21.04.Урок 83-84 для студентів 22-тб групи з будівельного матеріалознавства.

Тема: Теплоізоляційні та акустичні матеріали та вироби.

План

• Загальні відомості про теплоізоляційні матеріали і їх класифікація.

• Теплоізоляційні матеріали і вироби.

• Акустичні матеріали і вироби.

1.     Загальні відомості про теплоізоляційні матеріали і їх класифікація.

Будівельні матеріали для теплової ізоляції огороджувальних конструкцій будівель, промислового та енергетичного обладнання й трубопроводів називають теплоізоляційними. Такі матеріали мають низьку теплопровідність [не більше 0,18 Вт/(м-°С)] і невелику щільність (не вище 600 кг/м3). Застосування теплоізоляційних матеріалів є одним з найважливіших напрямків технічного прогресу в будівництві. При цьому з'являється можливість різко знизити масу конструкцій і витрати на спорудження будівель, раціонально використовувати енергетичні ресурси.

Застосування в будівництві цегляних стін з полегшених ефективними утеплювачами замість суцільної цегляної кладки дозволяє 2...2,5 рази скоротити потреба в цеглі, цементу і вапна, в 3 рази знизити масу конструкцій, транспортні витрати до 30 % знизити вартість стін.

Теплоізоляційні матеріали дозволяють створити легкі стінові панелі, конструкції легких покриттів. Це дає можливість підвищити ступінь індустріалізації будівельних робіт.

Внаслідок складності визначення теплопровідності на практиці теплоізоляційні матеріали зазвичай класифікують по щільності, значення якої з відомим ступенем наближення дають уявлення про теплопровідності матеріалу. Всі теплоізоляційні матеріали по щільності (кг/м3) ділять на особливо легкі (ОЛ), мають марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100; легкі (Л) - 125, 150, 175, 200, 250, 300 і важкі (Т) - 400, 450, 500, 600. Матеріал, що має середню густину, що не співпадає з показниками марок, відноситься до найближчої більшої марці.

По виду вихідної сировини теплоізоляційні матеріали можуть бути: неорганічні (мінеральні і скляна вата, комірчасті бетони, матеріали на основі азбесту, керамічні та ін) і органічні (деревноволокнисті та деревностружкові плити, очерет, торф'яні плити, матеріали з пластмас і ін). Виготовляють також комбіновані матеріали, складаються з неорганічної та органічної сировини (фіброліт, арболіт, мінеральні волокна з органічним "сполучною).

По зовнішньому вигляду і формі теплоізоляційні матеріали ділять на сипучі і штучні. Сипучі матеріали являють собою пухкі маси порошкоподібного, зернистого або волокнистої будови. В сухому вигляді,їх використовують для засипання в порожнині стін, міжповерхових перекриттів (мінеральна вата, керамзитовий гравій). Деякі порошкоподібні матеріали затвор-.ряют водою і у вигляді мастик наносять на ізольовану поверхню трубопроводів і гарячого обладнання (асбозурит, совелит тощо). Штучні матеріали мають форму і носять назву теплоізоляційних виробів. Їх випускають у вигляді плит, листів, блоків, цегли, фасонних виробів (сегменти, шкаралупи), повсті, матів, рулонів, шнурів та інших виробів. Застосування штучних виробів для теплоізоляції дозволяє поліпшити якість теплоізоляційних огорож,, знизити трудові витрати, вартість і підвищити рівень індустріалізації будівельних робіт порівняно з використанням засипок або мастичної ізоляції.

В залежності від жорсткості (відносної деформації стиснення) під питомою навантаженням 2 кПа теплоізоляційні матеріали ділять на м'які М (стисливість більше 30 %), напівжорсткі ПЖ-відповідно 6...30 %, жорсткі Ж - менше 6 %, підвищеної жорсткості - до 10 % (при питомому навантаженні 4 кПа) і тверді - також до 10 % (при питомому навантаженні 10 кПа).

За характером застосування розрізняють матеріали, що використовуються для ізоляції конструкцій, що знаходяться в звичайних температурних умовах (будівельні теплоізоляційні матеріали), і для ізоляції гарячих поверхонь (монтажні теплоізоляційні матеріали). Деякі теплоізоляційні матеріали придатні як для утеплення будівельних конструкцій, так і для ізоляції гарячих поверхонь (мінеральна і скляна вата, піноскло, комірчасті бетони та ін).

