Звукопоглощающие материалы. 
Строительное материаловедение

Звукопоглощающие материалы разделяют по разным признакам: характеру поглощения звука, виду и технологии изготовления, характеру поверхности изделий, Все эти материалы обычно являются также отделочными, поскольку способствуют созданию внешней архитектурной выразительности помещений.

По характеру поглощения звука материалы разделяют на пористые, мембранные и перфорированные. Наиболее распространенными являются пористые. Звуковая энергия поглощается в этих материалах в основном за счет трения частиц воздуха в порах и капиллярах, весьма развитых и различных по диаметру. С повышением пористости увеличивается звукопоглощение, хотя имеется некоторый предел пористости (около 80%), выше которого звукопоглощение не возрастает и даже имеется тенденция к его снижению. Важен также размер диаметра пор. При малых размерах пор проникновение звуковой энергии в толщу материала затруднено, а звукопоглощение оказывается незначительным. Оптимальным может быть принят диаметр пор до 1 мм. При мембранном типе материала сила звука снижается вследствие затраты энергии на вынужденное колебание достаточно массивных и жестких мембран (плиты, фанерные листы, плотный картон, некоторые ткани и др.). Перфорированные панели и другие материалы имеют отверстия, в которых задерживается воздух, создающий тормоз на пути воздушного переноса звука, что создает лучший эффект звукопоглощения.

К звукопоглощающим материалам, отличающимся между собой внешним видом и технологией изготовления, относятся плитные, рулонные и комбинированные. По характеру поверхности изделий эти материалы разделяются на плиты с естественной фактурой, с порами и раковинами, с рифленой поверхностью, с перфорированной поверхностью, т. е. с отверстиями одного или разного диаметра, расположенными симметрично или бессистемно.

Независимо от разновидностей звукопоглощающего материала они имеют некоторые общие признаки. Их коэффициент звукопоглощения не должен снижаться ниже 0,20 при низких частотах звука и ниже 0,40 при средних частотах. Они должны быть достаточно огнестойкими, противостоять гниению и не должны выделять химических веществ и неприятного запаха. Их средняя плотность не должна быть выше 300—400 кг/м³. Немаловажное значение имеют декоративные свойства и цвет звукопоглощающих материалов, поскольку они, как правило, служат и для архитектурной отделки помещений (чем, кстати, существенно отличаются от других пористых материалов — теплоизоляционных). Эти материалы при выполнении своей основной функции — поглощение звука — реагируют на частотность его колебания. С увеличением частотности звукопоглощение пористым материалом увеличивается, а при низких частотах повышенный эффект приносят сплошные воздушные прослойки (зазоры) размером 7—10 см между стенками.

К сравнительно эффективным относятся акустические плиты на основе синтетических связующих и с применением в них волокнистых заполнителей — стеклянной и минеральной ваты. Эти плиты имеют габариты 500×500×20 мм и среднюю плотность до 140 кг/м³. Они покрыты сверху декоративным покровным слоем и обладают хорошими декоративными качествами. Их используют для облицовки потолков, вестибюлей, залов театров, концертных залов, радиостудий и помещений с большим шумовыделением. Коэффициент звукопоглощения в интервале частот от 500 до 2000 Гц составляет 0,40—0,47, а предел прочности при разрыве — 0,3—0,4 МПа.

Другой разновидностью акустических изделий служат: плиты из легких бетонов на основе неорганических вяжущих и с применением пемзы, керамзита, вспученного перлита или вермикулита и др.; плиты из фибролита средней плотности до 300 кг/м³ особенно при ширине стружки 2—3 мм; древесноволокнистые плиты двухслойные перфорированные при воздушном зазоре в конструкции 5 см и более; гипсовые плиты (перфорированные и сплошные), армированные стекложгутом или поливинилхлоридным шнуром; древесностружечные плиты, изготовленные из мелкой стружки на основе синтетических смол, и некоторые другие. Практическую пользу приносят акустические звукопоглощающие штукатурки (в 3—4 слоя) на основе белого портландцемента и с заполнителями в виде обожженной каолиновой крошки с размером зерен 1—3 мм, или тонкогранулированной минеральной ваты с гранулами 2—3 мм, или перлитового песка с размером зерен до 5 мм и насыпной плотностью 80—200 кг/м³. Эффективно выполняют функции звукопоглощения конструкции из пористых волокнистых материалов, покрытых различными тонкими перфорированными листами и сетками. Перфорация в плитах и листах может быть сквозной и несквозной в зависимости от типа и назначения конструкций.

