архитекторов. Учебное пособие
.pdf
81
применение. Поэтому ее чаще всего используют как теплоизоляционный заполнитель и звукопоглощающий материал в каркасных конструкциях при условии тщательной защиты от увлажнения.
Пеноизол изготовляется на основе карбамидной смолы. Высокие
теплоизоляционные свойства, низкая плотность, простота получения,
экологическая и пожарная безопасность, стойкость к действию микроорганизмов и большинству органических растворителей, низкая стоимость ставят пеноизол в ряд перспективных высокоэффективных теплоизоляционных материалов. В конструкциях, заполненных пеноизолом, проникновение влаги внутрь помещения исключается. При этом
он остается паропроницаемым [24].
Пеноизол применяется для тепловой изоляции в качестве среднего
слоя строительных конструкций, для утепления полов, стен, потолков
и крыш жилых и промышленных зданий.
Пеноизол сразу привлек к себе внимание строителей и архитекторов своими необыкновенными свойствами. При заполнении им внутренних проемов стен или при утеплении домов снаружи эффективность теплосбережения возрастает многократно, так как его теплопроводность составляет 0,035–0,047 Вт/(м·К). Утепление зданий пеноизолом толщиной 10 см снижает затраты на отопление в несколько раз.
К достоинствам пеноизола относится также то, что он не горит после удаления источника пламени (время самостоятельного горения
отсутствует), не образует расплавов, не выделяет под воздействием
пламени высокотоксичных веществ [25].
Материал легко режется без нагрева любым режущим инструментом. Пеноизол обладает также и хорошими звукоизоляционными свойствами. Он стоек к действию большинства агрессивных сред, органических растворителей, грибков и микроорганизмов.
Очень часто теплоизоляционные материалы используют как промежуточный слой при изготовлении трехслойных высокопрочных панелей типа «сэндвич».
Панели типа «сэндвич» – это плоские пространственные конструкции, состоящие из наружных обшивок, соединенных между собой теплозвукоизоляционным материалом из полимеров. В качестве последних обычно используют пенополистирол, пенополивинилхлорид, пенополиуретан,, фенольный пенопласт, а также минеральную вату. В
качестве обшивок применяют стеклопластики, фанеру, ДВП, асбестоцемент, тонколистовой алюминий, стальные листы с защитными покрытиями, кровельные материалы в плитах покрытий. Для склеивания
обшивок со средним слоем используются различные клеи (рис. 26).
82
Рис. 26. Трехслойные сэндвич-панели
Размеры сэндвич-панелей: длина – до 20 м, ширина – 1,0–1,2 м,
толщина – 35–200 мм. Главным достоинством трехслойных панелей
являются их легкость (масса 1 м2 колеблется в пределах 40–70 кг), высокая теплоизолирующая способность (0,17–0,96) Вт/(м·К) в зависимости от толщины плиты и вида теплоизоляционного материала и хорошие физико-механические свойства.
Трехслойные панели используют для утепления стен и перегородок
производственных и общественных зданий, для теплоизоляции покрытий по несущим конструкциям, подвесных потолков.
Органические теплоизоляционные материалы и, прежде всего,
ячеистые пластмассы, а также минераловатные изделия, благодаря их
высоким теплоизоляционным свойствам и чрезвычайно малой теплопроводности, относятся к эффективным утеплителям. При этом они
отличаются низкой удельной стоимостью. Так, теплоизоляционный
слой пенопласта толщиной 5–6 см эквивалентен по теплозащите слою
14–16 см из ячеистого бетона или кладке толщиной 100–150 см из
обычного кирпича. В то же время особенностью органических теплоизоляционных материалов и, прежде всего, ячеистых пластмасс, является их ограниченная теплостойкость (для последних – от 60 до 130°С
в зависимости от вида пластмассы). Большинство из них горючи, а при
горении они выделяют множество летучих высокотоксичных соединений. Кроме того, недостатком этих материалов является усадка, которую можно уменьшить, выдерживая материал до применения и используя гибкие и эластичные материалы типа битумно-эластомерного
наплавляемого полотна в качестве гидроизоляционного слоя.