2.               Теплоізоляційні матеріали і вироби.

2.1 Неорганічні теплоізоляційні матеріали та вироби

Неорганічні теплоізоляційні матеріали та вироби виготовляють на основі мінеральної сировини (гірських порід, шлаків, скла, азбесту). До цієї групи відносять мінеральну, скляну вату і вироби з них, деяківиди легких бетонів на пористих заповнювачах (вспученном перліті і вермикуліті), пористі теплоізоляційні бетони, піноскло, азбестові і азбестовмісні матеріали, керамічні та ін Ці матеріали використовують як для утеплення будівельних конструкцій, так і для ізоляції гарячих поверхонь промислового обладнання і трубопроводів.

 Мінеральна вата і вироби з неї за обсягом виробництва займає перше місце серед теплоізоляційних матеріалів. Цьому сприяє наявність сировинних ресурсів для їх отримання у вигляді гірських порід (доломіту, вапняків, мергелів, базальту та ін), шлаків і зол; простота технологічного процесу; невеликі капіталовкладення при організації виробництва, Мінеральна вата складається з штучних мінеральних волокон. Виробництво її включає дві основні технологічні операції - отримання розплаву і перетворення його в найтонші волокна. Розплав отримують, як правило, в шахтних плавильних печах - вагранках або ванних печах. Перетворення розплаву в мінеральне волокно виробляють дутьевым або відцентровим способом. При дутьевом способі виходить з печі розплав розбивається на дрібні крапельки струменем пари або повітря, що вдувається в спеціальну камеру і в польоті сильно витягуються, перетворюючись в тонкі волокна діаметром 2...20 мкм. При відцентровому способі струмінь рідкого розплаву надходить на багатообертний диск центрифуги і під дією великий окружної швидкості скидається з нього і витягується в волокна.

Щільність мінеральної вати 75... 150 кг/м3, теплопровідність 0,042...0,046 Вт/(м-°С). Вата не горить, не гниє, не гризуни псують, вона малогигроскопична, морозостійка і температуростойка. Мінеральну вату застосовують для теплоізоляції як холодних (до -200 °С), так і гарячих (до +600 °С) поверхонь, частіше у вигляді виробів: повсті, матів, напівжорстких і жорстких плит, шкаралуп, сегментів. Іноді вату використовують в якості теплоізоляційної засипки пустотілих стін і перекриттів, для чого її гранулюють, тобто перетворюють в пухкі грудочки в дырчатом барабані.

 Мінеральну повсть випускають у вигляді листів і рулонів з мінеральної вати, злегка просоченої дисперсіями синтетичних смол і спресованої (11.2)

Щільність повсті 100... 150 кг/м3, теплопровідність 0,046...0,052 Вт/(м-°С). Листи полотнища мінерального повсті застосовують для утеплення стін і перекриттів в цегляних, бетонних і дерев'яних будинках.

Мінеральні мати являють собою мінераловатний килим, укладений між битуминизированной папером, чи склотканиною металевою сіткою, прошитий міцними нитками або тонким дротом. Довжина матів до 500 см, ширина 150 см, товщина до 10 см Щільність матів 300...200 кг/м3, теплопровідність 0,046...0,058 Вт/(м-°С). Мати застосовують для теплоізоляції огороджувальних конструкцій житлових і громадських будівель, їх використовують також для утеплення свежеуложенных бетонів і розчинів при будівництво в холодну пору року.

Мінераловатні напівтверді плити виготовляють з мінерального волокна шляхом розпилення на нього сполучного (синтетичних смол або бітуму) з наступним пресуванням і термообробкою для сушіння або полімеризації. Щільність плит в залежності від виду сполучного і ущільнення 75...300 кг/м3 і теплопровідність 0,041...0,07 Вт/(м-°С). Напівжорсткі вироби застосовують для теплоізоляції огороджувальних конструкцій будівель і гарячих поверхонь обладнання при температурі до 200...300°С, якщо вироби виготовлені на синтетичному сполучному, і до 60 °С - на бітумному сполучному.

