Звукоизоляция раздельных ограждений

Рассмотрим особенности звукоизоляции воздушного шума многослойными ограждениями на примере двойного ограждения, состоящего из 2-х плит-перегородок, разделенных воздушным промежутком (рис. 4.4).

 

В предельном случае, когда перегородки жестко контактируют друг с другом (d= 0, рис. 4.4. – а), ограждение работает как однородная конструкция с эффективной поверхностной массой m = m₁ + m₂ .

В частности, для одинаковых перегородок получается просто удвоение массы, и по закону массы выигрыш в звукоизоляции составит (по сравнению с одной перегородкой) всего лишь 6 дБ!

Другой предельный случай (рис. 4.4. – б) получается, когда перегородки сильно раздвинуты и воздушный промежуток между ними достаточно широк (d > > δ ₁ и δ ₂). В этом случае перегородки действуют как бы независимо друг от друга, и общая звукоизоляция такого двойного ограждения равна, очевидно, сумме звукоизоляций каждой из них, то есть R = R₁ + R₂.

В строительной практике типичен промежуточный случай (рис. 4.4. – с), когда перегородки разделены воздушным промежутком сравнительно небольшой ширины, соизмеримой с их толщинами (d > ≈ δ). Например, кирпичная или железобетонная стена с гибкой плитой на относе (древесностружечной или из гипсовой штукатурки) или же стеклопакет.

Звукоизоляция такой двойной раздельной конструкции будет, очевидно, промежуточной по величине между случаями а и б. Ее удобно представить в следующей форме: R = R₀ + Δ R, где R₀ – звукоизоляция однородного ограждения с эффективной поверхностной массой m = m₁ + m₂ (случай непосредственного контакта), а Δ R – добавочная звукоизоляция.

Увеличение звукоизоляции здесь связано с тем, что при раздельных перегородках появляются дополнительные отражения звуковой волны от границ раздела двух сред с различными акустическими сопротивлениями.

В то же время здесь не получается максимально возможная звукоизоляция (как в варианте б рисунка 4.4), так как при небольшом по ширине воздушном промежутке между плитами двойного ограждения их колебания уже нельзя рассматривать как независимые друг от друга. Конструкция как целое (вместе с воздушной прослойкой) имеет свой набор собственных резонансных частот колебаний, и это отражается на величине дополнительной звукоизоляции Δ R.

Для относительно невысоких частот (по отношению к критическим частотам для каждой из плит, то есть f < < f_{1, кр} и f < < f_{2, кр}) дополнительная звукоизоляция оценивается по формуле

 

Δ R = 40∙ lg (f / f_рез), (4.5)

где f_рез – наименьшая резонансная частота конструкции.

Оказывается, что при заданной ширине воздушного зазора она получается минимальной для одинаковых по массе плит, так что на низких частотах раздельное ограждение из двух одинаковых плит обладает наибольшей добавочной звукоизоляцией.

На высоких частотах (f > 2∙ f_{1, кр} и f > 2∙ f_{2, кр}) звукоизоляция выше для плит различной толщины (при прочих равных условиях). Оптимальным является отношение толщин, равное 2÷ 4.

Однако наибольший эффект звукоизоляции обнаруживается для плит одинаковой поверхностной массы, но различной цилиндрической жесткости D (отличие в 6÷ 7 раз).

Цилиндрическую жесткость вычисляют по формуле

 

D = 1/12∙ E∙ δ ³ / (1– μ ²), (4.6)

где δ – толщина плиты; Е – модуль упругости материала плиты; μ – коэффициент Пуассона поперечного сжатия.

Если рассчитать добавочную звукоизоляцию двойного раздельного ограждения без жесткой связи по контуру, то она получается от 10 дБ на низких частотах до более чем 30 дБ на высоких частотах. Это теоретически. В реальных же ограждениях такая связь присутствует в большей или меньшей степени, и добавочная звукоизоляция на средних и высоких частотах может существенно снизиться (почти до 15 дБ).

Ослабить этот эффект, то есть увеличить звукоизоляцию, можно введением мягких прокладок из губчатой резины по периметру контура.

Существенное влияние на прирост звукоизоляции может оказать и введение в воздушный зазор между панелями даже небольшого количества пористого поглотителя звука.