SZCZEGÓŁY KONSTRUKCYJNE A IZOLACYJNOŚĆ AKUSTYCZNA PŁYT 1. Modyfikacja konstrukcyjna paneli kompozytowych

Możliwość modyfikacji konstrukcyjnej samej płyty pod kątem poprawy jej właściwości akustycznych jest dość ograniczona. Próba zmniejszenia sztywności połączenia występującego pomiędzy okładzinami a rdzeniem, poprzez wprowadzenie po jednej stronie elastycznej wkładki EPDM pomiędzy rdzeniem a okładziną (płyta MOW4), nie przyniosło znaczącego efektu (rys. 4).

Wniosek ten dotyczy pojedynczych płyt oraz różnych badanych układów podwójnych [9].

Również gęstość pianki stosowanej do wykonania rdzenia tylko w niewielkim stopniu wpływa na właściwości akustyczne płyty, związana z gęstością sztywność pianki wpływa głównie na położenie częstotliwości koincydencji.

0 10 20 30 40 50

50 80 125 200 315 500 800 1250 2000 3150 5000

R[dB]

f[Hz]

Płyta MOW4A mała Płyta MOW2A mała

Rys. 4. Modyfikacja konstrukcyjna płyty, porównanie wyników badań pojedynczych płyt MOW4 i MOW2

Także zwiększenie grubości rdzenia, a przez to całkowitej grubości płyty, podobnie jak w przypadku typowych płyt warstwowych, nie przynosi pozytywnych skutków akustycznych, grubsze płyty mogą mieć nawet mniejszą izolacyjność akustyczną [2]. Korzystny efekt daje natomiast zwiększenie grubości samych okładziny, jednak prowadzi to jednocześnie do zwiększenia ciężaru całego elementu.

W przypadku przegród podwójnych modyfikacja konstrukcyjna zmierzająca do poprawy parametrów akustycznych może polegać na zastosowaniu niesymetrycznych układów mieszanych poprzez różnicowanie grubości płyt w obu warstwach lub zastosowanie płyt o różnej budowie np. różnej sztywności rdzenia. W układach mieszanych, w których zastosowano płyty o różnej grubości lub płyty o różnej gęstości (sztywności) rdzenia łagodniej przebiega obniżenie izolacyjności akustycznej w rejonie częstotliwość koincydencji (rys. 2, 3), co jednak, ze względu na inne efekty związane z tym układem konstrukcyjnym, w rozpatrywanych przypadkach ostatecznie nie wpłynęło korzystnie na wartości wskaźników jednoliczbowych.

4.2. Sztywność zamocowania płyty na obwodzie

Duży wpływ na właściwości akustyczne lekkich elementów budowlanych ma sztywność zamocowania krawędzi płyty na obwodzie [10]. Efekt ten można zaobserwować również w przypadku omawianych paneli kompozytowych, co ilustruje zestawienie wyników badania pojedynczej płyty zaraz po jej zamontowaniu w otworze badawczym (mokra zaprawa, krawędź swobodna nie usztywniona) oraz po stwardnieniu zaprawy i usztywnieniu krawędzi (rys. 5).

Obniżenie izolacyjności akustycznej w zakresie średnich częstotliwości na skutek sztywnego zamocowania krawędzi jest bardzo wyraźne. Analogiczny efekt występował po zwiększeniu

sztywności zamocowania płyty za pomocą drewnianych klinów rozmieszczonych równomiernie na całym obwodzie [9].

W przypadku układów podwójnych, zwłaszcza bez wypełnienia materiałem dźwiękochłonnym, usztywnienie zamocowania krawędzi płyty również powoduje pewne obniżenie izolacyjności akustycznej w zakresie średnich i wysokich częstotliwości oraz spadek wskaźników jednoliczbowych, który w badanych przypadkach wynosił ok. 2dB. W układach podwójnych wypełnionych materiałem dźwiękochłonnych efekt ten jest łagodniejszy.

0 10 20 30 40 50

50 80 125 200 315 500 800 1250 2000 3150 5000

R[dB]

f[Hz]

MOW4B mała MOW4B mała, po stwardnieniu zaprawy

Rys. 5. Wpływ sztywności zamocowania krawędzi płyty na jej izolacyjność akustyczną.

4.3. Dylatacja w przegrodach podwójnych

W warunkach rzeczywistych podwójne układy ścienne mogą być wykonane z pełną dylatacją na całym obwodzie, taka sytuacja występuje np. w przypadku zabudowy mieszkaniowej szeregowej czy bliźniaczej. Obie warstwy ściany są wówczas wykonane po obu stronach dylatacji, dzięki czemu są od siebie pod względem akustycznym całkowicie odseparowane, nie występują mostki akustyczne.

0 10 20 30 40 50 60 70

50 80 125 200 315 500 800 1250 2000 3150 5000

R[dB]

f[Hz]

2xMOW4, pustka 30m m

2xMOW4, pustka 30m m (bez dylatacji)

Rys. 6. Wpływ oddylatowania płyt na izolacyjność akustyczną ściany, układ podwójny bez wypełnienia

Jednak w praktyce, zwłaszcza w budownictwie wielorodzinnym, częściej występuje sytuacja, w której przegrody podwójne są mocowane na obwodzie do wspólnych elementów konstrukcyjnych tj. stropów i ścian poprzecznych. Stopień połączenia krawędzi obu warstw

Właściwości akustyczne paneli kompozytowych oraz perspektywa ich zastosowania… 145 przegrody na obwodzie za pośrednictwem obramowania ma istotny wpływ na uzyskiwaną izolacyjność akustyczną, jest zależny od stosunku masy powierzchniowej samych płyt do masy elementów konstrukcyjnych, do których są zamocowane. Wpływ ten można zilustrować porównując wyniki badań uzyskane dla tej samej próbki zamontowanej dwoma sposobami tj. obie warstwy ściany są rozdzielone, zamontowane „okrakiem” na dylatacji, oraz obie warstwy są po tej samej stronie dylatacji we wspólnym obramowaniu (rys. 6).