Мінераловатні жорсткі вироби отримують змішуванням мінеральної вати з бітумною емульсією або синтетичними смолами з наступним формуванням, пресуванням і прогріванням відформованих виробів для їх сушіння або полімеризації. Мінераловатні жорсткі плити виготовляють товщиною 4... 10 см, щільністю 100...400 кг/м3 і теплопровідністю 0,051...0,135 Вт/(мХ Х°С). Мінераловатні жорсткі плити застосовують для утеплення стін, покриттів і перекриттів житлових і промислових будівель і холодильників. Жорсткі плити і фасонні вироби - сегменти, шкаралупи (11.2,3) на синтетичному і бентонитоколлоидном сполучних застосовують для теплоізоляції гарячих поверхонь.

Промисловість випускає також мінераловатні плити підвищеної жорсткості і тверді плити на синтетичних зв'язуючих, які характеризуються більш високою міцністю і більшими розмірами, ніж звичайні жорсткі плити. Такі плити розміром 180X120 см, а при певних параметрах ущільнення до 360X120 см економічно доцільно застосовувати для утеплення стін, перекриттів і покриттів будівель. Наприклад, 1 м2 покриття з використанням твердих мінераловатних плит (11.3) в 5...7 разів легше і на 25...40 % дешевше порівняно із залізобетонним покриттям, утепленим пінобетоном

Скляна вата є різновидом штучного мінерального волокна. Для виготовлення вати використовують скляний бій або ті ж сировинні матеріали, що і для віконного скла; кварцовий пісок, вапняк або крейда, соду або сульфат натрію. Тонке скляне волокно для текстильних матеріалів одержують витягуванням з розплавленої скломаси (фільєрній і штабиковый способи). Більш грубе волокно, яке застосовується для теплової ізоляції, виготовляють дутьевым або відцентровим способом. Таке волокно називають скляною ватою. Щільність скляної вати зазвичай не перевищує 125кг/м3, а теплопровідність - 0,052 Вт/(м-°С). Промисловість випускає також супертонкое скловолокно щільністю до 25 кг/м3 і теплопровідністю близько 0,03Вт/(м-°С). Скляна вата практично не дає усадки в конструкціях, волокна її не руйнуються при тривалих струси та вібрації. Вона погано проводить і добре поглинає звук, малогигроскопична, морозостійка. Шар скляної вати товщиною 5 см відповідає термічного опору цегляній стіні товщиною в 1 м.

Скловатні мати і напівтверді і жорсткі плити, а також фасонні вироби на сполучних синтетичних смол застосовують у як теплоізоляційний, акустичного матеріалу при температурі не вище 200 °С, а прошивні мати і смуги - при температурі до 450 °С.

 Піноскло (пористе скло) випускають у вигляді блоків або плит розміром 50Х40Х(8...14) см шляхом спікання порошку скляного бою або деяких гірських порід вулканічного походження (трахиты, сієніти, нефеліни, обсидіани та ін) з газообразователями, наприклад з вапняком або антрацитом. При температурі 800...900°С частинки скляного бою починають сплавлятися, а що виділяються з газоутворювача гази утворюють велика кількість пор (пористість 80...95 %). При цьому в склоподібному матеріалі межпоровых стінок містяться дрібні мікропори. Двоякий характер пористості забезпечує високу теплоізоляційну здатність піноскла. Теплопровідність плит з піноскла при щільності 150... 600 кг/м3 складає 0,06... 0,14 Вт/(м-°С), а межа міцності при стисненні 2,0...6,0 МПа, при цьому вони добре обробляються (пиляються, свердляться, шліфуються). Вироби з піноскла володіють високою водостійкістю, морозостійкістю і температуростойкостью. Для скла звичайного складу температуростійкість дорівнює ЗОО...400°С, для бесщелочного скла-до 1000 °С. застосовують як Піноскло утеплювач стін, перекриттів, підлог , покрівель промислових і цивільних будівель в конструкціях холодильників, а також для ізоляції теплових установок та мереж.

Стеклопор отримують шляхом грануляції і спучування рідкого скла з мінеральними добавками (крейдою, меленим піском, золою ТЕС і ін.) Спочатку виробляють гранулят «стеклобисер», який потім спучують нагріванням при температурі 32О...36О°С. Стеклопор випускають трьох марок: СЛ-з рт = 15...4 кг/м3, %= = 0,028...0,035 Вт/(м-°С); Л і Т відповідно -~рт= = 40...80 і 80...120 кг/м3; X = 0.032...0.04 і 0,038...0,05 Вт/(м-°С). В поєднанні з різними зв'язуючими стеклопор використовують для виготовлення штучної, мастикової і заливальної теплоізоляції.

