Звуко- и виброизоляция от внутренних источников в жилом здании

Автор: Александр Боганик

Тема архитектурно-строительной акустики достаточно обширна, неслучайно в советское время разными ее областями занимались отдельные научные учреждения. Поэтому для того, чтобы более-менее подробно осветить основные вопросы акустического комфорта в современном строительстве, было решено создать специальную «акустическую» серию статей.

Каждая из них будет посвящена отдельному подразделу этой специфической, но крайне важной для комфортного проживания задачи – убрать лишний шум и вибрацию, там, где это не нужно, но обеспечить требуемые параметры звучания там, где это необходимо.

В первой части первой статьи речь пойдет о проблеме звукоизоляции от внутренних источников, расположенных в многоэтажном жилом доме. Будут рассмотрены существующие типы шумов в здании, а также варианты конструкций для изоляции ударного шума. Также поговорим о конструкциях для изоляции воздушного шума и причинах их недостаточной эффективности.

Звуко- и виброизоляция от внутренних источников в жилом здании

Часть I. Виды шума, конструкции для изоляции ударного и воздушного шума

Основные принципы дополнительной изоляции

Итак, здание уже построено. Теперь можно долго ругать проектировщиков, закладывающих в проект «картонные» стены и перекрытия между квартирами. Можно ругать строителей (им, кстати сказать, вообще не привыкать), выполнивших проект с отклонениями и в сторону удешевления себестоимости. Но факт остается фактом. Стены и перекрытия соединены друг с другом в коробку, окна и двери вставлены. Инженерные коммуникации подведены, а некоторые даже и подключены (отопление). Дом сдан. ++++++

За исключением межкомнатных перегородок в квартирах со свободной планировкой вопрос о собственной звукоизоляции ограждающих конструкций уже не стоит. Дело касается их дополнительной звукоизоляции, если в этом есть необходимость. К сожалению, для жильцов и к радости продавцов звукоизолирующих материалов в 90 % случаев необходимость повысить звукоизоляцию существует.++++++

Согласно неумолимым законам физики, сделать эффективную дополнительную звуко- или виброизоляцию возможно только в случае обеспечения между существующими несущими конструкциями и дополнительными плитами (панелями) упругих и нежестких связей. ++++++

Практика звукоизоляционных работ показывает, что это один из базовых принципов дополнительной звукоизоляции, игнорирование и неуважение к которому приводит к снижению или отсутствию эффекта мероприятия в целом. Это в равной степени справедливо как для мероприятий по звукоизоляции, так и для задач в области виброзащиты. Именно здесь заложена основная трудность выполнения эффективной дополнительной звукоизоляции, потому что требование «податливости» связей между строительными конструкциями противоречит современным представлениям о качестве отделочных работ в строительстве.++++++

Чтобы внутренний угол гипсокартонной облицовки впоследствии не дал «волосяной» трещины его следует как можно прочнее армировать металлическим уголком и серпянкой. Но ровно настолько, насколько прочно будет зафиксирован этот угол, снизится акустический эффект, если здесь конструкция звукоизоляционной облицовки соединяется с внешней уличной стеной, которая является косвенным проводником структурного шума.++++++

Или другой пример. Стандартная последовательность строительных работ: «устройство стяжки – выравнивание стен» приводит к тому, что упругая кромочная прокладка по периметру звукоизоляционного пола, призванная разделить поверхность пола и стены, оказывается «погребена» под сантиметровыми слоями штукатурки и шпаклевки. Это также ухудшает звукоизоляцию ударного шума полом. В результате – вроде бы все сделано, материал применен, работы выполнены – а стук каблуков сверху мешает жить и отдыхать… ++++++

