Фактические звукоизоляционные свойства конструкций в строящихся домах

Звукоизоляционные свойства конструкций задаются проектировщиком,  использующим для их прогнозирования свои расчеты, предусмотренные строительными нор­мами и правилами. Однако эти методы учитывают далеко не все параметры конструкций, не все условия реалий, не все воздействия, возникающие в жи­лом здании. Поэтому СНиП требует в дальнейшем окончательно оценивать звукоизоляционные свойства конструкций на основе измерений в экспериментальных домах.

Эти дома от­личаются улучшенной планировкой квартир, большим соответствием демографическому составу населения и местным условиям, более высоким требованиям к экс­плуатационным свойствам.

Проекты жилых домов третьего поколения, предна­значенные для наиболее массового применения, прошли тщательную отработку на экспериментальных домах — представителях. В них проводили социологические ис­следования и опросы проживающих, изучали фактиче­ские эксплуатационные свойства, в том числе и звуко­изоляционные. Это позволило своевременно внести поправки, учитывая многие факторы.

Исследования, проведенные в этих домах, только что построенных, по тем проектам, которые после нескольких лет эксплуатации, подтвердили: звукоизоля­ционные свойства конструкций, созданных в соответ­ствии с основными типовыми проектными решениями.

Каковы же эти основные проектные решения?

В крупнопанельных домах высотой до девяти этажей с поперечными несущими стенами применены межквар­тирные стены из панелей сплошного сечения: из тяже­лого бетона толщиной 16 см; из бетонов на пористых за­полнителях плотностью не менее 1800 кг/м3 толщиной 18 см и плотностью не менее 1500 кг/м3 толщиной 10 см.

Они обеспечивают необходимую звукоизоляцию без за­паса, т. е. находятся, так сказать, на пределе. По толщине эти стены вполне отвечают и условиям прочности. Их утолщение (для создания запаса звукоизоляции, привело бы к значительным дополнительным затратам учитывая большой «тираж» типовых конструкционное условие удовлетворительной звукоизоляции этих, на­ходящихся на лимите межквартирных стен — отсут­ствие в них  ослаблений, сквозных трещин и т. п.

В высотках, где более девяти этажей, с поперечными несущими стена­ми исходя из условий прочности применяют внутренние стены из тяжелого бетона толщиной 18—20 см, а в до­мах с продольными несущими стенами — 25 см. В кирпичных и крупноблочных домах толщина внутренних несущих стен достигает 40 см. В этих слу­чаях запас звукоизоляции — «побочный продукт» вы­полнения других технологических или эксплуатационных требований.

Основными типовыми вариантами междуэтажных пе­рекрытий в проектах третьего поколения стали пере­крытия с различными решениями раздельных полов, ко­торые отделялись от несущей части перекрытия звуко­изоляционной прослойкой (полы из досок, паркетных досок или щитов по лагам, полы из разных покры­тий по монолитной или сборной бетонной стяжке). В ка­честве несущей части перекрытия малого пролета (до 4 м) использовались железобетонные сплошные плиты толщиной 10—12 см, а большого пролета (около 6 м) — железобетонные плиты толщиной 22 см с круглыми пус­тотами и приведенной толщиной бетона около 12 см. Были разработаны типовые детали раздельных полов, в которых указаны различные варианты покрытия пола, так же его основания и звукоизоляционной прослойки. Пе­рекрытия с такими полами надежно обеспечивают тре­буемую изоляцию воздушного и ударного шума.

В качестве еще одного метода повышения звукоизоляции используют линолеум на теплозвукоизолирующей основе. Звукоизо­ляционные свойства этих перекрытий также находятся на пределе. Важные условия их удовлетворительности — герметизация находящихся посреди помещения сты­ков между плитами большого пролета и использование «планировочного эффекта» в перекрытиях малого про­лета, заключающегося в том, что жилая комната долж­на занимать лишь часть площади панели перекрытия.

Вот с такими основными внутренними конструкция­ми, обеспечивающими требования к звукоизоляции, «стартовали» типовые проекты жилых домов третьего поколения.

Сформировался набор конструкций межквартирных стен и междуэтажных перекрытий, ис­пользуемых в массовом жилищном строительстве. Их звукоизоляционные свойства и пред­ставляют для нас наибольший интерес. Они определены путем обобщения результатов измерений, выполненных в жилых домах, построенных во многих городах.

Мы намеренно рассматриваем наиболее простые кон­струкции — однослойные стены из панелей сплошного сечения. Их звукоизоляцион­ные свойства зависят от толщины. Ее изменение от 14 до 18 см приводит к увеличению индекса  (и по расчету, и в среднем по данным испытаний) всего на 2 дБ. А разброс значений этого индекса у конструкции одной и той же толщины больше. Чем же это объяснить?
Причина — разное качество выполнения узлов и деталей конструкций, в которых возможно образование сквозных трещин и щелей (места установки или пропуска элементов инженерного оборудования, стены  и др.).

Чтобы убедиться в правильности причины ухудшения звукоизоляции, межквартирные сте­ны испытали повторно. Но при этом зоны возможных ослаблений конструкций (места установки электроро­зеток в сквозных отверстиях и т. п.) закрывали заглуш­ками, которые устраняли повышенное проникновение звука. Это «вылечивало» стену: ее звукопоглощение дости­гало ожидаемого значения. Повы­шенное проникание звука через трещины и щели в сты­ках или других элементах межквартирных стен обнару­живали специальным прибором — акустиче­ским щупом.

