исследования 

13.05.2020 17:14

Среди вредных и опасных факторов воздействия на людей одними из существенных являются шум и вибрации, которые можно разделить на внешние и внутренние в зависимости от создаваемого их источника. Внешние шумы и вибрации создаются как правило работой транспорта, промышленных предприятий, машин и механизмов коммунальных служб и т.п. Внутренние шумы в зданиях обязаны своим происхождением, главным образом, процессам жизнедеятельности людей, а также работой инженерного оборудования зданий (лифтов, санитарно-технического и инженерного оборудования, системы вентиляции и кондиционирования воздуха, отопления и т.д.).

Изоляция от воздействий вибрации и шума является, как правило, комплексным процессом, который должен учитывать параметры, влияющие как на звукоизоляцию, так и на виброизоляцию. Более того, процессы звукоизоляции и виброизоляции достаточно сильно связаны между собой, и, например, оценку виброизолирующих качеств материала можно предварительно (но не в полной мере) оценить по его звукоизолирующим характеристикам.

Для виброизоляции помещений, различные технические агрегаты, в зависимости от их типа, размеров и количества генерируемых ими вибраций, устанавливаются на «плавающие» полы – железобетонную плиту, уложенную на слой какого-либо вибродемпфирующего материала, или на специальные виброизолирующие опоры.

Эффективность работы вибропоглощающих материалов оценивается коэффициентом потерь и модулем упругости, определенным в динамическом режиме работы (так называемый «динамический модуль упругости»). Считается, что значения коэффициента потерь должны быть не менее 0,1-0,2, а динамического модуля упругости – не ниже 10 МПа.

Вибропоглощающие материалы применяют в виде однослойных или многослойных покрытий. Различают три основных вида покрытий: жесткие, изготавливаемые из жестких пластиков, с модулем упругости от 600 до 5000 МПа и коэффициентом потерь до 0,55; армированные вибропоглощающие покрытия, изготавливаемые из слоя вязкоупругого материала с укладываемым на него тонким слоем металла, в результате чего заметно повышается коэффициент потерь; и мягкие вибропоглощающие покрытия, к которым относятся различные эластомерные материалы, которые, как правило, наиболее эффективны в области средних и высоких частот.

Вибродемпфирующие материалы, производимые компанией НТЦ Резина, относятся к «мягким» демпфирующим материалам.

Испытания по определению динамического модуля упругости и коэффициента потерь проводятся на специальном вибростенде в соответствии с ГОСТ 16297-80, на различных по толщине образцах вибродемпфирующего материала.

Динамический модуль упругости определяется по величине частоты колебаний, при которой амплитуда скорости колебаний образца с установленным на нем грузом становится наибольшей. Амплитуды колебаний стола вибростенда и груза, установленного на образец, определяются при помощи вибродатчиков.

 

Динамический модуль упругости Е_д вычисляют по формуле:

 

 

где    f – частота резонанса, Гц;

         М – масса груза, кг;

         h – высота образца под нагрузкой;

         F – общая площадь одновременно испытываемых образцов, м².

 

Коэффициент потерь энергии звуковых колебаний также определяют по результатам определения резонансной частоты системы: стол вибратора-образец-груз. При помощи датчиков определяют параметры вибраций – ускорение (скорость или смещение) и амплитуды ускорения стола и системы с грузом, м/с². Коэффициент потерь вычисляют по формуле:

 

 

где  а₁ - амплитуда ускорения, м/с  (или скорости, м/с, или смещения, м) столика вибратора при частоте колебания 5 Гц;

                     а₂ - амплитуда ускорения, м/с , груза (или скорости м/с, или смещения, м) при частоте резонанса  .

 

Важную роль в достижении высоких значений снижения уровня ударного шума играет, так называемая, резонансная частота системы, образуемой плитой пола (масса) и упругим изоляционным слоем (пружина). Хорошая изоляция достигается в тех случаях, когда частота резонанса лежит за пределами нормируемого диапазона частот (ниже 100 Гц) или вблизи этой границы. Значение резонансной частоты определяется отношением динамической жесткости прокладки S, МПа/м³ к поверхностной плотности плиты пола m кг/м².

Еще одним из важных показателей вибродемпфирующих свойств материалов является уровень изоляции ударного шума.

Уровень ударного шума - это уровень звукового давления в третьоктавных полосах частот, возникающего в приемном помещении при установке на плите перекрытия над этим помещением работающей стандартной специальной ударной машинки. При этом понятие ударного шума можно распространить и на шум, возникающий не только непосредственно под возбуждаемым перекрытием, но и на шум, обнаруживаемый в смежных по горизонтали или по вертикали помещениях (диагональная и горизонтальная передачи), например, шум, передающийся в квартиру с лестничной площадки.

Измерения уровней ударного шума служат не только для оценки изоляции ударного шума, но и характеризуют степень восприимчивости перекрытия ко всякого рода способам возбуждения в нем структурного шума (удары, падения предметов, хождения и т.п.). Уровни ударного шума, зафиксированные в приемном помещении, соотносят со стандартным звукопоглощением (А_о = 10 м²) и таким образом получают значения приведенного уровня ударного шума.