2.2 Органічні теплоізоляційні матеріали та вироби

Більшість органічних теплоізоляційних матеріалів виготовляють у вигляді плит, зазвичай великорозмірних, що спрощує і прискорює виробництво робіт і сприяє здешевленню будівництва.

Основною сировиною для їх виготовлення служить деревина, головним чином у вигляді відходів (тирса', стружка, горбиль, рейка), та інше рослинна сировина волокнистої будови (очерет, солома, малоразложившийся верхової торф, багаття льону і конопель). Велика кількість теплоізоляційних виробів виготовляють на основі різних полімерів і синтетичних смол.

Деревина сама по собі представляє пористий матеріал (пористість 60...70%). Крім того, деревна стружка деревні волокна розташовані в деяких теплоізоляційних виробах (фібролітових, деревостружкових плитах тощо) так, що тепловий потік в конструкції виявляється спрямованим не вздовж, а поперек волокон, а це створює додатковий опір проходженню теплоти. Разом з тим стружка волокна деревини або іншої рослинної сировини створюють своєрідний арматурний каркас в теплоізоляційних виробах. Нарешті, використання деревних та інших рослинних відходів для масового виробництва теплоізоляційних матеріалів є економічно вигідним і сприяє вирішення екологічної проблеми, тобто дозволяє зменшити можливе забруднення навколишнього середовища.

 Деревноволокнисті плити виготовляють з неділової деревини, відходів лісопильної і деревообробної промисловості, паперової макулатури, а також стебел соломи, кукурудзи, бавовнику і деяких інших рослин.

З метою збільшення міцності і довговічності деревоволокнистих виробів при їх виготовленні застосовують спеціальні добавки: водні емульсії синтетичних смол, емульсії з парафіну, каніфолі, бітуму, антисептики і антипірени, а також азбест, глинозем, гіпс і ін

 Рослинну сировину подрібнюють в різних агрегатах присутність великої кількості води, що полегшує розділення деревини на окремі волокна, змішують зі спеціальними добавками. Далі жидкотекучую волокнисту масу передають на отливочную машину, що складається з нескінченної металевої сітки і вакуумної установки. Тут маса зневоднюється, ущільнюється і розрізається на окремі плити заданого розміру, які потім подпрессовы-вають і сушать.

Щільність деревоволокнистих ізоляційних та ізоляційно-оздоблювальних плит 150...350 кг/м3, теплопровідність 0,046...0,093 Вт/(м-°С), міцність при вигині не менше 0.4...2.0 МПа.

Перевагою плит є їх великі розміри [(довжина до 3 м, ширина до 1,6 м), так як це сприяє індустріалізації будівельно-монтажних робіт і зменшення витрат праці.

Ізоляційні плити використовують для тепло - і звукоізоляції стін, стель, підлог, перегородок і міжповерхових перекриттів, утеплення покрівель, акустичної обробки спеціальних приміщень (радіостудій, машинописних бюро, концертних залів і т'. п.).

Крім ізоляційних випускають напівтверді, тверді і надтверді деревноволокнисті плити щільністю 400... 1100 кг/м3 і міцність при вигині не менше 15 МПа, використовувані як оздоблювальні та конструкційні матеріали.

 Деревностружкові плити- отримують гарячим пресуванням маси, що містить близько 90 % органічного волокнистої сировини (найчастіше тонка деревна стружка) і 8... 12 % синтетичних смол (мочевинофор-мальдегидной, фенолформальдегідної та ін). .Деревностружкові плити випускають одно - і багатошаровими. Наприклад, у тришарової плити пористий середній шар складається з великих стружок, а поверхневі шари виконують з однакових по товщині плоских тонких стружок.

Для теплоізоляційних цілей служать легкі плити щільністю 250...500 кг/м3 і теплопровідністю 0,046... ...0,093 Вт/(м°С). Полутяжелые і важкі плити щільністю відповідно 500...800 та 800... 1000 кг/м3 і міцність при згині 5...35 МПа застосовують як обробний і конструкційний матеріал. Області застосування деревостружкових плит в будівництві приблизно ті ж, що і деревоволокнистих плит.

