Отчет

на научно-техническую работу

по теме «Исследование и измерение звукоизоляции конструкций каркасных перегородок»

(х/д № 31450 от 10.08.2005 г.)

 

Настоящая работа выполнена по х/д № 31450 с ЗАО «Минеральная Вата». В соответствии с техническим заданием Заказчика были проведены измерения изоляции воздушного шума 13-ти конструкций каркасно-обшивных перегородок из гипсо-картонных листов по металлическому каркасу с заполнением промежутка между ГКЛ минеральными плитами Акустик Баттс.

Металлический каркас выполнялся из тонкостенного гнутого стального швеллера фирмы «Кнауф» размером 50x50, 75x50 и 100x50, использовались каркасы из двух швеллеров, установленных вплотную полками через 3 мм прокладку и с разрывом. Гипсо-картонные листы производства также фирмы «Кнауф» толщиной 12,5 мм с поверхностной плотностью 10 кг/м² из поризованного гипса с объемным весом 800 кг/м³.

Минеральные плиты «Акустик Баттс» производства ЗАО «Минеральная Вата» с объемным весом 40 кг/м³.

Измерения проводились в акустических камерах НИИСФ по методике ГОСТ 27296-97. Испытуемая конструкция перегородки монтировалась в проеме между камерой высокого уровня (КВУ) и камерой низкого уровня. Объем КВУ — 200 м³, КНУ — 112 м³, размер проема 4,3x2,5 м. Камера низкого уровня выполнена по принципу «коробка в коробке» на отдельных фундаментах с резиновыми виброизоляторами и отделена от испытываемого ограждения и конструкций камеры высокого уровня. Таким образом измерения проводятся без косвенной передачи звука по примыкающим конструкциям.

При проведении измерений в КВУ воспроизводился белый шум в третьоктавных полосах частот с помощью передающего тракта, включающего в себя: генератор белого шума 1402, третьоктавный полосовой фильтр тип 1615, усилитель мощности УМ-100 и два громкоговорителя — колонки «Радуга». Измерения уровней звукового давления в камерах высокого и низкого уровня проводились с помощью измерительного тракта, состоящего из измерительного микрофона, спектрометра звуковых частот 2113 и самописца уровня 2306. Все приборы, кроме усилителя мощности и звуковых колонок, фирмы «Брюль и Къер» (Дания). Измерения в каждой камере проводились в пяти точках с осреднением по каждой камере.

Величины изоляции воздушного шума в третьоктавных полосах частот определялись по формуле:

$$ R = L_{1} - L_{2} + 10 \lg \frac{S}{A}, дБ (1) $$

где $ L_{1} $ — средний уровень звукового давления в КВУ, дБ;

$ L_{2} $ — средний уровень звукового давления в КНУ, дБ;

$ S $ — площадь перегородки, м²;

$ A $ — эквивалентная площадь поглощения в КНУ, м².

 

Для определения звукопоглощения $ A $ в камере низкого уровня было измерено время реверберации $ T $ в третьоктавных полосах частот. Величина звукопоглощения определялась по формуле:

$$ A = \frac{0,163V}{T}, м^{2} (2) $$

где: $ V $ — объем камеры, м³;

$ T $ — время реверберации, с.

Результаты измерений сведены в таблицу 1 в виде индексов изоляции воздушного шума R_w. Поскольку все измерения проведены в акустических камерах при отсутствии косвенной передачи звука, приведены значения индексов в натурных условиях при наличии косвенной передачи $R^{'}_{w}$. Как принято считать, индекс изоляции воздушного шума в натурных условиях на 2 дБ ниже полученного в лаборатории.

Из 19-ти конструкций перегородок, приведенных в таблице 1, шесть конструкций (№№ 2, 8, 14, 5, 11, 16) не были испытаны. Их характеристики приняты по интерполяции экспериментально полученных значений. Например, перегородка №5 отличается от №№ 4 и 6 только толщиной материала заполнения воздушного промежутка, толщина плит «Акустик Баттс» у № 4 — 50 мм, у № 5 — 75 мм, у № 6 — 100 мм. Имея результаты при толщинах 50 и 100 мм, можно с достаточной точностью определить звукоизоляцию при промежуточной толщине 75 мм. Точно так же конструкция № 11 занимает промежуточное положение между №№ 10 и 12.

