Натурная проверка обеспечения звукоизоляции в проектных решениях выполнена в домах — представителях проектов серий 111—121, 111—90, 111—91, разработанных ЦНИИЭП жилища, 111—99, разработанном архитектурно-конструкторской мастерской им. акад. В.А. Веснина совместно с ЦНИИЭП жилища. Это крупнопанельные здания с малым шагом поперечных несущих стен.
Дома — представители серии 111—121 испытаны в гг. Воскресенске и Жуковском Московской обл. Это пятиэтажные четырехсекционные здания с наружными однослойными стенами из керамзитобетона, внутренними поперечными и продольными несущими стенами толщиной 16 см (межквартирные) и 12 см (межкомнатные) из тяжелого бетона. Поперечные несущие стены установлены с двумя планировочными шагами: 3,2 и 2,6 м. Несущие панели типовых перекрытий железобетонные толщиной 10 см. В доме в г. Жуковском уложены также экспериментальные панели перекрытия толщиной 16, 18 и 20 см. Дома этой серии предназначены для производства на действующих заводах при сравнительно небольшой модернизации формовочного оборудования.
Девятиэтажный четырехсекционный дом представитель серии 111—90—3 испытан в Смоленске. Основные конструктивные отличия от серии 111—121 — увеличенные планировочные шаги поперечных несущих стен — 3,6 и 3 м и большая толщина железобетонной панели перекрытия — 12 см.
Третья и четвертая серии домов с малым шагом поперечных несущих стен рассчитаны на комплексное применение легких бетонов на пористых заполнителях.
В Липецке испытан девятиэтажный пятисекционный дом серии 111—91—93, все основные конструкции которого выполнены из шлакопемзобетона: наружные однослойные стены, внутренние несущие стены из панелей толщиной 18 см (межквартирные) и 12 см (межкомнатные), несущие панели междуэтажных перекрытий толщиной 10 см. Плотность шлакопемзобетона, использованного для элементов внутренних несущих конструкций — 1900 кг/м3. Несущие поперечные стены расположены с шагами 3,3 и 2,7 м.
В Чапаевске испытан пятиэтажный шестисекционный жилой дом серии 111—99, все основные конструкции которого выполнены из керамзитобетона. Наружные однослойные стены имеют толщину 27 см, внутренние несущие стены — 20 см (межсекционные и межквартирные), 12 см (межкомнатные), несущие панели междуэтажного перекрытия размером на комнату — 10 см. Плотность керамзитобетона, использованного для изготовления элементов несущих внутренних конструкций, — 1450—1550 кг/м3. Планировочный шаг поперечных несущих стен — 3 и 3,6 м.
Особенностью рассматриваемых зданий является применение несущих панелей перекрытия размером на комнату или конструктивную ячейку, которые опираются на стены по четырем сторонам. В них отсутствуют стыки между сборными элементами перекрытия, которые расположены в пределах помещения, а также свободные примыкания перекрытия к наружным стенам. Сборные элементы внутренних стен как поперечных, так и продольных находятся примерно в одинаковых условиях загружения, поэтому их взаимные перемещения в стыках мало вероятны. Указанные условия обеспечивают достаточную надежность сохранности звукоизолирующей способности в стыках, если они правильно законструированы и выполнены. С другой стороны, большинство жилых помещений в таких зданиях ограждено с трех сторон или с двух длинных сторон внутренними несущими стенами. Это является причиной значительного влияния на звукоизоляцию ограждений косвенной передачи звука по стенам в случае применения акустически однородных перекрытий.
Испытания в доме-представителе серии 111—121 в г. Жуковском акустически однородных перекрытий с полом из линолеума на мягкой подоснове и несущими панелями с проектной толщиной 16, 18 и 20 см (см. п.9) подтвердили необходимость значительного повышения расхода бетона в здании для обеспечения требуемой звукоизоляции при указанной конструкции перекрытий. При толщине внутренних несущих стен 12 и 16 см для надежного обеспечения требуемой звукоизоляции толщина сплошной железобетонной плиты акустически однородного перекрытия должна быть 18—20 см. Уточнить это значение следует более широкой проверкой в условиях массового строительства для учета влияния на звукоизоляцию неоднородности характеристик покрытия пола на мягкой подоснове и качества строительных работ.
