Дан обзор существующих строительных пористо-волокнистых звукоизоляционных материалов и изделий на основе минеральной ваты, стеклянного, базальтового и кремнеземистого волокна, асбеста, гипса, портландцемента, древесных композитов. Рассмотрена классификация материалов и их ассортимент. Приведена информация о применении материалов в акустических конструкциях, их стоимость, способы крепления и установки. По мере улучшения качества жилья проблема звукоизоляции становится наиболее актуальной. Число бытовой техники в квартирах неуклонно растет. Звуковая аппаратура становится все более мощной, что существенно повышает шумовой уровень в помещении. Кроме того, низкое качество строительства не всегда обеспечивает нормативные показатели шумовой нагрузки. Звукоизоляционным называется материал, обладающий вязко-упругими свойствами и динамическим модулем упругости не более 15 МПа [1]. Материалы, производимые в виде рулонов или плит, используются в конструкциях межэтажных перекрытий, во внутренних стенах и перегородках, а также как виброизоляционные прокладки под машины и оборудование и применяются с целью улучшения изоляции звука [2, 3, 4]. Акустические строительные материалы подразделяются по следующим основным признакам [1]: по форме: штучные, рулонные (маты, холсты, полосовые прокладки), рыхлые и сыпучие (вата минеральная и стеклянная, минеральные пористые заполнители); по жесткости (величине относительного сжатия): мягкие, полужесткие, жесткие, твердые; по горючести: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. По структурным признакам данные виды изделий разделяются на пористо-волокнистые (из минеральной и стеклянной ваты), пористо-ячеистые (из ячеистого бетона и перлита), пористо-губчатые (пенопласты, резины). Ассортимент пористо-волокнистых звукоизоляционных изделий на рынке России и за рубежом представлен минераловатными плитами на синтетическом связующем. Минераловатные изделия изготавливают в виде мягких и полужестких плит плотностью 50 – 150 кг/м3. Связующими служат полимеры: фенолоформальдегиды, мочевиноформальдегиды, а также поливинилацетат [5]. В Финляндии производят материал «Акустокарху» толщиной 10–30 мм, объемной массой 75–150 кг/м3. Изделия облицовывают войлоком, облицовочной тканью или без облицовки. Данный вид материала является также и теплоизоляционным [6]. Для производства минеральной ваты используют шихту из различных сырьевых материалов: горные породы (гранит, диабаз, эффузивы, сланцы, доломит, известняк, диатомит и другие), доменные шлаки (кусковые и огненно-жидкие), бой глиняного и силикатного кирпича, мергель. Шихту расплавляют в ванных печах и формируют вату при помощи дутьевого метода. Плиты получают конвейерным методом путем обработки минеральной ваты водными растворами связующего с последующим уплотнением и отверждением полимера в конвейерном сушиле и разрезкой на размеры. Минераловатные плиты на битумном связующем изготавливают обработкой минеральной ваты в момент ее образования расплавленным диспергированым битумом. Затем получившийся ковер уплотняют до войлока. Содержание битума в расплаве – от 2 до 6 %. Мягкие плиты выпускают в виде рулонов длиной 1 – 3 м, шириной 0,375 – 1,25 м и толщиной 0,03 – 0,06 м с показателем предела прочности при разрыве от 5Ч10-3 до 8Ч10-3 МПа и плотностью 100 и 150 кг/м3. Полужесткие плиты выпускают размером 1х0,5х(0,5–0,8) м, плотностью 250 – 400 кг/м3. Жесткие плиты на битумном связующем имеют такую же плотность, но размеры – 1х0,5х(0,04–0,06) м и предел прочности при изгибе – не менее 0,11 – 0,14 МПа. Плиты на крахмальном связующем изготавливаются из расплава, который при помощи центрифугальной чаши, вращающейся с частотой 1000 об/мин, раздувается в минеральную вату кольцевой дутьевой головкой. Связующее, состоящее из мазута, горячей воды, крахмала и парафина, распыляется на минеральный ковер. Полученный пропитанный материал подпрессовывается и подвергается обработке острым паром, сушке и резке. Объемная масса получаемых плит – от 100 до 150 кг/м3 [7]. Для звукоизоляции используются также стекловолокнистые изделия (вата, маты и полосы) на синтетическом связующем и без него, которые прошиваются или проклеиваются. Из штапельного стеклянного волокна длиной 20 – 40 см и толщиной (8 – 20)Ч10-6 м получают плиты с применением полимерных связующих. Маты и плиты выпускают плотностью 20 – 250 кг/м3, толщиной от 10 до 50 мм. Повышение тонкости стеклянного волокна увеличивает звукоизоляционные