Акустические материалы. Назначение, основные свойства, применение

Звук – волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц упругой среды. Шум – совокупность многочисленных звуков, быстро меняющихся по частоте и силе. По назначению акустические материалы делят на звукоизоляционные и звукопоглощающие.

1) Звукоизоляционные материалы и изделия применяют в виде прокладок и прослоек в перекрытиях, во внутренних и наружных ограждениях и других частях зданий с целью гашения ударных шумов, передаваемых через перекрытие (хождение по полу), вибрации (работы машин). Звукоизоляционные материалы бывают: пористо-волокнистой структуры (на основе мин. ваты, стекловаты, асбестового и др. видов волокон); пористо-зубчатой структуры (на основе пластмасс и различного вида резины);сыпучие естественного и искусственного происхождения (песок, шлак)

По величине относительного сжатия под нагрузкой различают звукоизоляционные материалы: жесткие, полужесткие и мягкие.

Основной расчетной характеристикой, по кот. определяют условия применения их в конструкциях, явл. динамический модуль упругости. По этой величине звукоизоляционные материалы деля на три группы: 1ая группа – динамич. модуль упругости меньше 1МПа, 2ая группа – 1-5МПа, 3я группа – 5-15МПа. Для гашения и локализации вибраций применяют вибропоглощающие материалы - поливинилхлоридные и полиэтиленовые жесткие и мягкие листовые материалы, листовую резину и др.

Звукоизоляционно - прокладочные материалы применяют для сплошных прокладок по полы (маты, плиты), для полосовых прокладок в конструкциях перекрытий обычного типа (плиты древесноволокнистые, асбестоцементные) и раздельного типа (пакеты из асбестового картона).

2) Звукопоглощающие материалы и изделия. Звукопоглощающими наз. материалы, применяемые для внутренней отделки помещений с целью улучшения акустических свойств последних. Основной целью применения звукопоглощающих материалов явл. снижение слышимых шумов в промышленных и общественных зданиях. Звукопоглощающие материалы по характеру поглощения звука делят на:

ª пористые с твердым скелетом (в них звук поглощается в рез. вязкого трения в порах, при этом звуковая энергия переходит в тепло);

ª пористые с гибким скелетом (в них кроме резкого трения в порах возникают релаксационные потери, связанные с деформацией нежесткого скелета);

ª панельные материалы и конструкции (их звукопоглощение обусловлено активным сопротивлением системы, совершающей вынужденные колебания под действием падающей звуковой волны).

Звукопоглощающие материалы по структуре различают: пористо-зернистые, пористо-волокнистые и пористо-губчатые, а по степени твердости скелета их делят на мягкие, полужесткие и жесткие.

В ограждающих конструкциях звукопоглощающие материалы применяют в виде однослойного однородного материала с офактуренной поверхностью, многослойного пористо-волокнистого с жестким перфорированным покрытием, а также в виде штучных материалов, разнообразных размеров и формы, однослойных и многослойных.

Для усиления поглощения звуковой энергии материалы перфорируют.

64) Асбестоцементные изделия. Сырье, технология производства, виды а/с изделий. Асбестоцементом наз. искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания смеси цемента (85%), асбеста (15%) и воды. Цементный камень хорошо работает на сжатие, плохо на растяжение. Введение небольшого количества тонковолокнистого асбеста изменяет фмзико-механические свойства цементного камня. Такой камень обладает высокой прочностью, огнестойкостью, долговечностью, малыми: водопроницаемостью, теплопроводностью и электропроводностью, но хрупок и подвержен короблению при изменении влажности.

Асбестом наз. природные тонковолокнистые неорганические массы, состоящие из водных или безводных силикатов магния или кальция и натрия. Хризотил-асбест: 3MgO*2SiO₃*2H₂O.

Основы производства: При механической обработке асбест легко расщепляется на тонкие волокна, обладающие гибкостью и высокой механической прочностью, несгораемостью. В расщепленном состоянии асбест легок, имеет малую теплопроводность, хорошо сопротивляется щелочам, но не стоек в кислотах. В рез. распушки асбеста резко возрастает поверхность его волокон, поэтому асбест обладает высокой адсорбционной способностью по отношению к цементу.