Фіброліт - плитний матеріал, виготовлений зазвичай із спеціальних деревних стружок (деревної вовни) та неорганічного в'яжучої речовини. Деревну шерсть отримують на спеціальних верстатах у вигляді тонких і вузьких стрічок. В якості в'яжучого частіше використовують портландцемент, рідше магнезіальній в'яжучий.

Деревну шерсть спочатку мінералізують розчином хлористого кальцію, рідкого скла або сірчанокислого глинозему, а потім змішують з цементом і водою. Плити формують під тиском до 0,5 МПа і направляють для твердіння в пр Плити зазвичай мають довжину 240 і 300 см, ширину 60 і 120 см, товщину 3...15 див. По щільності їх ділять на марки Ф-300 (теплоізоляційний вибролит) і Ф-400, Ф-500 кг/м3 (теплоізоляційно-конструкційний фіброліт) з межею міцності при вигині відповідно не менше 0,35; 0,6 та 1,0 МПа і теплопровідністю 0,08...0,1 Вт/(м-°С). Фіброліт не відкритим полум'ям горить, а тліє, легко обробляється - його можна пиляти, свердлити, вбивати в нього цвяхи. Водопоглинання цементного фіброліту не більше 35...45 %; при вологості вище 35 % він може дивуватися будинковим грибом, тому його необхідно захищати від зволоження, зокрема, шляхом оштукатурювання. Шорстка поверхня фіброліту сприяє гарному зчепленню із штукатуркою. Теплоізоляційний фіброліт застосовують для утеплення стін і покриттів; конструктивний - для перегородок, каркасних стін і перекриттів в сухих умовах. Стіна з фібролітових плит товщиною 15 см по термічному опору еквівалентна цегляній стіні дві цеглини.

 Арболіт являє собою різновид легкого бетону, виготовленого з підібраної суміші цементу, органічних заповнювачів, хімічних добавок і води. Органічні заповнювачі можуть бути різного походження та з різною формою часток (дроблені відходи деревних порід, січка очерету, багаття конопель або льону, соняшникове лушпиння і тощо). В якості в'яжучого частіше застосовують портландцемент, рідше інші неорганічні в'яжучі речовини. Технологія виготовлення виробів з арболіту багато в чому наближається до технології виробів із звичайних бетонів.

Розрізняють теплоізоляційний арболіт (щільністю до 500 кг/м3) і конструкційно-теплоізоляційний (щільністю до 700 кг/м3). Міцність при стисненні коливається від 0,5 до 3,5 МПа, на розтяг при вигині - від 0,4 до 1,0 МПа. Теплопровідність арболіту становить 0,1...0,126 Вт/(м-°С). Арболіт відноситься до категорії труднопоражаемых грибами і важкогорючих матеріалів. Вироби з арболіту застосовують для зведення навісних і самонесучих стін і перегородок, а також в якості теплоізоляційного матеріалу в стінах, перегородках і покриттях будівель різного призначення.

 Очерет (комишитові плити) виготовляють (11.5) з очерету, очерету осінньо-зимової рубки. Виробництво камишиту зазвичай організовують на пересувних установках, обладнаних пресами високої продуктивності, на яких здійснюються пресування, прошивка дротом і торцювання плит.

Щільність камишиту залежно від ступеня пресування становить 175...250 кг/м3, теплопровідність - 0,046...0,093 Вт/(м°С), межа міцності при вигині - 0,5..1,0МПа. Очерет загниває при зволоженні, не тримає цвяхи, здатний займатися, схильний до псування гризунами. Ці недоліки можна зменшити шляхом просочення плит антисептиками, оштукатурюванням плит.

Очерет застосовують для заповнення стін каркасних будівель, влаштування перегородок, утеплення перекриттів і покриттів в малоповерховому будівництві. Для сільського будівництва розроблені типові проекти будинків, в яких стіни, перегородки і перекриття виконують із камышитовых панелей. Будинки з таких панелей в 2 рази дешевше кам'яних.

опарочные камери. Затверділі плити сушать до вологості не більше 20 %.

Торф'яні теплоізоляційні вироби виготовляють в вигляді плит, шкаралуп і сегментів. Сировиною для їх виробництва є малоразложившийся торф з верхніх шарів боліт, має волокнисту недолуге будова. Вироби виготовляють шляхом пресування в металевих формах торф'яної маси, яку для поліпшення властивостей вводять добавки - антисептики, антипірени, гідрофобізатори. Відформовані вироби піддають тепловій обробці. Спеціальних в'яжучих речовин тут не потрібно. При тепловій обробці з торфу виділяються смолисті речовини, склеюючі волокна.