На этом фоне более привлекательными выглядят теплоизоляционные материалы на основе легких органических заполнителей и минерального вяжущего вещества, а также из сырья природного происхождения, которые являются трудносгораемыми и биостойкими материа-
83
лами (при условии введения добавок эффективных антипиренов и антисептиков). Наиболее долговечными и экологически чистыми, несомненно, являются минеральные теплоизоляционные материалы (пеностекло, ячеистые бетоны и др.). Поэтому, несмотря на более высокую
стоимость, в настоящее время применение этих материалов растет
(особенно с учетом последних достижений науки и технологии в снижении их плотности и теплопроводности).
4. АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Для нашего времени характерно постоянное воздействие шумов
высоких уровней на человека как в производстве, так и в быту. Шум
вредно воздействует на организм человека. Степень физиологического
воздействия зависит от интенсивности шума, его частотного диапазона
и длительности действия. Для решения проблемы защиты человека от
шума необходимо не только наличие акустических материалов, но и
правильное их применение. Выбор акустического материала зависит
от типа шума, его уровня и частотной характеристики.
Под звуком понимаются механические волнообразные колебательные движения, распространяющиеся в газообразной, жидкой и твердой
среде. В этой связи звуковая энергия может рассматриваться как особая форма механической энергии.
В зависимости от среды, в которой распространяются звуки, различают воздушные звуки, распространяющиеся в воздушной среде и
структурные (материальные), распространяющиеся в твердых телах.
Особым видам структурных звуков, имеющих существенное значение
в зданиях, являются ударные звуки, возникающие при прямом воздействии ударов по конструкциям зданий.
Скорость распространения звуковых волн зависит от упругих
свойств материальной среды: чем эластичнее среда, тем меньше скорость распространения звуковых волн. В газах скорость распространения звука значительно ниже, чем в твердых телах; в бетоне, железобетоне, стекле, металлах скорость звука большая и звук может распространяться на большие расстояния. Например, скорость звука (м/с): в
воздухе – 340, в воде – 1450, кирпичной кладке – 2000, бетоне – 4000,
стали – 5000, а в резине всего 40. Структурные звуки воспринимаются,
главным образом, в том случае, когда они преобразуются в воздушные
звуки.
Частота колебаний звука измеряется в герцах. Человеком воспринимаются звуки от 16 до 20000 Гц. Колебания частотой менее 16 Гц
относятся к области инфразвуков, выше 20000 Гц – к области ультра-
84
звуков. В гражданском строительстве основное значение имеют звуки
в диапазоне от 100 до 3200 Гц.
При акустическом благоустройстве зданий приходится решать следующие задачи: снижение уровня шума в помещении и ослабление
звука, передающегося через строительные конструкции. Снижение
уровня шума в помещении достигается применением звукопоглощающих материалов, которые монтируются на потолке и частично на стенах помещения. При решении задачи звукоизоляции приходится иметь
дело с двумя видами звука: воздушным и структурным, главным образом ударным. Звукоизоляция от воздушного шума достигается в основном конструктивными мерами: обеспечением плотного примыкания всех частей ограждения, повышением массы конструкции, либо
созданием слоистых конструкций с воздушными прослойками.
Для изоляции звуков, передающихся по конструкции, необходимо
нарушить непрерывность жесткой конструкции здания, введя разрывы
на пути распространения звуковых колебаний. Наиболее радикальным
средством, способным ограничить распространение звука, является
разобщение элементов ограждения при помощи упругих прокладок из
звукоизоляционных материалов. Эти упругие прокладки, с одной стороны, изолируют распространение структурного звука, а с другой –
изолируют передачу воздушного звука через щели в местах примыкания.
Акустическими называются материалы, способные уменьшать
энергию звуковых волн, снижать уровень громкости внутреннего или
внешнего шума. Акустические материалы и изделия, различаясь по
целевому назначению, должны удовлетворять следующим общим требованиям: обладать достаточной механической прочностью и долговечностью, сохранять акустические свойства в течение всего периода
эксплуатации, быть несгораемыми или трудносгораемыми, не выделять токсичных веществ и неприятных запахов, быть био- и влагостойкими. Акустические материалы принято подразделять в зависимости от назначения, структуры и свойств на звукопоглощающие и звуко-
изоляционные.
4.1. Звукопоглощающие материалы
4.1.1. Особенности структуры и свойств
Звукопоглощающие материалы и изделия предназначаются для
снижения уровня звукового давления в помещениях жилых, производственных и общественных зданий. Поток звуковой энергии при паде-
85
нии звуковой волны на поверхность ограждения частично отражается
поверхностью ограждения, остальная часть звуковой энергии проходит
через ограждение.