Wpływ powiązania na obwodzie obu warstw lekkiej ściany z paneli kompozytowych jest szczególnie wyraźny w przypadku przegród z pustką powietrzną, bez wypełnienia wełną mineralną. Pomimo, że ściana stanowiska badawczego w laboratorium miała bardzo dużą masę w porównaniu do masy badanej przegrody, była wykonana z cegły silikatowej grubości 25 cm, powiązanie obu warstw spowodowało znaczący spadek izolacyjności akustycznej (rys.6).

Po wypełnieniu przestrzeni pomiędzy płytami materiałem dźwiękochłonnym obniżenie izolacyjności jest już znacznie łagodniejsze, a przy większym odstępie między obiema warstwami ściany prawie niezauważalne.

5. PODSUMOWANIE

Izolacyjność akustyczna pojedynczych przegród wykonanych z paneli kompozytowych jest stosunkowo słaba, występuje wyraźna analogia do stosownych w budownictwie przemysłowym płyt warstwowych z okładzinami wykonanymi z blachy profilowanej

Układy stropowe z podłogą i podwieszonym sufitem mogą osiągać stosunkowo dobrą izolacyjność akustyczną. Rozwiązania, w których elementem nośnym są płyty kompozytowe natomiast rolę izolacji akustycznej przejmują warstwy wykończeniowe mogą być obiecujące.

Tego typu rozwiązania są stosowane również obecnie np. w przypadku różnego rodzaju stropów masywnych, gdzie w zakresie dźwięków uderzeniowych konieczne jest stosowanie pływającej podłogi lub innego układu podłogowego zwiększającego izolacyjność akustyczną samej płyty.

Małe elementy kompozytowe, zwłaszcza zastosowane w układach podwójnych z wełną mineralną, w porównaniu z dużymi przegrodami o takiej samej konstrukcji wykazują wyższą izolacyjność akustyczną w zakresie niskich częstotliwości i wyższe wartości wskaźników jednoliczbowych. Modyfikacja konstrukcyjna przegród wykonanych z paneli kompozytowych może polegać na podziale całej przegrody na mniejsze elementy stosując np. żebra lub usztywnienia. Możliwe jest także wykorzystanie mniejszych płyt tylko jako elementy wypełniające konstrukcję szkieletową wykonaną z innego materiału.

Próby modyfikacji konstrukcyjnej samej płyty pod względem akustycznym nie przyniosły pozytywnych efektów. Wprowadzenie elastycznej wkładki EPDM, zwiększenie grubości płyty, czy też zmiana gęstości i sztywności pianki rdzenia tylko w niewielkim stopniu wpływa na jej właściwości akustyczne. Z kolei warunki zamocowania płyt na obwodzie, dylatacja w układach podwójnych i sztywność zamocowania krawędzi, mają istotny wpływ na izolacyjność akustyczną.

Badania właściwości akustycznych elementów kompozytowych nie były wcześniej prowadzone, lub rezultaty takich badań nie zostały rozpowszechnione. Uzyskane wyniki pozwalają na ocenę możliwości zastosowania tego typu materiałów w budownictwie, oraz wskazanie ewentualnego zakresu tego zastosowania i kierunków dalszych badań.

Piśmiennictwo

[1] J. Nurzyński Experimental study on the sound insulation of composite panels intended for se in a building. Internoise 2010. 39^th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering. Noise and Sustainability. Proceeding, Lisbon, Portugal, 13-16 June, 2010. Lisboa: Sociedade Portuguesa de Acustica, 2010.

[2] Nurzyński J., Poneta P. Izolacyjność akustyczna paneli kompozytowych określona w yniku badań. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiskowa 2011, nr 276, z.58, nr 3/2011/3, s.115-122. 2011.

[3] InnoVida Panels, Composite Structural Insulated Panels (CSIPs). Quality manual, standards for construction of house. http://www.innovida.com/innovidapanels.asp

[4] Marek KAPROŃ, Roman GAJOWNIK, Sebastian WALL, Przyszłość eurokodów w Polsce – nowe kierunki rozwoju. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 276 Budownictwo i Inżynieria Środowiska z 58 (3/11/I) 2011, pp. 101-114.

[5] PN-EN ISO 140-1;1999 Akustyka. Pomiar izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowanych. Wymagania dotyczące laboratoryjnych stanowisk badawczych bez przenoszenia bocznego.

[6] PN-EN 20140-3;1999 Akustyka. Pomiar izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowanych. Pomiary laboratoryjne izolacyjności od dźwięków powietrznych elementów budowlanych.

[7] PN-EN ISO 717-1Akustyka. Ocena izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Izolacyjność od dźwięków powietrznych.

[8] PN-B-02151-3 Akustyka Budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach. Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych.

[9] Praca ITB NA-55/2009 (2.5.1.13) ManuBuild, Otwarty system budownictwa, zagadnienia akustyczne. Sprawozdanie 2009.

[10] Nurzyński J. Acoustic performance of lightweight plasterboard walls, empirical study on the effect of plasterboard fixing conditions in P. Fazio, H. Ge, J. Rao, G. Desmarais.

Research in Building Physics and Building engineering. Taylor & Francis/Balkema GB 2006, pp 819-826.

ACOUSTIC PERFORMANCE OF COMPOSITE PANELS AND THEIR POSSIBLE