Частотные характеристики изоляции воздушного шума всех 19-ти перегородок приведены в приложении. При этом частотные характеристики конструкций №№ 2, 8, 14, 5, 11 и 16, измерения которых не были проведены, следует считать ориентировочными. Индексы этих конструкций следует рассматривать как точные.

В процессе исследований удалось уточнить некоторые закономерности, определяющие звукоизоляцию каркасно-обшивных перегородок. Так по существующей методике расчета и построения частотной характеристики изоляции воздушного шума такими перегородками, приведенной в Своде правил СП 23-103-2003, звукоизоляция не меняется при заполнении воздушного промежутка от 50 до 100%. На рис. 1 и 2 приведены частотные характеристики звукоизоляции близких по конструкции перегородок с каркасом из профиля 100/50 мм с двумя листами (рис. 1) и четырьмя ГКЛ (рис. 2) при толщине заполнения 50 и 100 мм. Четко видно, что на рис. 1 полное заполнение промежутка повысило звукоизоляцию в области частот выше 160 Гц на 3-6 дБ, что привело к увеличению индекса на 3 дБ.

 

 

Несколько меньше увеличение при четырех обшивках (рис. 2), здесь в том же диапазоне частот звукоизоляция возросла на 2-4 дБ, индекс увеличился на 2 дБ, что также весьма существенно.

Принято считать, что передача колебаний с одной обшивки на другую через каркас существенно влияет на общую звукоизоляцию перегородки. Сравним частотные характеристики перегородки с каркасом 100 мм и двумя ГКЛ с каждой стороны и перегородки с двойным каркасом по 50 мм и такими же обшивками. Во втором случае между стойками каркаса была проложена упругая лента толщиной 3 мм, которая должна была снизить передачу колебаний по каркасу (рис. 3).

По рисунку наглядно видно, что существенной разницы нет.

Таким образом, можно сделать вывод, что каркас из тонкостенного стального гнутого профиля практически мало участвует в передаче колебаний от одной обшивки к другой.

Сравним теперь частотные характеристики конструкций №№ 18 и 15 (рис. 4). В обоих случаях одинаковы обшивки (по 2 ГКЛ с каждой стороны) и воздушный промежуток — 150 мм, но у № 15 двойной каркас по 75 мм со стойками вплотную через 3 мм упругую ленту, у №18 двойной каркас по 50 мм с промежутком 50 мм, т.е. стойки полностью разобщены.

Мы видим, что полная ликвидация контакта между каркасами в конструкции № 18 никаких преимуществ не дала. В диапазоне начиная с 400 Гц звукоизоляция даже на 3-4 дБ ниже. Здесь сыграла роль толщина минеральной плиты «Акустик Баттс» 100 мм у №18 и 150 мм у № 15. По значениям индекса изоляции воздушного шума конструкция № 4 на 1 дБ ниже, чем № 15.

Отсюда следует вывод, что в каркасно-обшивных перегородках при тонкостенном стальном профиле применение двойного каркаса, если это не вызвано необходимостью пропуска внутри перегородки каких-либо коммуникаций, нецелесообразно. Это увеличивает трудозатраты при монтаже без пользы для звукоизоляции.

Приложение

Каталог акустических характеристик каркасно-обшивных перегородок из гипсокартонных листов по металлическому каркасу с заполнением минераловатными плитами «Акустик Баттс»

 

Сравнительные частотные характеристики звукоизоляции перегородок с металлическим каркасом 100 мм при заполнении Акустик Баттс толщиной 50 и 100 мм (ГКЛ — по 1 листу с каждой стороны)

Рис. 1.

 

Сравнительные частотные характеристики звукоизоляции перегородок с металлическим каркасом 100 мм при заполнении Акустик Баттс толщиной 50 и 100 мм (ГКЛ — по 2 листа с каждой стороны)

Рис. 2.

 

Сравнительные частотные характеристики звукоизоляции перегородок с одинарным и двойным металлическим каркасом

Рис. 3.

 

Сравнительные частотные характеристики звукоизоляции перегородок с двойным металлическим каркасом (при установке вплотную и с зазором)

Рис. 4.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №1

Конструкция перегородки: металлический профиль ПС 50/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 50 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 1 с каждой стороны.

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 42 дБ, $R^{'}_{w}$ = 40 дБ.