В связи с тем, что для акустически однородных перекрытий требуется большой расход бетона, при проектировании рассматриваемых крупнопанельных домов предпочтение отдается перекрытиям с раздельным полом.
В домах, построенных по проектам серий 111—121 и 111—90, в качестве основного варианта пола использованы деревянные полы на лагах и звукоизоляционных прокладках. При обследовании испытанных конструкций было обнаружено, что во время строительства не было соблюдено требование проекта по отделению деревянного пола от стен зазором, заполненным звукоизоляционным материалом, поэтому во многих случаях пол был жестко связан со стенами. Результаты испытания перекрытии приведены в табл. 18.
Жесткие связи между полом и стенами заметно снизили изоляцию ударного шума по сравнению с расчетной (на 3—5 дБ), на изоляцию воздушного шума они повлияли в меньшей степени. Увеличение индекса изоляции ударного шума при наличии жестких связей зависит от эффективности пола (его низшей собственной частоты f0) и может быть определено [39] по формуле
Для испытанных конструкций при наличии жестких связей величина ΔIу, подсчитанная по формуле (98), составляет 4—7 дБ, что соответствует ухудшению, выявленному при измерениях. Тем не менее изоляция ударного шума перекрытиями всех трех вариантов удовлетворительна, а в доме серии 111—90 она превышает нормативную (Iну=67 дБ) на 4 дБ.
В перекрытиях с дощатым полом в доме серии 111—121 были применены прокладки из мягких древесноволокнистых плит недостаточной толщины — 25 мм (согласно расчету толщина их в такой конструкции должна быть не меньше 32 мм). Это послужило причиной неудовлетворительной изоляции воздушного шума. Два других варианта конструкции с запасом обеспечивают требования по изоляции воздушного шума (Iнв=50 дБ) при поверхностной плотности перекрытия 270—310 кг/м2.
Испытания подтвердили, что в домах с малым шагом несущих стен перекрытия с несущими железобетонными панелями толщиной 10 или 12 см обеспечивают нормативные требования к звукоизоляции при использовании сравнительно легких деревянных полов. Для надежного соответствия требованиям толщину звукоизоляционной прослойки нужно назначать согласно расчету (см. п.6) и соблюдать при строительстве предусмотренную проектом раздельность пола (не допускать жестких связей пола с несущей частью перекрытия и стенами).
Межквартирные стены в домах двух рассматриваемых серий имеют одинаковую конструкцию — они выполнены из железобетонных панелей сплошного сечения толщиной 16 см. Скрытая электропроводка находится в каналах панелей, штепсельные Розетки установлены в сквозных отверстиях диаметром 7 см, распаячные коробки — в сквозных полукруглых лунках радиусом 7 см, расположенных под потолком. Во всех испытанных межквартирных стенах отверстия, в которых установлены штепсельные розетки, дополнительно не заделаны.
В доме серии 111—121 испытаны стены с отверстиями двух вариантов: с круглыми отверстиями и лунками и только с круглыми отверстиями. Результаты испытаний по описанной методике, которая позволяет выявить влияние сквозных отверстий на звукоизоляцию, приведены в табл. 19. Испытания проведены до сдачи домов в эксплуатацию.
Межквартирные стены из железобетонных панелей толщиной 16 см без отверстий соответствуют нормативным требованиям по звукоизоляции (Iнв=50 дБ). Сквозные отверстия с установленными в них элементами скрытой электропроводки снизили индекс изоляции воздушного шума на 1—4 дБ. Ухудшение произошло в области средних и высоких частот (рис. 44). Низшая резонансная частота сквозного отверстия или щели в ограждении толщиной 16 см — около 1000 Гц. В этой области звукоизоляция ухудшилась наиболее заметно. Указанные способы заделки сквозных отверстий в стенах не устраняют возможности раскрытия существующих щелей, например в местах примыкания пластмассовых крышек к поверхностям панели или образования новых — в результате усадки раствора, которым заполнены лунки для распаячных коробок.