Широкой гаммой цветов обладают плиты «Силакпор», что вносит разнообразие в интерьеры помещений. Эти плиты изготовляют из легковесного ячеистого бетона (газои пенобетона) специальной структуры. Они могут быть с продольной щелевой перфорацией и без перфорации. Их средняя плотность 300—500 кг/м³, а коэффициент звукопоглощения в диапазоне 200—400 Гц составляет от 0,3 до 0,8. Хорошими эксплуатационными и архитектурными свойствами обладают плиты из газосиликата размером 750×350×25 мм. При их изготовлении компоненты (известь, песок, вода и красители) смешивают, раствор заливают в формы, изделия запаривают в автоклавах, после чего их фрезеруют и калибруют. Следует отметить, что эффективность звукопоглощающих материалов становится высокой, если коэффициент звукопоглощения больше 0,6, и средней, если этот коэффициент находится в пределах 0,4—0,6.

Высокой эффективностью отличаются акустические плиты «Акмигран» и «Акминит» средней плотностью 350—400 кг/м³, а также гипсовые перфорированные плиты (с несквозной перфорацией) для подвесных потолков.

Плиты «Акмигран» изготовляют из минеральной или стеклянной ваты (гранулированной) на связке из смеси крахмала, бентонита и карбоксилметилцеллюлозы. После формования и сушки поверхности плит отделывают.

Плиты «Акминит» имеют тот же состав, что и плиты «Акмигран», но вместо бентонита используют каолин, литопон (смесь сернокислого бария и сернокислого цинка как пигментирующая добавка) и поливинилацетатную эмульсию. Плиты изготовляют методом отливки смеси в формы, в которой имеются гранулированная минеральная вата и раствор крахмального связующего. Формы высушивают в сочетании с вакуумированием, механически обрабатывают и окрашивают.

Плиты «Акмигран» и «Акминит» имеют коэффициент звукопоглощения от 0,4 до 0,8 в интервале 200—2000 Гц. Перфорация плит увеличивает звукопоглощаемость на 10—20% при частотах 200—1000 Гц. Следует отметить, что применение плит «Акмигран» и «Акминит» возможно только при влажности до 70%, иначе крахмальное связующее набухает. Полимерные добавки повышают водоустойчивость, но не делают его водостойким. Увлажнение этих материалов снижает показатели звукопоглощающих свойств. Габариты плит — 300×300×20 мм. Лицевая (окрашенная) сторона плит имеет фактуру, т. е. отделку в виде неправильных трещин или каверн, которые имитируют поверхность выветрившегося известняка. Плиты крепят с помощью металлических профилей или специальной мастики.

Большой звукопоглощающий способностью обладают асбестоцементные акустические экраны, перфорированные круглыми или щелевыми сквозными отверстиями, для подвесных потолков или стен в шумных помещениях. Они обладают высокой механической прочностью, огнестойкостью, долговечностью, гигиеничностью, экономичностью.

Рис. 14.1. График звукопоглощающей способности асфальтобетона.

При особой форме пустот в виде резонаторов (полостей с узкой горловиной) роль звукопоглощающего и вместе с тем конструктивного материала может выполнять пустотелый глиняный кирпич, коэффициент звукопоглощения которого может. составлять до 0,8.

Из других материалов следует отметить хорошие звукопоглощающие свойства асфальтобетона (рис. 14.1), особенно с пористой структурой, что важно учитывать при борьбе с городским шумом, в цехах заводов и т. п.