Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Eksperymentalne badania akustyczne materiałów sypkich

Materiał sypki
Materiał sypki
Archiwum autorów

W literaturze naukowo-technicznej brak jest jakichkolwiek wyników badań własności pochłaniania dźwięku materiałów sypkich. Dlatego takie badania rozpoczęto w Katedrze Mechaniki i Wibroakustyki AGH. Oto pierwsze uzyskane wyniki.

Przedsiębiorcy z wielu branż przemysłowych są coraz bardziej zainteresowani wykorzystaniem różnych materiałów w konstrukcjach zabezpieczeń przeciwhałasowych, tzn. w technicznych metodach zwalczania hałasu w miejscach pracy i w środowisku zewnętrznym. Zapotrzebowanie na materiały o właściwościach pochłaniających dźwięk jest wciąż duże, ponieważ hałas pochodzący od maszyn i urządzeń, zarówno typowo przemysłowych, jak i występujących w budynkach nieprzemysłowych, nadal stanowi poważne zagrożenie dla człowieka oraz wyzwanie dla wibroakustyków opracowujących metody i sposoby jego redukcji.

Pierwsza przyczyna tego zainteresowania to czynnik ekonomiczny: prowadzone badania doświadczalne mają na celu pozyskanie nowych materiałów mających lepsze właściwości akustyczne, dużą trwałość i odporność na czynniki chemiczne, ale jednocześnie konkurencyjnych cenowo w stosunku do obecnie stosowanych materiałów dźwiękochłonnych. Druga przyczyna to ciągły postęp techniczny, który negatywnie oddziałuje na środowisko. Problemem na skalę globalną jest bowiem wytwarzanie odpadów wskutek realizowanych procesów technologicznych. Dlatego zakłady produkcyjne borykające się z problemem odpadów produkcyjnych szukają możliwości ich zagospodarowania w innych dziedzinach gospodarki, m.in. jako materiały stosowane w zabezpieczeniach akustycznych.

Współczynnik pochłaniania – fizyczny i pogłosowy

W celu określenia własności pochłaniających dźwięk danego materiału posługujemy się tzw. współczynnikiem pochłaniania dźwięku. Jest to iloraz energii akustycznej pochłoniętej przez dany materiał Epochł. do energii akustycznej fali padającej Ec [1]:

materiały sypkie

W praktyce można posługiwać się dwoma rodzajami współczynnika pochłaniania dźwięku: fizycznym i pogłosowym. Jeżeli wyznaczenia współczynnika pochłaniania określonego wyrażeniem 1 dokonujemy przez pomiar metodą fal stojących, to mówimy o fizycznym współczynniku pochłaniania, natomiast jeżeli obliczamy jego wartość na podstawie pomiaru metodą pogłosową, wówczas mówimy o pogłosowym współczynniku pochłaniania. W większości wypadków o wyborze metody pomiaru współczynnika pochłaniania dźwięku decyduje ilość (powierzchnia) dostarczonego do badań akustycznych materiału. W przypadku wstępnych badań akustycznych materiałów wyznacza się fizyczny współczynnik pochłaniania, ponieważ do tej metody pomiaru próbki materiału są małe – mają kształt krążka, którego średnica wynosi 10 i 3 cm. Natomiast przy metodzie pogłosowej badana próbka materiału musi mieć powierzchnię pomiarową 10 m².

Przedmiot badań

W Katedrze Mechaniki i Wibroakustyki AGH poddano badaniom próbki materiałów sypkich wytworzonych na bazie rud glinowo- krzemowych pochodzących z terenu południowej Europy oraz próbkę tego materiału połączonego odpowiednim lepiszczem cementowym. Celem tych badań było określenie przydatności tego typu materiałów w rozwiązaniach konstrukcyjnych ścianek (przegród) zabezpieczeń przeciwhałasowych.

Zastosowana metoda

Wartość fizycznego współczynnika pochłaniania dźwięku badanych materiałów wyznaczono metodą fal stojących (prostopadłe padanie fali dźwiękowej na powierzchnię badanego materiału). Do przeprowadzenia badań wykorzystano rurę impedancyjną (Rura Kundta). Metoda ta jest przydatna do rozważań studialnych, a także do celów wstępnych badań umożliwiających określenie przydatności nowych materiałów z punktu widzenia własności dźwiękochłonnych.