И это всего лишь единицы из тысячи примеров конфликта между «стройкой» и «акустикой». Именно это объясняет, почему на крупных (массовых) объектах, даже там где были предусмотрены разумные звукоизоляционные мероприятия, результаты оказываются далеки от проектных ожиданий. Практика показывает, что только осознанные компромиссы по вариантам отделки и тотальный контроль за строительными работами позволяют получить ожидаемую эффективность звукоизоляционных мероприятий. Поэтому при прочих равных самые высокие результаты достигаются на объектах, где заказчиком и контролером выступает непосредственно сам владелец квартиры, который персонально заинтересован в эффекте. Ради этого он, несмотря на «эстетику гладких углов» сможет согласиться с наличием плинтусов или раскладок, закрывающих стыки с нежесткими соединениями. ++++++

Таким образом, «тихо» и «красиво» нередко становятся непримиримыми противниками, рассудить которых может только заказчик. Но последний, заслоненный от проблемы бескомпромиссным архитектором или дизайнером интерьера, об этом даже не подозревает. К сожалению. До момента въезда в свое новое жилище… ++++++

Основные типы шумов в здании

Шумы, распространяющиеся в здании, условно можно разделить на три типа: ударный, воздушный и структурный (рис.1). ++++++

Рис. 1 Схема распространения шума в здании

При этом ударный и воздушный шумы, различаясь по способу возникновения, входят в одну группу, объединяющую их по принципу локального (точечного) воздействия на конкретную стену или перекрытие. ++++++

Воздушный шум попадает на препятствие после того, как он был излучен в воздух. Источником может быть крик, лай собаки или работающая акустическая система. В данном случае важно, что он одновременно воздействует на все поверхности в помещении.

Ударный шум возникает непосредственно при механическом воздействии какого-либо предмета на перекрытие (стук обуви, передвижение мебели, падение на пол предметов). Как было отмечено выше, это локальное воздействие. И с одной стороны, это удешевляет борьбу с ним в источнике (упругая прокладка под ногами), с другой – в случае отсутствия должной защиты уровень воздействия выше, чем у большинства источников воздушного шума.

При этом способность к изоляции той или иной ограждающей конструкции оценивается с другой ее стороны – в помещении соседней квартиры. Для каждого вида конструкций (стена, дверь, окно) для различных типов помещений в актуализированном СП «Защита от шума» указаны нормативные значения индекса изоляции воздушного шума, имеющего обозначение R_w. Для межэтажных перекрытий дополнительно приведены допустимые уровни ударного шума под перекрытием, L_n,w.++++++

Тот факт, что для конструкций перекрытий в строительной нормативной документации дополнительно введен показатель уровня ударного шума, указывает на то, что проблема обеспечения требуемой звукоизоляции перекрытий усложняется как минимум вдвое. Это подтверждает практика – по статистике более половины жалоб жильцов на повышенный шум можно отнести именно к категории «шум от соседей сверху». ++++++

Необходимо сказать несколько слов в отношении самого стандарта и методики оценки уровня ударного шума под перекрытием. Если рост индекса изоляции воздушного шума R_w свидетельствует об улучшении звукоизоляционных характеристик перекрытия, то в отношении индекса изоляции ударного шума ситуация обратная. Чем лучше перекрытие «справляется» со стуком каблуков, тем меньше уровень шума в нижерасположенном под ним помещением. При проведении испытаний «на ударный шум» в специальной камере на перекрытие сверху устанавливают так называемую «топольную» машину, которая молотит по полу специально тарированными молоточками с заданной частотой. Уровень шума машинной дроби, измеряемый в нижерасположенном помещении, с поправками на стандартизацию измерений называется «индексом приведенного уровня ударного шума». Таким образом, чем меньше данный индекс L_n,w, тем лучше с акустической точки зрения конструкция перекрытия.++++++

Структурный шум классифицируется не по способу возбуждения, а принципу распространения: он передается по элементам конструкции здания (по структуре здания). И его причиной может быть шум как ударного, так и воздушного типа возбуждения. Но при распространении по ограждающим конструкциям здания это становится уже не так важно – шум слышен со всех поверхностей и только комплексный подход к звукоизоляции позволяет как-то решить ситуацию. Когда через этаж (а может быть и через два, да еще в соседнем подъезде) кто-то начинает работать перфоратором, именно структурный шум доставляет вам новость, что соседи по дому начали капитальный ремонт и, судя по размаху работ, это продлится минимум три месяца. Низкочастотные отзвуки домашнего кинотеатра, проникающие от соседа, живущего двумя этажами ниже – тоже его работа. Шум, возникающий при работе лифта и распространяющийся по всем стенам и перекрытиям квартир последних этажей, также относится к данной категории.