При смешивании асбеста с ПЦ и водой волокна асбеста равномерно распределяются в массе цемента, при этом отдельные волокна оказываются окруженными цементным тестом. Большое влияние на качество продукции оказывает длина волокон асбеста: чем больше средняя длина волокон, тем выше сорт асбестоцементного изделия. В качестве вяжущего при изготовлении асбестоцементного изделия используют спец. ПЦ для асбестоцементных изделий. для такого цемента характерно: 1) быстрое нарастание прочности; 2) В нем не должно быть мин. добавок (кроме гипса). Технология производства: 1) Распушка асбестового волокна; 2) Смешение его с водой; 3) Формование на листоформовочной машине; 4) Раскрой отформованных изделий; 5) Их твердение. Дополнительные операции: 1) Прессование – для улучшения свойств плоских листов; 2) Волнировка – для получения волнистых листов.

Твердение происходит в естественных условиях или в автоклавах. Для изготовле­ния асбестоцементных изделий применяют способы формования: 1) Мокрый; 2)Сухой; 3) Полусухой. Распушают асбест в присутствии воды на бегунах, затем тщательно смешивают с цементом и большим количеством воды в спец. машинах – галлендорах, до образования водной суспензии. Формование производят на листо- и трубоформовочных машинах.

Асбестоцементные заводы выпускают: плитки кровельные плоские, листы кровельные, листы облицовочные плоские, трубы водопроводные, канализационные и др., волнистые листы. Свойства асбестоцементных изделий:

1)Высокая сопротивляемость разрыву, изгибу, сжатию. Прессованные асбестоцементные изделия имеют больший предел при растяжении/сжатии, изгибе.

2) Асбестоцемент легко пилится, сверлится и шлифуется.

3) Изделия из асбестоцемента обладают высокой морозостойкостью и водонепроницаемостью, под влиянием влаги не коррозируют, поэтому могут применяться без окраски.

4) Асбестоцемент обладает высокими электроизоляционными свойствами.

5) Асбестоцементные трубы почти не проницаемы при транспортировании газа.

Недостатками асбестоцементных изделий явл. малое сопротивление удару и коробление.

65) Легкий бетон, его виды. Виды пористых заполнителей. Свойства и применение легких бетонов. Классификация лёгких бетонов:

I. По виду крупного пористого заполнителя:

1)керамзитобетон, 2)шлакобетон, 3)пемзобетон и т.д.

II. По структуре: 1) Обыкновенный лёгкий бетон изготовляют из вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителя при полном заполнении р-ром пустот между зёрнами крупного заполнителя. 2)Малопесчаный лёгкий бетон – пустоты между зёрнами крупного заполнителя лишь частично заполнены р-ром. 3) Беспесчаный (крупнопористый) – зёрна крупного заполнителя покрыты тонким слоем цементного теста, а межзерновое пространство остаётся свободным. 4) Порисованные лёгкие бетоны изготавливаются из вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителя и порообразователя, кот. повышает пористость цементного р-ра и понижает среднюю плотность бетона.

III. По назначению: 1) Теплоизоляционные – применяются для изготовления теплоизоляционных плит, средняя плотность таких бетонов от 500 кг/м³. 2) Конструктивно - теплоизоляционные – применяются в несущих и самонесущих ограждающих конструкциях, средняя плотность=500-1400 кг/м³. 3) Конструктивные легкие бетоны – исп. в несущих конструкциях (панели покрытий, перекрытий).r_ср=1700-1800 кг/м³.

Виды пористых заполнителей. В качестве заполнителей для легких бетонов исп. природные и искусственные сыпучие пористые материалы с насыпной плотностью не более 1200 кг/м³ при крупности зерен до 5мм (песок) и не более 1000 кг/м³ при крупности зерен 5-40 мм (щебень, гравий). 1) Природные пористые заполнители – дробленные и рассеянные легкие г.п.: пемзы, вулканические шлаки и туфы, пористые известняки и др. 2) Искусственные (специально изготовляемые) заполнители получают из отходов промышленности или путем термической обработки силикатного сырья: керамзит и его разновидности, термолит и др.

Основные свойства легких бетонов: Свойства зависят от состава бетона, количества, качества и свойств компонентов, от пористости бетона.