Przebieg i wyniki badań

Badania przeprowadzono w dwóch etapach.
W pierwszym etapie przebadano akustycznie dwie próbki materiałów w postaci sypkiej. Próbki te różnią się między sobą ciężarem właściwym. Badania obu próbek materiałowych zostały przeprowadzone dla dwóch grubości: 5 i 2 cm. Strukturę tych materiałów ilustrują fot. na górze i fot. 1.

W drugim etapie przebadano próbkę, którą zleceniodawca wykonał po analizie otrzymanych wyników przebadanych materiałów sypkich, na bazie materiału – próbki z fot. na górze (tabela) – połączonego odpowiednim lepiszczem cementowym. Wykonaną próbkę ilustruje fot. 2. Taki materiał, po uzyskaniu pozytywnych wyników z badań akustycznych, mógłby znaleźć zastosowanie jako warstwa pochłaniająca w ekranie akustycznym. Niestety, już przed przystąpieniem do badań akustycznych autorzy stwierdzili na podstawie swoich wieloletnich doświadczeń, że próbka wykonana jest nieprawidłowo: gołym okiem było widać, że proporcja materiału sypkiego do lepiszcza nie była prawidłowa – próbka miała zbyt małą porowatość. Krytyczne uwagi autorów zostały potwierdzone wynikami z przeprowadzonych badań akustycznych (tabela).

Ukształtowanie odpowiednich próbek z materiałów sypkich w formie krążków o średnicach odpowiednio 10 i 3 cm nastręczało pewien problem. W celu uzyskania próbek do tego typu badań akustycznych przygotowano specjalne plastikowe pojemniki, do których wsypano odpowiednią ilość materiału, a następnie zabezpieczono gazą higieniczną przed ewentualnym wysypaniem się materiału z pojemnika.

Badania akustyczne mające na celu określenie wartości fizycznego współczynnika pochłaniania materiałów-odpadów przeprowadzono w paśmie częstotliwości tercjowych. Wyniki tych badań zostały opracowane w postaci wykresów (rys. 1, 2, 3) i zbiorczego zestawienia tabelarycznego (tabela).

Na rys. 1–4 przedstawiono sposób kształtowania się charakterystyk pochłaniania dźwięku dwóch rodzajów materiałów sypkich o grubościach 5 i 2 cm – próbki ze zdjęcia na górze i nr 1. Podane charakterystyki dotyczą fizycznego współczynnika pochłaniania. Uzyskane wyniki pokazują, że badane materiały charakteryzują się stosunkowo wysokim pochłanianiem w zakresie częstotliwości średnich i wysokich, przy czym lepsze własności wykazują próbki materiałów o grubości 5 cm.

Na rys. 5 pokazano, jak kształtuje się charakterystyka pochłaniania dźwięku próbki materiału wykonanej na bazie materiału sypkiego (próbki nr 1) połączonego lepiszczem cementowym – próbka nr 2. Niestety, otrzymane wyniki dotyczące własności pochłaniających tak wykonanej próbki są niezadowalające. Taki materiał, którego średnia wartość współczynnika pochłaniania wynosi 0,3, nie może być zaliczony do grupy materiałów mających własności pochłaniające dźwięk.

PODSUMOWANIE

Przeprowadzone wstępne badania sondażowe właściwości pochłaniania dźwięku materiałów sypkich wytworzonych na bazie rud glinowo- krzemowych pochodzących z terenu południowej Europy wykazały, że materiały te mają własności pochłaniające dźwięk. Otrzymane charakterystyki pochłaniania dźwięku badanych materiałów sypkich mają podobny przebieg jak charakterystyki klasycznych materiałów stosowanych w zabezpieczeniach wibroakustycznych.

Wyniki uzyskane z badań akustycznych materiału – próbki nr 2 są natomiast niezadowalające. Materiał mający tak niskie parametry własności pochłaniających nie może być stosowany w nowych rozwiązaniach materiałowo- konstrukcyjnych elementów ściennych ekranów akustycznych przeznaczonych do stosowania w ochronie akustycznej środowiska zewnętrznego i środowiska pracy. Próbkę należy wykonać ponownie, biorąc pod uwagę sugestie autorów.