В доме серии 111—121 в г. Жуковском испытаны межквартирные стены после одного года и двух лет эксплуатации. В результате отмечено дополнительное снижение индекса изоляции воздушного шума соответственно на 1 и 2 дБ. Ухудшение звукоизоляции в период эксплуатации имеет такой же характер, как первоначальное, вызванное сквозными отверстиями с установленными в них элементами скрытой электропроводки (рис. 45) . В том же доме испытали стены аналогичной конструкции, имеющие повышенную звукоизолирующую способность в результате особенностей планировочного решения. Эти стены из панелей, размеры которых превышают размеры разделяемых помещений, обеспечивают лучшую звукоизоляцию как при обычном устройстве скрытой электропроводки, так и при использовании заглушек.
Особый интерес представляют результаты испытания стен, разделяющих помещения разных размеров (табл. 20). При этом площадь стены, подверженная воздействию звукового поля, меняется в зависимости от того, в каком помещении расположен источник шума. Соответственно меняется и измеренный индекс изоляции воздушного шума.
Отношение полной площади панели к ее площади, подверженной воздействию звукового поля, в рассмотренных случаях составляет 1,38—1,44. Увеличение индекса изоляции воздушного шума, подсчитанное по формуле (51), составляет ΔIв=1,3÷1,6 дБ, что близко к значениям, полученным при измерениях.
В доме серии 111—90 в Смоленске испытаны межсекционные стены, расположенные в месте устройства деформационного шва здания. Они состоят из двух железобетонных панелей толщиной по 12 см с зазором между ними 2 см. Сквозные отверстия для электропроводки оказали на звукоизолирующую способность двойных стен значительное влияние; индексы изоляции воздушного шума Iв, измеренные в двойных стенах, без отверстий и с отверстиями, соответственно равны 59 и 56 дБ.
В домах с комплексным применением легких бетонов на пористых заполнителях (серий 111—91 и 111—99) полы раздельные, устраиваемые из различных покрытий по бетонному основанию. В доме серии 111—91 бетонное основание пола представляет собой либо монолитную цементную стяжку, либо сборную панель толщиной 4 см размером на комнату из шлакопемзобетона. Плотность шлакопемзобетона в несущих панелях перекрытия толщиной 10 см — 1900 кг/м3, в панелях основания пола — 1600 кг/м3. В доме серии 111—99 применены комплексные панели перекрытия, изготовленные в едином технологическом цикле и включающие несущую керамзитобетонную панель сплошного сечения толщиной 10 см, звукоизоляционную прослойку и керамзитобетонное основание пола толщиной 4 см. Плотность керамзитобетона в несущих панелях перекрытий 1500 кг/м3, в панелях основания пола — 1200 кг/м3. Перекрытия имеют комбинированную звукоизоляционную прослойку из двух материалов — минераловатных и мягких древесноволокнистых плит. Расположенные сверху древесноволокнистые плиты препятствуют неравномерному обжатию минераловатных плит во время бетонирования основания пола, при этом исключается возможность образования жестких связей между полом и несущей частью перекрытия по площади конструкции. Результаты испытания перекрытий приведены в табл. 21.
Легкобетонные перекрытия поверхностной плотностью 210—280 кг/м3 с запасом обеспечивают нормативные требования по звукоизоляции.
Неудовлетворительная изоляция ударного шума отмечена только при одном варианте пола в доме серии 111—91. Вскрытие плинтусов у перекрытий этого варианта показало, что зазоры между бетонным основанием пола и стенами заполнены раствором и строительным мусором вместо звукоизоляционных прокладок. Это нарушение проекта при строительстве и вызвало заметное снижение изоляции ударного шума.