Способность материала поглощать звуковые волны характеризуется коэффициентом звукопоглощения α. Коэффициент звукопоглощения равен отношению количества неотраженной энергии, поглощенной поверхностью Е
, к количеству падающей энергии Е
погл
в едини-
пад
цу времени:
α = Е
погл/Епад
.
Механизм поглощения звуковой энергии следующий: звуковые
волны, ударяясь о поверхность пористого материала, приводят воздух
внутри пор в колебательное движение. Мелкие поры оказывают большое сопротивление потоку воздуха через них, благодаря чему движение воздуха в порах тормозится, и в результате вязкого трения часть
звуковой энергии превращается в теплоту; потери звуковой энергии
происходят также благодаря деформациям скелета материала и его
активного сопротивления вынужденным колебаниям, возникающим
под действием звуковых волн.
Гашение звука, связанное с переходом энергии колеблющихся объемов воздуха в тепловую энергию за счет трения о стенки пор, наиболее эффективно происходит в материалах с сообщающейся пористостью. Для уменьшения количества отраженной энергии пористость
звукопоглощающего материала должна быть открытая. Высокочастотные звуковые волны легче проникают в поры малых размеров без значительного отражения. Низкочастотные волны практически в материал
не проникают. С увеличением открытой пористости звукопоглощение
материала возрастает. Чем большую пористость имеет материал, чем
больше развита поверхность пор и больше пор сообщается между собой, тем больше его звукопоглощение. Поэтому звукопоглощающие
материалы должны обладать большой открытой пористостью преимущественно сообщающегося и разветвленного характера. Желателен
размер пор от 0,1 до 1 мм. Звукопоглощение на низких частотах происходит в более крупных порах.
Эффективность звукопоглощающих материалов оценивается по
классам в зависимости от величины коэффициента звукопоглощения
(α): более 0,8 – первый; 0,8–0,4 – второй и 0,4–0,2 – третий классы.
Величина звукопоглощения материала зависит от уровня и характеристик звука (шума), поглощающих свойств материала, его толщины,
расположения по отношению к источнику звука и других факторов. На
величину звукопоглощения решающее влияние оказывает частота зву-
86
ковой волны: с повышением частоты звука коэффициент звукопоглощения увеличивается.
На звукопоглощение существенно влияет также характер фактурной поверхности. Задача, которую следует решать при разработке фактуры – создание условий для проникновения звуковой волны в толщу
материала. С этой целью для усиления поглощения звуковой энергии
материалы дополнительно перфорируют. Размер и форма отверстий в
изделиях, их наклон, глубина, а также степень перфорации, то есть
отношение площади, занимаемой отверстиями, к общей площади плиты (в процентах), влияют на коэффициент звукопоглощения. При этом
обычно перфорация плит увеличивает коэффициент звукопоглощения
более чем на 10–12 %. Особенно сильно перфорация лицевой поверхности влияет на звукопоглощение при устройстве многослойных конструкций.
Декоративно-акустические материалы, предназначенные для отделки помещений, как правило, окрашивают. Однако при окраске
снижается открытая пористость материала, в результате уменьшается
звукопоглощение на высоких частотах.
Увеличение влажности материала резко снижает коэффициент звукопоглощения по всему диапазону частот, так как поры заполняются
водой, что идентично уменьшению пористости и микрокапилляров.
Большинство применяемых в настоящее время звукопоглощающих
материалов обладает большой гигроскопичностью и не обладает водостойкостью. Между тем в процессе производства материалов, а также
перевозки, хранения и монтажа изделия могут приобретать до применения «в дело» нежелательное увлажнение. При эксплуатации в среде
с относительной влажностью более 70 % они могут быстро сорбировать влагу из воздуха. В результате эти материалы и изделия теряют
свои звукопоглощающие свойства. Поэтому, в частности, звукопоглощающие пористо-волокнистые (мягкие и полужесткие) материалы
должны выпускаться только с защитными продуваемыми и непродуваемыми оболочками, препятствующими высыпанию мелких волокон
и пыли.