1) Средняя плотность – с увеличением расхода вяжущего возрастает. для снижения средней плотности и теплопроводности бетона снижают расход вяжущего за счет оптимального подбора зернового состава заполнителей. Создают в цементном камне замкнутые поры. 2) Теплопроводность – увеличивается с увеличением средней плотности и снижением пористости. Прочность легкого бетона зависит от: активности (марки) цемента, водоцементного отношения, прочности заполнителей, расхода цемента и степени уплотнения. Rсж=2-50МПа. 3) Морозостойкость – зависит от вида и количества вяжущего, а так же от морозостойкости заполнителей. F=25-50. Применение: легкие бетоны на пористых заполнителях применяют для изготовления блоков и панелей наружных стен домов, плит и панелей перекрытий.

66) Силикатные изделия на примере силикатного кирпича (сырье, схема производства, свойства, применение). Отличие силикатного кирпича от глиняного по свойствам и областям применения в строительстве. Силикатными наз. искусственные каменные материалы и изделия, получаемые в рез. формования и последующей тепловой обработки в автоклавах смесей, состоящих из извести или других вяжущих на ее основе, заполнителей (песок или шлак) и воды. Такие композиции, хотя и медленно, но образуют камень и при твердении на воздухе, но получаемый материал имеет невысокую прочность. В этом случае взаимодействия Са(ОН)₂ – извести и SiО₂ – песка протекает медленно и практически не сказывается на прочности камня. Однако твердение уплотненной смеси резко ускоряется при тепловлажностной обработке в автоклаве. В этих условиях оксид кремния SiО₂ приобретает химическую активность и происходит химическое взаимодействие с образованием гидросиликатов кальция, кот. цементируют зерна песка в прочный материал. Силикатный кирпич – искусственный камневидный материал, получаемый путем прессования увлажненной смеси кварцевого песка и извести с последующим запариванием в автоклаве.

Основы производства: 1) Приготовление известково-кремнеземистого вяжущего; 2)Приготовление и гомогенизация (придание однородности) силикатно-бетонной смеси. 3) Формование изделия; 4) Твердение изделий в автоклаве.

В производстве силикатного кирпича отсутствует операция 1, но необходима операция гашения извести в смеси с песком, которая осуществляется в спец. силосах или гасильных барабанах. При изготовлении ячеистых силикатно-бетонных изделий процесс приготовления силикатно-бетонной смеси дополняется приготовлением устойчивой пены или суспензией газообразователя и их смешением с известково песчаной смесью.

Выбор способа формования зависит от удобоукладываемости силикатно-бетонной смеси. При изготовлении силикатного кирпича исп. жесткие смеси с влажностью 8-10%. Такие смеси формуют на спец. прессах под давлением. Самая важная стадия производственного процесса получения силикатно-бетонных изделий – это тверде­ние, кот. происходит в автоклавах. Цель автоклавной обработки – ускорение реакции между известью и кремнеземистым компонентом: Са(ОН)₂ +SiО₂+Н₂О" "СаО* SiО₂ *(n+1) Н₂О – процесс твердения. В рез. этой реакции синтезируется цементирующее вещество в виде гидросиликатов кальция, связывающего зерна песка в прочный и водостойкий каменный материал. Для этого необходима повышенная температура и влажная среда.

Длительность автоклавной обработки 10-14часов. При высыхании изделии, а также при взаимодействии непрореагировавшей извести с углекислым газом воздуха нарастает прочность изделия. Выдержка на воздухе нужна, чтобы Са(ОН)₂ и CO₂ превратились в СаО.

Свойства силикатного кирпича: размер 250х120х65мм, марки – М75, 100, 125, 150, 200 и 250, водопоглощением – 8-16%, теплопроводностью – 0,7-0,75 Вт/(м*^оС),,плотностью – 1800-1900 кг/м³, морозостойкость Мрз15.

Применение: Применяют силикатный кирпич там же, где и керамический, но с некоторыми ограничениями. Нельзя применять силикатный кирпич для кладки фундаментов и цоколей, т.к. он менее водостоек, а так же для кладки печей и дымовых труб, т.к. при длительном воздействии температуры происходит дегидратация гидросиликта кальция и оксида кальция, кот. связывают зерна песка, и кирпич разрушается.