Самое неприятное, что способность строительных конструкций по изоляции структурного шума в СП до сих пор не регламентирована. Однако, если в квартире многоэтажного дома действительно необходим акустический комфорт, без комплексных мероприятий по изоляции структурного шума, как правило, не обойтись.++++++

Изоляция ударного шума

В современном домостроении в отношении требуемой звукоизоляции ограждающих конструкций концепция такова: необходимая величина изоляции воздушного шума обеспечивается должной массивностью (плотностью материала и толщиной) строительных элементов. Данный вопрос в основном решается на стадии капитального строительства. Например, наиболее тонкая, из применяемых для жилищного строительства, беспустотная железобетонная плита перекрытия толщиной 140 мм, показывает индекс изоляции воздушного шума в районе R_w = 49 – 51 дБ. При условии выполнения на ней выравнивающей стяжки толщиной 40 – 60 мм суммарный индекс вполне может быть равен R_w = 52 дБ, что и требуется, согласно нормам СП «Защита от шума», для межквартирных стен и перекрытий в жилых помещениях. ++++++

При этом в отношении изоляции ударного шума, требуемые нормы всегда и везде обеспечиваются дополнительными конструкциями звукоизолирующих полов. Это означает, что если дом сдан в стадии «квартиры без отделки», когда пол представляет из себя только несущую плиту перекрытия, этой конструкции еще просто нет. Если открыть проект этого здания – она есть. На бумаге. Но это никоим образом не гарантирует, что в квартире вашего соседа сверху такая конструкция появится, будет теоретически соответствовать нормам, и, самое главное, практически после изготовления будет эффективно выполнять свои акустические функции.++++++

Ситуация такова, что покой соседей снизу находится целиком и полностью в руках соседа сверху. Иногда эти руки делают все не так как нужно, забывая при этом, что этажом выше ситуация аналогична. И в свою очередь его собственный «сосед сверху» может неприятно удивить, «забыв» выполнить у себя такую необходимую конструкцию звукоизоляционного пола. Уже упоминавшаяся ранее «голая» плита перекрытия толщиной 140 мм показывает индекс приведенного уровня ударного шума в районе Ln,w = 80 дБ. При этом, согласно нормам СП, он должен быть не более Ln,w = 60 дБ! Таким образом, ∆L_n,w = 20 дБ отделяют такую конструкцию от нормативных показателей, с учетом того, что сами нормы не гарантируют полного акустического комфорта и являются скорее санитарными.

Поэтому, если приобретена новая квартира в только что построенном доме или соседи сверху затеяли ремонт со сменой напольного покрытия, крайне важно проявить инициативу и выяснить, какая конструкция звукоизоляционного пола планируется, и планируется ли она вообще. В противном случае, ударный шум, попавший на перекрытие, становится структурным и в квартире снизу излучается уже не только потолком, но и практически всеми стенами. А иногда даже отчетливо слышен со стороны пола. ++++++

При этом на сегодняшний день самые эффективные конструкции, применяемые со стороны нижерасположенного помещения, обеспечивают в максимуме ∆R_w = 20 дБ дополнительной изоляции при толщине более 150 мм. А материалы для изоляции ударного шума, применяемые на полу верхнего помещения, с результатом ∆L_n,w = 20 дБ находятся в самом начале списка эффективных прокладок и при этом имеют толщину не более 5 мм!++++++