4.1.2. Основные виды звукопоглощающих материалов
и их применение
Самыми эффективными звукопоглощающими материалами,
имеющими высокое значение коэффициента звукопоглощения в широкой полосе частот (от 125 до 8000 Гц), являются минераловатные
изделия из супертонкого стекловолокна. Однако их применение до-
87
Рис. 27. Акустический перфорированный экран (слева);
подвесной потолок, набранный из перфорированных плит (справа)
пускается при наличии специальных покрытий, обеспечивающих высокую степень защиты от нежелательной эмиссии частиц стекловолокна. При этом для выполнения своих акустических функций такое
покрытие должно быть пористым, то есть негерметичным. Безукоризненно совместить подобные требования удается немногим фирмампроизводителям.
Достаточно эффективные звукопоглощающие материалы с плотностью 250–500 кг/м3 получают из вспученного перлита и вяжущего из
жидкого стекла или синтетических смол.
Промышленность выпускает гипсовые плиты со сквозной перфорацией. Плиты армируются дробленым стекложгутом и поливинилхлоридным шнуром, стеклопором, перлитом. Эффективен двухслойный
материал, наружным слоем которого является перфорированная плита
из гипсокартонного листа, а внутренним, подстилающим слоем – нетканое полотно или фильтровальная бумага.
Большой звукопоглощающей способностью обладают асбестоцементные акустические экраны, перфорированные круглыми или щелевыми сквозными отверстиями. Их применяют в качестве подвесных
потолков или облицовки стен в шумных помещениях (рис. 27). Они
обладают высокой механической прочностью, огнестойкостью, гигиеничностью, долговечностью и экономичностью.
В общественных и промышленных зданиях используют звукопоглощающие устройства, которые изготовляют из металла, фанеры,
пластмассы в виде перфорированных панелей, расположенных «на
относе» от стены. Используют пустотелый звукопоглощающий керамический кирпич, имеющий форму акустического резонатора – полос-
88
ти с узкой горловиной. Керамический звукопоглощающий материал
является не только отделкой, но и несущим строительным элементом.
Звукопоглощающие отделочные изделия выпускают в основном в
виде плит, имеющих хороший декоративный внешний вид, различные
размеры. Фактура этих плит может быть щелевидной, трещиноватой,
бороздчатой, круглой, иметь рельефы и быть окрашенной. Звукопоглощающие плиты лучше располагать в конструкции с различным
воздушным зазором – «на относе» от стены, что является эффективным способом повышения звукопоглощающих свойств материала. Используют для звукопоглощения в конструкциях резонаторы, то есть
щиты или пластины, расположенные на некотором расстоянии от поверхности ограждения; кроме того, применяют резонаторные перфорированные экраны, располагаемые вдали от ограждения и оклеенные
с обратной стороны тканевым покрытием.
Среди отделочных звукопоглощающих материалов наиболее распространены в настоящее время акустические плиты «Силакпор»,
«Акмигран» и «Акминит». Газосиликатные плиты «Силакпор» выпускают обычно с плотностью до 350 кг/м3 в сухом состоянии. При этом
их прочность при сжатии составляет до 0,1 МПа. Эти плиты обладают
широкой гаммой цветов, что вносит разнообразие в интерьеры помещений.
Высокой эффективностью отличаются акустические плиты «Акмигран» и «Акминит». Они имеют плотность 350–400 кг/м3, коэффициент
звукопоглощения 0,4–0,8. Перфорация плит увеличивает звукопоглощаемость на 10–20 %. Следует отметить, что применение этих плит
возможно только при влажности до 70 %, ввиду их низкой водостойкости. Лицевая сторона плит имеет фактуру в виде неправильных трещин или каверн, которые имитируют поверхность выветрившегося
известняка. Плиты крепят с помощью металлических профилей или
специальной мастики.
4.2. Звукоизоляционные материалы
Звукоизоляционные, или, как их часто еще называют, прокладочные материалы применяют для звукоизоляции от ударного шума в
многослойных конструкциях перекрытий и перегородок и частично
для поглощения воздушного шума. В отличие от звукопоглощающих
эти материалы остаются практически в скрытом от взора состоянии в
виде прокладочных слоев в конструкциях внутренних стен (перегородок) и междуэтажных перекрытий зданий. Основное назначение звукоизоляционных материалов – предотвратить распространение струк-
89
Рис. 28. Схема применения звукоизолирующих прокладочных материалов
и изделий в стыках внутренних стен и
междуэтажных перекрытий:
1 – панель внутренней несущей стены;
2 – панель перекрытия; 3 – нагруженные
прокладки; 4 – ненагруженные прокладки
турного звука в конструкциях зданий. Затухание звуковой волны объясняется тем, что звуковая энергия расходуется на упругие деформации материала, в связи с чем звукоизоляционные материалы должны
обладать повышенной упругостью, которая характеризуется относительным сжатием и динамическим модулем упругости.