Торфопліти випускають щільністю 170 і 220 кг/см3, теплопровідність 0,058...0,064 Вт/(м-°С) і межею міцності при вигині не менше 0,3 МПа. Торф'яні теплоізоляційні вироби відрізняються великою гігроскопічністю і водопоглинанням.

Застосовують торф'яні вироби для утеплення стін і перекриттів будівель, холодильників і трубопроводів при температурі від -60 до +100 °С.

 Повсть будівельний виготовляють з нижчих сортів вовни тварин з добавкою рослинних волокон і крохмального клейстеру. Після валки повсть має вигляд пластин - полотнищ довжиною і шириною до 200 см Щільність повсті 150 кг/м3, теплопровідність близько 0,06 Вт/(м-°С). Щоб запобігти поява молі, повсть необхідно просочувати 3 %-ним розчином фтористого натрію і перед застосуванням висушувати. Використовують повсть для теплової та звукової ізоляції стін і стель під штукатурку, утеплення зовнішніх кутів в рублених будинках, віконних і дверних коробок.

3.     Акустичні матеріали та вироби

Сукупність численних звуків, що швидко змінюються за частоті і силі, прийнято називати шумом. Шум в приміщеннях відноситься до категорії санітарно-гігієнічних шкідливостей, так як тривале його вплив шкідливо для здоров'я людини і знижує його працездатність. Розрізняють шуми повітряні і ударні. Повітряний шум виникає і розповсюджується в повітряному середовищі. Звукові хвилі впливають на огороджувальні конструкції будівель, приводять їх в коливальний рух і тим самим передають звук в сусідні приміщення, відображаються і частково поглинаються огорожами. Ударний шум виникає і передається в огороджувальних конструкціях при ударних, вібраційних та інших впливах безпосередньо на конструкцію. Шкідлива дія шумів прагнуть зменшити шляхом розробки раціональних планувальних і конструктивних рішень будівель, здійснюються із застосуванням акустичних матеріалів і виробів. Акустичними називають матеріали, здатні поглинати звукову енергію, а також знижувати рівень сили і гучності проходять через них звуків, возникщих як у повітрі, так і у матеріалі огорожі. За призначенням акустичні матеріали поділяють на звукоізоляційні і звукопоглинальні. Звукоізоляційними називають матеріали, що застосовуються в основному для ослаблення ударного шуму. Звукопоглинальні матеріали мають властивістю переважно поглинати енергію падаючих на них звукових хвиль (повітряні шуми).  Звукоізоляційна здатність матеріалу в огородженні оцінюється по різниці рівнів звуку з обох боків огорожі і виражається в децибелах. Граничні (максимально допустимі) рівні шуму встановлюються в залежності від призначення приміщення і частотної характеристики звуку. Нормальне вухо людини сприймає звукові коливання частотою 16... ...20 000 Гц, причому особливо чутливими є частоти 1500...3000 Гц. Звукоізоляційна здатність огородження прямо пропорційна десятичному логарифму його маси. Однак збільшення маси конструкцій робить їх занадто важкими, громіздкими і дорогими. Набагато ефективніше конструкції, виготовлені з пористих матеріалів, або багатошарові конструкції, що мають повітряні прошарки. У цьому випадку використовуються пружні властивості повітря, який гасиг звукові коливання і перериває поширення звуку. З цієї ж причини і звукопоглинальні матеріали прагнуть виготовляти высокопористыми (пористість 40... 90 %), т. е. як і теплоізоляційні матеріали. Однак на відміну від теплоізоляційних матеріалів, де вигідні замкнуті повітряні пори, ефективність звукопоглинальних матеріалів зростає при наявності наскрізних пор або спеціально передбаченої перфорації. Акустичні матеріали повинні зберігати свої властивості в процесі тривалої експлуатації та разом З тим задовольняти загальним будівельно-технічним вимогам по вогнестійкості, біо - і вологостійкості, механічної міцності і економічності.

3.1. Звукопоглинальні матеріали і вироби

Звукопоглинальні матеріали знижують енергію падаючих на них звукових коливань і тому служать для боротьби з повітряним шумом. При застосування для акустичної обробки усередині приміщень вони виконують також декоративну роль (декоративно-акустичні матеріали).