Для обеспечения изоляции ударного шума в зданиях с железобетонными перекрытиями применяется можно сказать «классическая» схема конструкции звукоизоляционного пола на упругом основании – так называемый «плавающий» пол. В данной конструкции выравнивающая стяжка укладывается на перекрытие через достаточно тонкую упругую прокладку (от 3 до 20 мм), которая при этом «корытом» заводится на стены и все прочие вертикальные элементы (колонны), а также «обертывает» проходящие через перекрытие инженерные коммуникации (трубы отопления и водоснабжения). Это необходимо для исключения косвенных путей передачи шума. И от того, насколько «чисто» и тщательно будут выполнены все кромочные прокладки, зависит успешный результат всего мероприятия.++++++

Акустическая эффективность зависит от того, насколько мягкий упругий слой применен в конструкции – динамический модуль эффективного материала должен быть не более E_д 0,2 МПа. Изоляция ударного шума при этом зависит от толщины упругого слоя, а также от массы выравнивающей стяжки, уложенной сверху. Для обеспечения прочности стяжки «плавающих» полов рекомендуется армировать металлической сеткой, так как в противном случае, при образовании трещин, отколовшийся кусок звукоизоляционного пола практически можно вынуть руками, так как он не связан с перекрытием или со стеной. ++++++

Интересные наблюдения были сделаны на объектах массовой застройки, где инвесторы решили при сдаче квартир «без отделки» все же выполнить на перекрытии конструкцию звукоизоляционного пола. Хорошее решение было испорчено его реализацией. Армирующая стека уложена не была и стяжка потрескалась. Половина владельцев квартир при проведении ремонта без труда выкинуло на помойку потрескавшиеся куски звукоизоляционного пола. Если еще учесть, что при этом уровень пола опускался на величину до 80 мм и, соответственно, высота потолков увеличивалась, можно понять радость новых собственников от выполненной операции. Вот только, какое количество жильцов затем восстановили звукоизолирующую конструкцию, неизвестно. Полагаю, что единицы. ++++++

На сегодняшний день на рынке существует огромный выбор материалов, которые можно с большим или меньшим успехом использовать под стяжку в качестве упругого слоя. Это всякого рода материалы на основе вспененного пенополиэтилена (ППЭ), пенополиуретана (ППУ), пенополистирола, пробки, резины, синтетических и минеральных волокон.++++++

Среди этого множества хотелось бы выделить несколько материалов, имеющих наиболее высокие акустические свойства. Прежде всего – это система звукоизоляционных плит «Шумостоп» толщиной 20 мм (рис.2). Система состоит из стекловолокнистых плит «Шумостоп-С2», выступающих в качестве основного рабочего слоя, а также базальтовых плит высокой плотности «Шмостоп-К2», которые выполняют функции кромочных плит, призванных повысить стабильность основания пола по периметру помещения и вокруг колонн (рис.3). Это как раз вариант удачного, просчитанного и проверенного компромисса между «стройкой» и «акустикой», когда мероприятия по обеспечению эксплуатационной стабильности не ухудшают акустических свойств конструкции. ++++++

Рис.2 Схема устройства «плавающего» пола для изоляции ударного шума

Рис.3 Раскладка плит Шумостоп-С2 и К2 перед устройством стяжки «плавающего» пола

При устройстве поверх плит «Шумостоп» армированной выравнивающей стяжки с поверхностной плотностью не менее 100 кг/кв.м индекс снижения ударного шума равен ∆L_n,w = 39 дБ. Это позволяет с большим запасом удовлетворить самые жесткие требования по изоляции ударного шума при любой толщине несущей плиты перекрытия. Для примера, звук разбиваемой об пол стеклянной бутылки в нижнем помещении будет восприниматься как падение легкой монеты. Это пример материала, применение которого обеспечивает реальный акустический комфорт в нижерасположенном помещении. ++++++