Звукоизолирующая способность конструкции зависит от ее структуры, размеров, массы, жесткости, внутреннего сопротивления материала прохождению звука, способа опирания и других особенностей. В
зависимости от структуры конструкции делят на акустические одно-
родные и акустические неоднородные. К первым относятся конструкции, которые совершают колебания как единое целое, у вторых отдельные части совершают отличные друг от друга перемещения, что
возможно при слоистой системе конструкции из разнородных материалов. Звукоизолирующая способность акустически однородных конструкций прямо пропорциональна десятичному логарифму массы, что
определяет их недостаточную эффективность. Повышения звукоизолирующей способности акустически неоднородных конструкций добиваются применением слоистых систем с прослойками, в том числе
воздушными, в которых динамический модуль упругости материала
несоизмеримо меньше упругости материала жестких слоев. Например,
модуль упругости бетонов – от 5000 до 30000 МПа, а воздуха – всего
0,14 МПа. Примером акустически неоднородных конструкций являют-
ся межквартирные стены, разделенные воздушными промежутками или звукоизолирующими прокладками, а также
перекрытия с раздельными
«плавающими» полом и потолком и не имеющие жестких
связей между слоями (рис. 28).
Важным свойством, опре-
деляющим эффективность изоляционного прокладочного материала, является его жест-
кость. Она связана с толщиной прослойки и динамическим модулем упругости материала. По величине динамического модуля упругости звукоизоляционные прокладочные
материалы делятся на классы:
90
I – до 1 МПа, II – от 1 до 5 МПа, III – от 5 до 15 МПа. По деформатив-
ности звукоизоляционные материалы делятся на мягкие (относительное сжатие более 15 %) – имеют волокнистую или пористо-губчатую
структуру; полужесткие – имеют относительное сжатие от 5 до 10 %;
жесткие – до 5 % и твердые – около 0.
Звукоизоляционные материалы I класса применяют в виде плит,
рулонов и матов, уложенных сплошным слоем в конструкциях перекрытий с «плавающим» полом, а также многослойных перекрытий,
стен и перегородок для улучшения изоляции от воздушных и ударных
звуков. Материалы II класса применяют в виде полосовых и штучных
прокладок в конструкциях междуэтажных перекрытий с плавающим
полом и в многослойных перекрытиях для улучшения изоляции от
ударного звука. Звукоизоляционные материалы III класса применяют в
виде засыпок в многослойных конструкциях междуэтажных перекрытий для улучшения изоляции от ударных и воздушных звуков.
В качестве эффективных звукоизоляционных материалов применяют маты и плиты полужесткие минерало- и стекловатные на синтетическом связующем, маты стекловатные прошивные, древесно-волокнистые плиты, пенопласты (полиуретановые и ПВХ), пористую резину.
Хорошие акустические свойства зданий и сооружений могут быть
достигнуты путем рационального применения звукопоглощающих и
звукоизоляционных материалов, часто полифункционального назначения, а также эффективных конструкций на их основе при хорошем
качестве строительных работ.
5. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Лакокрасочными материалами называют вязко-жидкие составы,
наносимые на поверхность конструкции тонким слоем, который через
определенное время отвердевает и образует пленку, прочно сцепляющуюся с основанием. В настоящее время эти материалы наиболее распространены среди отделочных: в общем объеме отделочных работ
фасадов зданий они занимают более 50 %.
Лакокрасочные материалы применяются для архитектурной отделки фасадов зданий, они придают помещениям красивый вид, создавая
в них необходимые санитарно-гигиенические условия. Придавая лакокрасочному покрытию водоотталкивающие свойства и эластичность,
можно значительно увеличить срок безремонтной службы самой отделки, повысить долговечность конструкции и улучшить эксплуатационные качества зданий.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]