Основний акустичної характеристикою звукопоглинальних матеріалів є коефіцієнт звукопоглинання а, рівний відношенню кількості енергії звукових коливань, поглиненої матеріалом або конструкцією, до загальної кількості звукової енергії, падаючої на ізольовану поверхню в одиницю часу

Всі будівельні матеріали володіють в тій чи іншій мірою звукопоглинанням. До звукопоглинаючих матеріалів прийнято відносити тільки ті, які мають коефіцієнт звукопоглинання на середніх частотах більше 0,2. Ці матеріали характеризуються високою, переважно відкритою пористістю. Для посилення поглинання звукової енергії звукопоглинальні матеріали часто додатково перфорують. Перфорація полегшує доступ звукових хвиль до матеріалу і залежно від розміру і форми отворів, їх нахилу і глибини, а також відсотки перфорації (відношення площі, займаної отворами, до загальної площі виробу) збільшує коефіцієнт звукопоглинання на 10...20 %' і більше. Для цієї ж мети фактуру поверхні виробів роблять тріщинуватої зони, борознистою або рельєфною (11.6) і фарбують емульсійними або клейовими фарбами, що утворюють пористу поверхню.

Звукопоглинальні плити доцільно розташовувати в конструкції з повітряним зазором - «на відстанні». При цьому використовуються пружні властивості повітря, що також збільшує звукопоглинання конструкції.

Звукопоглинальні матеріали застосовують у вигляді одношарового однорідного пористого матеріалу з офактуренной поверхнею, дво - та багатошарових пористих матеріалів з жорстким перфорованим покриттям, а також у вигляді штучних одно - і багатошарових виробів різноманітних розмірів і форми.

 Одношарові пористі звкуопоглощающие матеріали та вироби можуть мати волокнисту, конгломератную і пористу структуру. З звукопоглинальних матеріалів з волокнистою структурою найбільше значення мають мінераловатні та деревоволокнисті плити.

Мінераловатні плитивиготовляють з мінерального, тому числі скляного або азбестового, волокна на синтетичному або бітумному сполучному. Ці плити відрізняються від теплоізоляційних більш твердим скелетом, наскрізний пористістю і зовнішньою обробкою. Ефективними оздоблювальними звукопоглинаючими матеріалами на основі мінеральних волокон єплити «акмигран» і «акмініт». Для виробництва «акмиграна» застосовують мінеральну або скляну гранульовану вату і сполучна, що складається з крохмалю, карбоксилцеллюлозы і бентоніту. З приготовленої суміші в'яжучого і гранул вати формують плити товщиною 20 мм, які після сушіння піддають обробці (їх калібрують, шліфують і фарбують). Лицьова поверхня плит має «трещиноватую» фактуру. Плити «акмініт» мають дещо змінений склад (в зокрема, замість бентоніту використовують каолін), а формують їх шляхом виливки в формах. Коефіцієнт звукопоглинання обох видів плит в середньому і високому діапазоні частот становить 0,8...0,9. Плити призначені для акустичної оздоблення стелі та верхньої частини стін громадських та адміністративних будівель з відносною вологістю повітря не більше 75%.

Для звукопоглинальних облицювань використовують пористі (м'які) деревноволокнисті плити з щільністю 200...300 кг/м3. Плити перфорують зазвичай на 2/з товщини круглими отворами або пазами і офарблюють клейовою фарбою.

До матеріалів з конгломератної структури відносять акустичні бетони та розчини у вигляді плит, блоків, що виготовляються на пористих заповнювачах (спучених перліт і вермикуліт, легкі види керамзиту, природного або шлакової пемзи) і білому, кольоровому або звичайному портландцементах.

Серед матеріалів з комірчастою структурою найбільше поширення отримали плити і блоки з ніздрюватих бетонів, піноскла і поропласти (комірчасті пластмаси, містять сполучені між собою пори).

 Звукопоглинальні вироби з пористих матеріалів з перфорованим покриттям являють собою пористий матеріал щільністю не більше 100...140 кг/м3. Виготовляють їх у вигляді мінераловатних плит, рулонів, акустичних бетонних плит або поліуретанового поропласту. З зовнішньої сторони пористий матеріал закривають перфорованим екраном, який виготовляють з шаруватого пластику, дюралюмінію, оцинкованої листової сталі, азбестоцементних листів, гіпсових акустичних плит і т.д. Такі конструкції застосовують для акустичної обробки стель і стін в громадських і культурно-побутових будівлях.