К показателям, необходимым для выбора достаточных средств защиты от воздействия ударного шума, относятся величина улучшения изоляции ударного шума покрытием пола ΔL_n и соответствующая ей величина индекса улучшения изоляции полом ΔL_nw. В первом приближении эта величина может быть определена весьма просто - как разность уровней ударного шума под перекрытием, определенных до и после укладки на него покрытия пола.

Для определения указанного индекса снижения ударного шума ΔL_nw фрагментом пола, на стандартизированную плиту перекрытия из железобетона толщиной 140 мм укладывают изоляционный слой требуемой толщины, а на слой укладывается стяжка пола различной толщины и объемной плотности. На элемент пола устанавливается ударная машина, производящая ударное воздействие на пол при помощи специальных молоточков определенной массы (0,5 кг) и падающих свободно с высоты 40мм. Под перекрытием фиксируются уровни ударного шума, возникающего при таком ударном воздействии L_n1. Затем эта же процедура повторяется при установке ударной машины непосредственно на плиту перекрытия L_n0.

Частотную характеристику снижения уровня ударного шума плавающих полов определяют:

 

ΔL_n=L_n0-L_n1, дБ,

 

где    L_n0 – уровень ударного шума под плитой перекрытия без пола;

         L_n1 – то же, но с «плавающим» полом.

Разность уровней ΔL_n позволяет получить частотную характеристику снижения уровня ударного шума «плавающим» полом, а в дальнейшем и индекс улучшения изоляции ударного шума «плавающим» полом ΔL_nw.

Международные стандарты и СТ СЭВ 4867-84 предусматривают более сложную процедуру определения индекса ΔL_nw. Смысл предлагаемой процедуры - добиться сравнимости результатов, получаемых при испытаниях одного и того же покрытия на различных перекрытиях. Это достигается пересчетом полученных результатов в результаты, которые могли бы быть получены на эталонном перекрытии.

 

Компания НТЦ Резина, как разработчик вибродемпфирующих материалов, для подтверждения качества выпускаемой продукции и в рамках разработки новых материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками, периодически проводит сертификационные испытания своих материалов в аккредитованных лабораториях, в частности в испытательной лаборатории акустических измерений НИИСФ.

Проведенные испытания неоднократно показывали, что материалы, производимые компанией НТЦ Резина, по своим динамическим характеристикам могут быть отнесены к классу звукоизоляционных прокладочных материалов, и в соответствии с принятой в ГОСТ 23499-79 «Материалы и изделия строительные звукопоглощающие и звукоизоляционные. Классификация и общие технические требования» классификацией, вибродемпфирующие пластины относятся к 3-ей группе звукоизоляционных материалов и изделий.

Индекс улучшения изоляции ударного шума плавающей стяжкой с поверхностной плотностью около 130 кг/м² уложенной по изоляционному слою из вибродемnфирующих пластин толщиной 4мм, составил 12 дБ, при толщине материала в 10 мм - 16 дБ., а при толщине 20 мм - 19 дБ.

Результаты одного из последних исследований приведены ниже.

 

Динамические характеристики вибродемпфирующих резиновых пластин

 

Коэффициент потерь звуковой энергии в вибродемпфирующем материале

 

Частотные характеристики снижения приведенного уровня ударного шума ΔL_n плавающей стяжкой с поверхностной плотностью около 130 кг/м², уложенной по звукоизоляционному слою из вибродемпфирующего материала

Также вибродемпфирующие материалы компании НТЦ Резина по своим акустическим показателям соответствуют требованиям СНиП 23-03-2003 «Защита от шума» (СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий»). Пластины резиновые вибродемпфирующие могут быть рекомендованы к применению в качестве звукоизоляционных прокладок в строительных конструкциях при устройстве плавающих фундаментов инженерно-технического оборудования зданий или при больших нагрузках на виброизолирующий слой.

Кроме исследования звукоизоляционных характеристик в лаборатории НИИСФ, вибродемпфирующие материалы компании НТЦ Резина испытывались в режиме динамического и статического нагружения в лаборатории ускоренных испытаний ООО «Ассоциация «Уплотнительная техника».

Испытания при динамическом нагружении показали стабильность свойства материалов при гармоническом нагружении усилиями 15000 Н/м² и 20000 Н/м², а также при импульсном нагружении усилиями в режимах 0 – 1500 кгс/см² и 0 – 2000 кгс/см².

Испытания при статическом нагружении показали стабильность свойств материала в диапазоне усилий сжатия от 1400 кг/см² до 14000 кг/см².

Установлена повышенная устойчивость вибродемпфирующих пластин к гармоническому, импульсному и статическому механическому нагружению – на всех этапах испытаний следов разрушения образцов не обнаружено.

Пластины резиновые вибродемпфирующие могут быть рекомендованы к применению в строительных конструкциях при устройстве фундаментов инженерно-технического оборудования или при больших нагрузках на виброизолирующий слой.

Исследования по ресурсу работоспособности (долговечности) показали, что в условиях строительства и эксплуатации объектов жилого, гражданского и промышленного назначения, долговечность вибролемпфирующих эластомерных материалов компании НТЦ Резина составляет не менее 50 лет, что вполне соответствует нормам, принятым в проектировании строительных объектов, а также при расчетах работоспособности различных производственных установок.

 

Все проводимые исследования во всех организациях всегда сопровождались выдачей компании НТЦ Резина сертификатов и заключений по проведенным исследованиям.