Тонкий рулонный материал «Шуманет-100Комби», толщиной всего 5 мм, уложенный под стяжку поверхностной плотностью не менее 100 кг/кв.м, обеспечивает снижение уровня ударного шума на ∆L_n,w= 26 дБ, что является хорошим средством снизить шум от соседей сверху, договорившись с ними об укладке данного материала под стяжку во время проведения ремонта. «Шуманет-100Комби» также хорошо подходит для массового применения, так как технология устройства на нем звукоизоляционного пола наиболее проста, а суммарная толщина конструкции около 60 мм пригодна для применения в квартирах с невысокими потолками. При этом для перекрытия любой толщины (от 140 мм и выше) применение звукоизоляционного пола на материале «Шуманет-100Комби» всегда обеспечит выполнение норм действующего СП в отношении изоляции ударного шума. Хотя это и не имеет отношения к акустике, нельзя не упомянуть о еще одном приятном свойстве «Шуманет-100Комби». Наряду с высокими звукоизолирующими характеристиками он также является полноценным гидроизолирующим материалом. И если при его монтаже соблюдены все условия, связанные с защитой от воды, на него можно рассчитывать при соответствующих форс-мажорных ситуациях. ++++++

Необходимо отметить, что упомянутые выше материалы при толщине не более 20 мм, являются, прежде всего, изоляторами ударного шума. Их способность снижать шум в нижерасположенном помещении проявляется только при использовании в качестве упругой прокладки в конструкции «плавающего» пола в квартире сверху. Применение данных материалов для повышения звукоизоляции путем нанесения их на потолок или стены со стороны нижнего помещения нецелесообразно и лишено всякого практического смысла.++++++

Изоляция воздушного шума

Как было сказано выше, вопросы собственной звукоизоляции ограждающих конструкций в контексте многоэтажного жилого здания касаются в основном межкомнатных перегородок, причем в квартирах со свободной планировкой. К этому можно добавить случаи, когда планировка несвободная, но при этом межкомнатные перегородки не являются несущими, и их можно демонтировать и смонтировать заново. ++++++

Сразу возникает вопрос: какая межкомнатная стена с точки зрения звукоизоляции лучше? Вариантов предлагается несколько. Это однослойные конструкции, к числу которых относятся кирпичные, пеноблочные, гипсолитовые стены, а также легкие каркасные перегородки с безоговорочным лидером – гипсокартонным листом (ГКЛ) в качестве облицовочного слоя.++++++

Помимо основной задачи – изоляции звука между двумя соседними помещениями одной квартиры, межкомнатные перегородки участвуют в общем процессе передачи и излучения структурного шума в здании. То есть собственная звукоизоляция может быть неплохой, зато такая стенка будет с удовольствием «откликаться» на шумы от соседей, поступающие с различных направлений, и будет это делать значительно громче несущих и внешних стен. Постараемся дать каждой из перечисленных выше конструкций двойную акустическую характеристику: оценить ее собственную изоляцию воздушного шума, а также способность к изоляции структурного шума. И если первую характеристику можно выразить в значениях индекса R_w, то относительно изоляции структурного шума воспользуемся «школьной» шкалой: «отлично», «хорошо», «средне», «плохо» и «очень плохо». ++++++

Результаты приведены в Таблице 1:

Рис.4 Устройство изоляции структурного шума для кирпичной перегородки

4.а – перегородка установлена на упругую прокладку «SylomerL25»

4.б – в стыках перегородки с перекрытием и внешней стеной применена прокладка «Вибростек»

Рис.5 Схема каркасно-обшивной перегородки на раздельных каркасах с изоляцией структурного шума

Как видно из таблицы, практически для одной и той же конструкции можно получить существенно различающиеся значения, как по изоляции воздушного шума, так и по изоляции структурного. А между оценками «плохо» и «хорошо» находятся всего лишь упругие прокладки из материалов «Sylomer» или «Вибростек», размещенные в местах примыкания каркаса (кирпичной перегородки) к прилегающим ограждающим конструкциям. ++++++