Найбільший ефект звукопоглинання досягається при розташування звукопоглотітеля в безпосередній близькості від джерела звуку. У цьому разі частина звукової енергії гаситься до того, як вона проникає в приміщення. Тому в громадських і особливо в промислових будівлях велике практичне значення мають штучні звукопоглиначі у вигляді окремих щитів, кубів, призм., конусів, куль, що підвішуються до стелі галасливих приміщень або встановлюються на підлозі поблизу джерела звуку (верстата, механізму тощо). Стінки штучних поглиначів мають перфорацію, а порожнини між ними заповнені або облицьовані зсередини пористими матеріалами.

Високого звукопоглинання при низьких частотах досягають застосуванням резонуючих панелей. Такі панелі складаються з каркаса, на якому кріпиться мембрана з листів фанери, жорстких деревно-волокнистих плит або цупкої тканини типу клейонки. Панелі монтують на стелі і стінах з певним относом від огороджувальної конструкції. Ефект звукопоглинання обумовлюється активним опором системи, що здійснює вимушені коливання під дією падаючої звукової хвилі.

3.2.Звукоізоляційні матеріали і вироби

Звукоізоляційні матеріали в основному призначені для ослаблення ударного звуку, а деякі з них сприяють ізоляції та від повітряного шуму.Звукоізоляційні матеріали, що застосовуються у вигляді шарів з плит або матів, смугових або штучних прокладок, часто ще називають прокладочными.

Однією з основних характеристик вібро - і звукоізоляційних матеріалів в конструкціях є динамічний модуль пружності, який в кілька разів вище статичного модуля пружності і відрізняється від нього тим, що в ньому враховується загасання звукових ударних коливань за рахунок внутрішнього тертя. Чим нижче динамічний модуль пружності, тим більше ударних звукових коливань поглинає матеріал і тим нижче швидкість поширення звуку. Швидкість поширення поздовжньої хвилі становить (м/с): сталі-5050, граніті-3950, залізобетоні-4100, цеглі-3350, дереві-1500, пробці-500, гумі-30. Із зменшенням щільності даного матеріалу його динамічний модуль пружності також знижується. З цієї причини звукоізоляційні прокладочні матеріали виготовляють высокопористыми (40...90 % наскрізних пор). Проте при однаковій щільності, але при різній якості вихідних компонентів та склад матеріалу величина динамічного модуля пружності може значно коливатися. В особливо це важливо враховувати при роботі звукоізоляційного матеріалу під навантаженням. У більшості випадків звукоізоляційні прокладочні матеріали працюють під дією стискаючих сил (в перекриттях, несучих стиках конструкцій, в конструкціях амортизаторів під машини і обладнання). В внаслідок цього матеріал стискається, що супроводжується зростанням модуля пружності. Тому його величину слід визначати після стабілізації стиснення, а стисливість враховувати при призначенні товщини прокладок.

Зазначеним вимогам задовольняють звукоізоляційні матеріали і вироби, що мають пористо-волокнисту або пористо-губчасту структуру.

Ефективними звукоізоляційними виробами з волокнистою структурою є мати і напівтверді плити мінерало - і скловатні на синтетичному сполучному, мати або рулони прошивні скловатні, деревоволокнисті та азбестоцементні ізоляційні плити.

 Прокладочні матеріали з губчастої (клітинним) структурою виготовляють з пористої гуми і еластичних полімерів (поропласти з поліуретанових, полівінілхлоридних та інших полімерів).

Одні з цих матеріалів застосовують для суцільних звукоізоляційних прокладок під поли, що укладаються по всій площі перекриттів (11.8,а), інші - для смугових і штучних прокладок, які поділяють несучу частина перекриття від конструкції підлоги (11.8, б).

Звукоізоляційні матеріали використовують також у стінах і перегородках - у вигляді суцільної ненавантаженому прокладки і в стиках конструкцій

  

Домашнє завдання.

Практичне завдання

Скласти характеристику теплоізоляційних і акустичних матеріалів окремо у вигляді таблиці за такою формою.

Назва

Малюнок

Характеристика