Поверхностная плотность 22 кг/м², общая толщина 75 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №2

Конструкция перегородки: металлический профиль ПС 75/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 50 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 1 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 44 дБ, $R^{'}_{w}$ = 42 дБ.

Поверхностная плотность 22 кг/м², общая толщина 100 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №3

Конструкция перегородки: металлический профиль ПС 75/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 75 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 1 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 45 дБ, $R^{'}_{w}$ = 43 дБ.

Поверхностная плотность 23 кг/м², общая толщина 100 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №4

Конструкция перегородки: металлический профиль ПС 100/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 50 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 1 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 48 дБ, $R^{'}_{w}$ = 46 дБ.

Поверхностная плотность 22 кг/м², общая толщина 125 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №5

Конструкция перегородки: металлический профиль ПС 100/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 75 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 1 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 50 дБ, $R^{'}_{w}$ = 48 дБ.

Поверхностная плотность 23 кг/м², общая толщина 125 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №6

Конструкция перегородки: металлический профиль ПС 100/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 100 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 1 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 51 дБ, $R^{'}_{w}$ = 49 дБ.

Поверхностная плотность 24 кг/м², общая толщина 125 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №7

Конструкция перегородки: металлический профиль ПС 50/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 50 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 49 дБ, $R^{'}_{w}$ = 47 дБ.

Поверхностная плотность 42 кг/м², общая толщина 100 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №8

Конструкция перегородки: металлический профиль ПС 75/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 50 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 55 дБ, $R^{'}_{w}$ = 53 дБ.

Поверхностная плотность 42 кг/м³, общая толщина 125 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №9

Конструкция перегородки: металлический профиль ПС 75/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 75 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 51 дБ, $R^{'}_{w}$ = 49 дБ.

Поверхностная плотность 43 кг/м², общая толщина 125 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №10.

Конструкция перегородки: металлический профиль ПС 100/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 50 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 55 дБ, $R^{'}_{w}$ = 53 дБ.

Поверхностная плотность 42 кг/м², общая толщина 150 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №11

Конструкция перегородки: металлический профиль ПС 100/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 75 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 56 дБ, $R^{'}_{w}$ = 54 дБ.

Поверхностная плотность 43 кг/м², общая толщина 150 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №12.

Конструкция перегородки: металлический профиль ПС 100/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 100 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 57 дБ, $R^{'}_{w}$ = 55 дБ.

Поверхностная плотность 44 кг/м³, общая толщина 150 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №13

Конструкция перегородки: 2 металлических профиля ПС 50/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 2x50 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 57 дБ, $R^{'}_{w}$ = 55 дБ.

Поверхностная плотность 44 кг/м², общая толщина 150 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №14

Конструкция перегородки: 2 металлических профиля ПС 75/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 75 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 57 дБ, $R^{'}_{w}$ = 55 дБ.

Поверхностная плотность 43 кг/м², общая толщина 200 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №15

Конструкция перегородки: 2 металлических профиля ПС 75/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 2x75 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 59 дБ, $R^{'}_{w}$ = 57 дБ.

Поверхностная плотность 46 кг/м², общая толщина 200 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №16

Конструкция перегородки: 2 металлических профиля ПС 100/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 100 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 59 дБ, $R^{'}_{w}$ = 57 дБ.

Поверхностная изоляция 44 кг/м², общая толщина 250 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №17

Конструкция перегородки: 2 металлических профиля ПС 100/50, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 2x100 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 60 дБ, $R^{'}_{w}$ = 58 дБ.

Поверхностная плотность 48 кг/м², общая толщина 250 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №18

Конструкция перегородки: 2 металлических профиля ПС 50/50 с промежутком 50 мм, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 2x50 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 59 дБ, $R^{'}_{w}$ = 57 дБ.

Поверхностная плотность 44 кг/м², общая толщина 200 мм.

 

Звукоизоляция перегородки на металлическом каркасе №19

Конструкция перегородки: 2 металлических профиля ПС 75/50 мм с промежутком 50 мм, минераловатная плита «Акустик Баттс» плотностью 40 кг/м³ и толщиной 2x75 мм, гипсокартонные листы толщиной 12,5 мм по 2 с каждой стороны.

 

 

 

 

Индекс изоляции $R_{w}$ = 59 дБ, $R^{'}_{w}$ = 57 дБ.

Поверхностная плотность 46 кг/м², общая толщина 250 мм.