Даже полное соблюдение самых высоких строительных норм по звукоизоляции ограждающих конструкций здания не является гарантией полной тишины в помещении. Установленные СП значения требуемой звукоизоляции призваны гарантировать выполнение предельных санитарных норм, нарушение которых в течение определенного времени может необратимо повлиять на ухудшение здоровья человека. При этом все базовые расчеты по данной тематике были выполнены примерно пятьдесят лет назад. За прошедшие десятилетия шумовой фон в квартирах (даже не считая мощных источников, типа домашних кинотеатров или Hi-End) значительно вырос. В настоящее время практически в каждой квартире и в каждой комнате находится телевизор, телефон, магнитола или музыкальный центр. В кухне и ванной работают стиральная или посудомоечная машины, вытяжки и кондиционеры. Домашний компьютер и прочие гаджеты также вносят свой вклад в увеличение общего шумового фона.++++++

Практика показывает, что для современных условий индекс изоляции воздушного шума для межэтажных перекрытий и стен между квартирами должен быть не менее R_w = 60 дБ (на 8 дБ выше действующей нормы). Только при таком показателе звукоизоляции можно реально говорить об акустическом комфорте. Однако даже перекрытие с индексом 60 дБ не сможет обеспечить полной тишины в помещении спальной комнаты, если, к примеру, сосед сверху поздним вечером решил посмотреть фильм-катастрофу с включенными на полную мощность акустическими системами. При этом индекс изоляции воздушного шума для межкомнатных стен по нашему мнению должен быть не менее R_w = 50 дБ, что также на 7 дБ выше действующих для этого случая норм СП. ++++++

Поэтому если звукоизоляция существующих ограждающих конструкций недостаточна, ее увеличивают с помощью дополнительных конструкций. Повышение звукоизоляции путем увеличения массы конструкции считается малоэффективным мероприятием. Действительно, увеличение толщины кирпичной стены (с полкирпича до целого) приводит к повышению индекса R_wне более чем на 6 дБ. При этом в два раза возрастает нагрузка на основание, а толщина дополнительной конструкции при этом составляет 120 мм. ++++++

Основные принципы эффективной дополнительной звукоизоляции известны уже очень давно – должны применяться легкие многослойные облицовки с чередованием звукопоглощающих и звукоотражающих слоев. Звуковая волна, поочередно преодолевая слои, поглощается, отражается в обратном направлении, снова поглощается и, тем самым, затухает. Благодаря этому звукоизолирующая способность такой конструкции дополнительной изоляции существенно возрастает. Однако вся сложность состоит именно в практической реализации таких конструкций. ++++++

Для традиционных каркасно-обшивных облицовок наличие жестких связей (звуковых мостиков) между стеной (перекрытием) и каркасом облицовки существенно ограничивает их звукоизолирующую способность, несмотря на наличие внутри эффективного звукопоглотителя, а также нескольких листов обшивки. Через звуковые мостики вибрации практически без потерь передаются на финишные листы облицовки и благополучно переизлучаются ими в защищаемое помещение. В таком случае из потенциально возможных 10 – 15 дБ дополнительной звукоизоляции по факту остается от 2 до 6 дБ при общей толщине конструкции более 100 мм. Однако есть мощная сила, по сей день «лоббирующая» выполнение таких малоэффективных конструкций. Это строители-отделочники, которые, руководствуясь желанием сделать все как можно дешевле (в себестоимости), прочнее и надежнее, исключают из конструкций даже штатные упругие прокладки (типа ленты «Дихтунгсбанд» производства концерна «Кнауф»), не говоря уже о более сложных в монтаже упругих элементах.++++++

Тем не менее, за последние 18 лет были созданы и успешно внедрены, новые типы каркасных и бескаркасных облицовок для дополнительной звукоизоляции стен и перекрытий. Чуть позже, во второй части настоящей статьи, мы рассмотрим наиболее распространенные звукоизолирующие конструкции, которые в настоящее время успешно применяются в современном строительстве для увеличения звукоизоляции ограждающих конструкций.+++

+++