Отличия: Силикатный кирпич по своей форме и размерам не отличается от керамического кирпича. Плотность силикатного кирпича несколько выше керамического. Теплоизоляционные качества стен из силикатного кирпича и керамического практически равны. По техноко-экономческим показателям силикатный кирпич превосходит керамический. Себестоимость силикатного кирпича на 25-30% ниже, чем керамического.

70) Известково-песчаные (силикатные изделия) автоклавного твердения. Производство, свойства, применение. Силикатными наз. искусственные каменные материалы и изделия, получаемые в рез. формования и последующей тепловой обработки в автоклавах смесей, состоящих из извести или других вяжущих на ее основе, заполнителей (песок или шлак) и воды.

Известково-шлаковый и известково-зольный кирпич. Эти изделия явл. разновидностью силикатного кирпича, но отличаются меньшей плотностью и лучшими теплоизоляционными свойствами, т.к. в них тяжелый кварцевый песок заменен пористым легким шлаком в известково-шлаковом кирпиче или золой в известково-зольном кирпиче. Производство известково-шлакового и известково-зольного кирпича аналогично технологической схеме производства силикатного кирпича. Применение: для возведения кладки стен зданий малой этажности (до 3ёх этажей), а так же для кладки стен верхних этажей многоэтажных зданий.

Крупноразмерные изделия из силикатного бетона. Силикатным бетоном наз. затвердевшую в автоклаве уплотненную смесь, состоящую из кварцевого песка (70-80%), молотого песка (8-45%) и молотой негашеной извести (6-10%). Плотный силикатный бетон явл. разновидностью тяжелого бетона. Силикатные бетоны, как и цементные могут быть тяжелыми (заполнители плотные – песок и щебень), легкими (заполнители пористые – керамзит, вспученный перлит, аглопорит и др.) и ячеистыми (заполнителями служат пузырьки воздуха, равномерно распределенные в объёме изделия). Технология изготовления силикатобетонных изделий: 1) добыча песка и отделение крупных фракций; 2) добыча и обжиг известняка (если известь производят на силикатном заводе), дробление извести; 3) приготовление известково-песчаного вяжущего путем дозирования извести, песка и гипса и помола их в шаровых мельницах; 4) Приготовление силикатобетонной смеси путем смешивания немолотого песка с тонкомолотой известково-песчаной смесью и водой в бетоносмесителях с принудительным перемешиванием; 5) формование изделий и их выдерживание; 6) твердение отформованных изделий в автоклавах при температуре до 180 ^оС и давлении пара до 0,8МПа и более. Применение: для производства армированных и предварительно напряженных конструкций. Из плотных силикатных бетонов изготавливают все несущие конструкции для жилищного, промышленного и сельского строительства. Применяют для изготовления высокопрочных изделий: прессованный безасбетовый шифер, напряженно-армированные силикатобетонные железнодорожные шпалы и др. Применяют плотные силикатно-бетонные изделия для строительства жилых, промышленных и общественных зданий; не рекомендуется использовать их для фундаментов и др. конструкций, работающих в условиях высокой влажности.

Ячеистые силикатные изделия отличаются малой плотностью и низкой теплопроводностью. Они бывают двух видов – пеносиликатные и газосиликатные.

Пеносиликатные изделия изготовляют из смеси извести (до 25%) и молотого песка (иногда часть песка берут немолотого). Молотый песок можно заменить измельченным шлаком, золой. Производство пеносиликатных изделий отличается от производства других известково-песчаных смесей добавкой пенообразователя.

В газосиликатных изделиях образование ячеистой структуры происходит при введении в приготовленную смесь алюминиевой пудры. Схема производства ячеистых силикатных пеноблоков: 1) приготовление известково-песчаного вяжущего совместным помолом извести и части песка; 2)измельчение песка; 3) приготовление пено- или газобетонной массы; 4) формование изделия - приготовленную массу заливают в металлические формы с уложенными арматурными каркасами и закладными деталями. В формах газосиликатная масса вспучивается, образуя горбушку, которая затем срезается. Конец вспучивания должен совпадать с началом схватывания вяжущего.

Применение: для наружных стен зданий, перегородок, а также для покрытий промышленных зданий, при этом эффективно используются несущие и теплоизоляционные качества ячеистых бетонов.