свойства материалов [5]. ЗАО «Акустические материалы и технологии» (г. Москва) выпускает на основе стеклохолста и битумного связующего звукоизоляционный рулонный материал «Шуманет-100» с показателем индекса изоляции ударного шума 23 дБ, толщиной 3 мм, размером 15,0Ч1,0 м. Масса рулона составляет 19,5 кг, поверхностная плотность – 1,3 кг/м2, прочность на разрыв вдоль полотна – 170 Н. Индекс снижения уровня динамического шума под паркетной доской в конструкции «плавающего пола» составляет 18 дБ. Цена за 1 м2 – 3,25 , за рулон – 48,75 . Применяют «Шуманет-100» в качестве упругого слоя в конструкциях звукоизоляционных полов: поверх плит железобетонных перекрытий; под фанеру при укладке штучного паркета или под паркетную доску; между лагами и плитой перекрытий в конструкциях деревянных полов; под балки деревянных перекрытий в местах опоры на стены [8, 9]. Фирма выпускает также звукоизоляционные плиты из стеклянного штапельного волокна «Шумостоп-С2» и «Шумостоп-С5». Различие материалов в толщине у марки С2 составляет 20 мм, у С5 – 50 мм. Плиты «Шумостоп-С2» имеют следующие технические характеристики: размер плиты – 1250х600 мм, плотность – около 60 кг/м3, индекс снижения уровня ударного шума –не менее 42 дБ, индекс дополнительной изоляции воздушного шума – не менее 3 дБ, цена за 1 м2 – 3,5 . Применяют материал в конструкциях звукоизоляционных полов с повышенными требованиями к изоляции ударного шума в качестве упругого слоя поверх плит перекрытия, по которому выполняется армированная стяжка толщиной не менее 60 мм [8, 10]. Звукоизоляционные материалы изготавливают и из базальтового штапельного волокна, рулонного прошивного базальтового материала РПМБ-С и РПМБ-К, рулонного офактуренного материала базальтового РОМБ [11]. Достоинством данного вида материалов является их экологическая безопасность, негорючесть, хорошие звукоизоляционные свойства. Недостатком – высокая стоимость, большие энергетические затраты на плавление базальта и производство штапельного супертонкого волокна. Изделия на минеральной основе – асбестовые материалы –выпускаются в виде плит и матов из асбестового волокна с добавкой вяжущего (цемента или жидкого стекла). Толщина асбестовых плит составлет 15 – 40 мм, матов – до 80 мм [5]. Из кремнеземного волокна изготавливают маты «Вибросил-К» (ЗАО «Акустические материалы и технологии», г. Москва), которые используются при монтаже перегородок на каркасной основе, панелей ЗИПС (рис. 1) для снижения передачи структурного шума. Кроме этого, волокно является огнестойкой теплоизоляцией при устройстве каминов, печей, труб и т. д. Применяется в качестве прокладочного материала в конструкциях деревянных перекрытий и полов для снижения передачи ударного и структурного шума. Характеристики материала: диаметр волокна – (6 – 9)Ч10-6 м, толщина мата – 6 мм, размер рулона – 30х0,92 м, плотность – 130 кг/м3, индекс снижения уровня ударного шума в конструкциях «плавающего» пола под стяжкой поверхностной плотностью 120 кг/м2 – не менее 27 дБ, рабочая температура – до 1200 0С, цена за 1 погонный метр – 8,5 [12]. На основе минерального сырья получена также композиция [13] из портландцемента и эмульсии синтетической смолы (сополимера этилена и винилацетата), взятых в равных пропорциях. К ним добавляли наполнитель (кварцевый песок или доменный шлак). Слой полимерцементной композиции толщиной 3 – 7 мм поглощает звук в диапазоне частот 125 – 4000 Гц, снижая шумы на 25 – 49 дБ. На основе древесных композитов разработаны составы, которые содержат вспененное гипсовое вяжущее. Материал обладает звукоизолирующими свойствами, но имеет низкую водостойкость, поэтому используется с изоляционным слоем или внутри помещений. Существуют материалы на основе асбеста и опилок, стружек или древесных частиц, прошедших через сито 10х10 мм. Соотношение гипса и опилок составляет 1:4 по объему, гипс применяется без вспенивания. Плотность материала составляет 650 – 850 кг/м3, прочность при сжатии – 2,0 – 3,5 МПа. Для звукоизоляции также используются двух- и трехслойные древесно-опиловочные пористые плиты. Композицию составляют опилки хвойных пород, карбамидный олигомер и отвердитель. Расход связующего составляет 8 % от массы сухих компонентов. Смесь формируется послойно в ковер, уплотняется и подвергается горячему прессованию при удельном давлении 1,5 МПа. При этом образуются плиты толщиной 40 мм, плотностью 500 кг/м3, прочностью при изгибе – 2,0 – 2,5 МПа. Материал обладает тепло- и