Звукопоглощение междуэтажных перекрытий из желе­зобетонных панелей с полом из линолеума на теплозвукоизолирующей основе, полученным при измерении зву­коизоляции в крупнопанельных домах с малым шагом поперечных несущих стен. Известно, что узники, томившиеся в крепостных казематах, пере­говаривались друг с другом, постукивая по разделяв­шим их толстым каменным стенам.

Пол с двойным покрытием превратил акустиче­ски однородную конструкцию в акустически неоднородную. Первая колеблется под воздейст­вием звука в унисон, а во второй отдельные ее слои или элементы могут совершать «самостоятельные» перемещения и колебания, отличающиеся друг от друга. К чему же привело такое превра­щение?

При ударе по двухслойному покрытию оно сминает­ся, поглощая часть энергии удара. При этом торможе­ние ударяющего тела происходит медленнее, т. е. его ускорение меньше, чем при ударе по твердой поверхно­сти. Соответственно меньше и сила удара, которая про­порциональна массе ударяющего тела и его ускорению. Действительно, укладка полового покрытия улучшило изоляцию ударных шумов на 17—19 дБ. Это значит, что звуковое давление под перекрытием уменьшилось в 7—9 раз. А вот изоляция воздушного шума ухудшилась примерно  на 1—2 дБ. Это видно при сравнении индексов 7В межквартирных стен и междуэтаж­ных перекрытий из панелей одинаковой толщины  и подтверждено измерениями звукоизоля­ции до и после устройства пола.

В итоге ни в одном из домов рассматриваемые пере­крытия не обеспечивают требуемой изоляции воздушного шума (>50 дБ). Звукоизоляция в боль­шинстве домов соответствует требуемой. Причины разброса изоляции воздушного шума — различное исполнение деталей и узлов, в которых возможны трещины.

Рассмотрев наиболее простые конструкции перекрытий, АтлантМастер убедился в том, какое значительное влияние оказывают на их звукоизоляционные свойства на первый взгляд малозначащие элементы и детали. Перейдем теперь к другим конструкциям.

Результаты  измерений в домах массового строительства подтвердили выводы, полученные в до­мах-представителях. Так же они выявили случаи снижения звукоизоляционных свойств межквартирных стен толщиной 18—20 см из тяжелого бетона и из лег­ких бетонов, а также более толстых стен, вызванные на­личием сквозных щелей и тре­щин. Низкая звукоизоляция в отдель­ных домах связана с нарушениями при строительстве типовых решений полов в части звукопоглощающей про­слойки или примыканий полов к стенам.

Перекрытия со слоистыми полами из паркета, уло­женного по древесноволокнистым плитам и панелям тол­щиной 14 см, имеют в среднем индексы «лучше» требуемых значений.

Причины низкой звукоизоляции и способы ее улучшения

Чтобы разобраться в причинах ухудшения звукоизо­ляции в жилых домах и определить способы ее улучше­ния, вспомним главные закономерности, которые «уп­равляют» звукоизоляционными свойствами конструк­ций.

Источник шума порождает звуковое поле, которое влияет на все помещение  и ее отдельные конструкции в целом, оказывая на их поверхность переменное давление. Под воздействием звука происходят колеба­ния конструкций, они тоже становятся источниками звука, создавая колебания воздуха в сосед­них помещениях. Че­рез конструктивные узлы здания звуковые колебания передаются в виде структурного шума смежным конст­рукциям, которые также излучают звук в ограждаемые ими помещения. Таким образом происходит косвенная передача звука по фланговым кон­струкциям — в обход ограждения, разделяющего два помещения.

Звукоизоляция соседних помещений зависит от пе­редачи звука как прямым, так и косвенными путями, от способности конструкций уменьшать уровень шумов, распространяющихся этими путями.

Если на конструкцию воздействует внешняя перемен­ная сила с частотой, равной одной из ее собственных частот, то возникает удивительное явление — резонанс. При резонансе инерционные и упругие силы в конструкции не сопротивляются колебаниям, а способст­вуют им. Амплитуда колебаний быстро возрастает почти без увеличения внешней силы. Предел этому возраста­нию могут положить только силы внутреннего трения, которые также увеличиваются вместе с рос­том амплитуды колебаний.

Резонанс — мощное воздействие. Взвод солдат, иду­щих в ногу, может раскачать и даже разрушить сталь­ной мост, если ритм их шагов совпадет с частотой соб­ственных колебаний моста, т. е. если возникнет резо­нанс.
Резонанс — та сила, которая деформирует, разру­шает «закон массы».

Основной вид колебаний, посредством которых зву­ковая энергия передается через однородное ограждение — это колебания изгиба, изгибные волны. Поэтому упругие силы, возникающие в конструкции, за­висят от ее изгибной жесткости (В), т. е. от произведения момента инерции поперечного сечения кон­струкции на модуль упругости материала.

Неординарные (акустически) ограждающие конструкции имеют в основном 2 слоя из твердых материалов, между которыми содержится воздушный промежуток. Такие перегородки или перекрытия, включают звукоизоляционную прослойку. Основное отличие таких конструкций от однослойных заключается в том, что значительная часть звука передается от од­ного твердого элемента или слоя другому посредством продольных колебаний в воздушном промежут­ке или звукоизоляционной прослойке. То есть, работает система, состоящая из двух масс, вроде как, со­единенных пружиной.