Межквартирные стены из шлакопемзобетонных панелей толщиной 18 см испытаны в доме серии 111—91 при двух вариантах планировочного решения: в первом длины панелей и разделяемых помещений равны, во втором длина помещений меньше, чем длина панелей. Испытаны также межсекционные двойные стены из шпакопемзобетонных панелей толщиной по 12 см, разделенных зазором шириной 2 см, которые образуют деформационный шов здания. Двойные стены испытаны при втором варианте планировочного решения. Плотность шлакопемзобетона 1800—1900 кг/м3; модуль упругости (1,9—2)·1010 Па. Выполнена следующая заделка отверстий для элементов электропроводки: лунки для распаянных коробок с двух сторон заделаны раствором; в одной группе стен штепсельные розетки установлены с двух сторон, во второй — только с одной стороны, с другой стороны отверстие заделано раствором. Результаты испытаний приведены в табл. 22.
Индекс изоляции воздушного шума однородной стены из панели толщиной 18 см на 3 дб превышает расчетное значение, что объясняется повышенным коэффициентом потерь этого материала (см. п.7). В случае, когда звуковое поле воздействует только на часть площади панели стены (l/l1=1,6), звукоизолирующая способность дополнительно возрастает на 2 дБ. Подсчет по формуле (50) дает тот же прирост индекса изоляции воздушного шума (ΔIв=2 дБ).
В доме серии 111—99 межквартирные стены толщиной 20 см выполнены из керамзитобетона плотностью 1450—1500 кг/м3 с модулем упругости (1,5—1,55)·1010 Па. Средний индекс изоляции воздушного шума, измеренный при испытании этих стен, Iв=51 дБ совпадает с расчетным.
В пос. Ватутинки Московской обл. испытан крупнопанельный жилой дом с улучшенными планировкой и эксплуатационными качествами, построенный по проекту серии 4570—73/75, который призван заменить проект серии 4570/63. Пятиэтажное пятисекционное здание имеет поперечные несущие стены, расположенные с единым планировочным шагом 3,2 м, из железобетонных панелей толщиной 21 см с круглыми пустотами. Эти конструкции с запасом удовлетворяют нормативные требования по звукоизоляции (Iв=51 дБ) при поверхностной плотности 337 кг/м2, а при заполнении пустот керамзитом нормативные требования превышены на 3 дБ. В доме устроена плинтусная разводка электропроводки, установлены плинтусные штепсельные розетки, потолочные переключатели. Такая система электропроводки позволила исключить сквозные отверстия в стенах. Повторные испытания стен со штепсельными розетками, закрытыми заглушками, подтвердили отсутствие повышенной передачи звука в этих зонах.
Междуэтажные перекрытия выполнены из железобетонных панелей сплошного сечения толщиной 11 см с полом из паркета толщиной 1,6 см, уложенного по цементной стяжке толщиной 3 см, слою пергамина и засыпке толщиной 6 см из керамзита плотностью 500—600 кг/м3.
Обследование показало, что в нарушение указаний проекта стяжка не была отделана зазором от стен, так что между полом и несущей частью перекрытия имелись жесткие связи. Средние индексы звукоизоляции составляют: Iв=50, Iу=69 дБ. Изоляция воздушного шума удовлетворительна, а ударного — на 2 дБ ниже нормативных требований. Расчетные индексы, определенные по методике, описанной в п.6, равны: Iв=51 и Iу=66 дБ. Увеличение индекса приведенного уровня ударного шума под влиянием жестких связей между полом и несущей частью, подсчитанное по формуле (99), ΔIу=4 дБ. Ухудшение фактической изоляции ударного шума, по сравнению с расчетной, составило 3 дБ. Таким образом, отличие фактических и расчетных индексов звукоизоляции, как и отмеченная неудовлетворительная изоляция ударного шума, объясняется жесткой связью пола со стенами и через них с несущей частью перекрытия. При соблюдении требований проекта к раздельности пола, т.е. отсутствии жестких связей между полом и несущей частью перекрытия, звукоизоляция соответствует нормативным требованиям.