звукоизоляционными свойствами [14]. Для дополнительной звукоизоляции возможно применение различных конструкций. Так, ООО «Акустические материалы и технологии» (г. Москва) выпускает панель дополнительной звукоизоляции ЗИПС-7-4, которая представлена на рисунке. Она состоит из комбинации плотных (гипсоволокнистый лист) и легких слоев (минеральная или стеклянная вата) различной толщины. Панель может иметь от двух до шести слоев и толщину от 40 до 130 мм. Новым решением в конструкции является отсутствие каркаса. Звукоизолирующая способность конструкции при низких частотах (до 250 Гц) составляет 32,9 – 51,7 дБ, при средних (500 – 1000 Гц) – 58,1 – 68,9 дБ, при высоких частотах (2000 – 5000 Гц) – 74,1 – 80,5 дБ. При этом толщина конструкции составляет 70 мм, поверхностная масса – 40 кг/м2. При размере плиты 1500х500 мм стоимость 1 м2 звукоизолирующего материала составляет 27,0 , панели – 20,25 [8, 15]. На основе гипса авторами [16] предложена легкая, тонкая звукоизолирующая панель, исключающая возможность резонансного пропускания в области низких частот и проявления эффекта совпадения в области высоких частот. Панель включает две пластины из гипса, цемента или фанеры, между которыми находится слой пенопласта (на основе акриловой смолы, поливинилхлорида, полиуретана и др.), который содержит в своем составе порошкообразный материал с акустической способностью (тальк, слюда, каолин и др.). При изготовлении панели полимер смешивают в водной эмульсии с порошковым ингредиентом. Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что материалы очень широко представлены на отечественном рынке и за рубежом. Предлагается и большой выбор материалов для конкретного вида акустической защиты и декоративной отделки помещений. Вместе с тем, минеральные волокна различной природы не горючи (кроме тех, в состав которых входит органическое связующее: битум, полимеры, органические клеи на природных и синтетических полимерах), высокоэффективны при использовании в качестве звукоизоляции. Но применение этих видов строительных материалов ограничивается очень высоким коэффициентом влагопоглощения, высокой гигроскопичностью, что при работе в регионах с влажным климатом резко снижает эксплуатационные характеристики.
Библиографический список: 1. ГОСТ 23499-79. Материалы и изделия строительные звукопоглощающие и звукоизоляционные. Классификация и общие технические требования. – М.: Изд-во стандартов, 1979. – 6 с. 2. Акустическая энциклопедия // http://www.acoustic.ru/glossary/glossary_2.shtml. 3. Мифы звукоизоляции // http://www.acoustic.ru/articles/articles_3. shtml. 4. Акустика офисов // http://www.acoustic.ru/articles/articles_1.shtml. 5. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. – М.: Стройиздат, 1986. 688 с. 6. Пискарев В.А. Декоративно-отделочные строительные материалы. – М.: Высшая школа, 1977. 213 с. 7. Горяйнов К.Э. Технология производства полимерных и теплоизоляционных изделий. Учебник для вузов / К.Э. Го-ряйнов, В.В. Коровникова. – М.: Высшая школа, 1975. 206 с. 8. Материалы для акустического оформления помещений. Прайс-лист // http://www.acoustic.ru/price.shtml. 9. «Шуманет-100» – стеклохолст Velimat-LB 230 с односторонним битумным покрытием // http://www.acoustic.ru/catalogue/shumanet_100.shtml. 10. «Шумостоп-С2». Плиты звукоизоляционные из стеклянного штапельного волокна // http://www.acoustic.ru/catalogue/shumanet_р60.shtml. 11. ГОСТ 4.209-79. Материалы и изделия звукопоглощающие и звукоизоляционные. Номенклатура показателей. – М.: Изд-во стандартов, 1979. 6 с. 12. «Вибросил-К» – иглопробивные огнестойкие маты из кремнеземного волокна // http://www.acoustic.ru/catalogue/shumanet_1200.shtml. 13. Заявка 60-33246 Япония, МКИ С 04 В 28/02, С 09 В 5/00. Звукоизоляционная полимерцементная композиция / Токуда Хидзо, Накадзима Нобухиса, Матида Кинъя, Цутия Масаёси (Япония). 14. Хрулев В.М. Технология и свойства композиционных материалов для строительства. Учеб. пособие для строит.-технол. спец. вузов. – Уфа: ТАУ, 2001. – 168 с. 15. Новые конструкции для дополнительной звукоизоляции помещений / А.Я. Лившиц, А.Г. Богания // http://www.acoustic.ru/articles/articles_4. shtml. 16. Заявка 3247546 Япония, МКИ5 С 04 В 32/00, В 32 В 5/18. Звукоизолирующая панель / Умэока Кадзуаки, Окидаира Юдзо, Окудзава Масаюки, Курихара Йоситака, Накаи Такаси, Ямада Вакио (Япония).
И.А. ХРИСТОФОРОВА, докторант, канд. техн. наук, доцент А.И. ХРИСТОФОРОВ, доктор техн. наук, профессор