Praca została wykonana w ramach badań statutowych Katedry Mechaniki i Wibroakustyki AGH w latach 2010–2013, zadanie badawcze nr 6: „Nowe rozwiązania materiałowe przegród warstwowych w projektowaniu zabezpieczeń wibroakustycznych maszyn i urządzeń”.

LITERATURA

  1. Z. Engel, „Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami”, PWN, Warszawa 2001.
  2. „Instructions and Applications: Standing Wave Apparatus type 4002”, Bruel and Kjaer, 1970.
  3. PN-ISO 10534-1:2001, „Akustyka. Określanie współczynnika pochłaniania dźwięku i impedancji akustycznej w rurach impedancyjnych. Metoda wykorzystująca współczynnik fal stojących”.
  4. J. Sikora, „Badania współczynnika pochłaniania dźwięku materiałów ziarnistych”, „Czasopismo Techniczne. Mechanika”, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, z. 1-M/2007.
  5. J. Turkiewicz, „Własności dźwiękochłonne struktur warstwowych z materiałem typu „plaster miodu”, „Czasopismo Techniczne. Mechanika”, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, z. 1-M/2007.
  6. J. Turkiewicz, J. Sikora, „Właściwości dźwiękochłonne materiałów włóknistych i wiórowych będących odpadami produkcyjnymi”, „IZOLACJE” nr 11/12/2008 (131), s. 46–49.

LISTOPAD/GRUDZIEŃ 2010

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 11/12/2010

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Innowacyjny system kompozytowych wzmocnień konstrukcji »


W przypadku gdy temperatura przekroczy temperaturę zeszklenia, wówczas żywica nie jest... ZOBACZ »


Szukasz materiałów budowlanych dobrej jakości?

Dobierz najlepszy materiał izolacyjny »

Obok wiedzy na temat produktów, równie istotna jest znajomość technologii, którą... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »


Opłacalność paneli fotowoltaicznych - najnowsze informacje i porady »

Uszczelnianie obiektów inżynieryjnych - jak to robią specjaliści?

W przyszłym roku nastąpią znaczne podwyżki cen energii elektrycznej, dlatego też warto zastanowić się nad montażem paneli fotowoltaicznych.
czytaj dalej »

Jak prawidłowo chronić ściany fundamentwe i zapewnić gwarancję żywotności obiektu? czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Uszczelnianie trudnych powierzchni! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


Doszczelniając przegrodę od strony wewnętrznej budynku ograniczamy przenikanie pary wodnej do warstwy izolacyjnej, natomiast... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważna?

Sprawdzony sposób na przyspieszenie ocieplenia »

W budynkach nowo wznoszonych barierę dla wody gruntowej stanowi hydroizolacja zewnętrzna ścian piwnic i izolacja pod płytą fundamentową... czytaj dalej » Jakiego produktu użyć, by aplikacja była łatwa, efektywność większa, a tempo pracy ekspresowe? czytaj dalej »

Jak mocować elewacje wentylowane?


Jak w realnych warunkach zachowują się różne systemy mocowań elewacji wentylowanych? ZOBACZ »


Zgarnij bony o wartości 100zł. Zobacz jak »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?

3 kroki do Super CashBack
czytaj dalej »

Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa w czyszczeniu... czytaj dalej »

Najlepszy system stropowy?


Betonowe stropy można produkować na różne sposoby – z betonu przygotowanego na placu budowy lub w fabryce, gdzie panują kutemu optymalne warunki. ZOBACZ »


dr inż. Jan Sikora
dr inż. Jan Sikora
Jest absolwentem Wydziału Maszyn Górniczych i Hutniczych AGH w Krakowie (teraz Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki). Pracuje w AGH Akademii Górniczo-Hutniczej od 1971 r., obecnie jako adiunkt w ... więcej »
dr inż. Jadwiga Turkiewicz
dr inż. Jadwiga Turkiewicz
Jest absolwentką Wydziału Maszyn Górniczych i Hutniczych AGH (teraz Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki). Pracuje w AGH Akademii Górniczo-Hutniczej od 1979 r., obecnie jako adiunkt w Katedrze M... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Alpha Dam Alpha Dam
O FIRMIE Alpha Dam Sp. z o.o. produkuje od ponad 10 lat profesjonalne materiały wodochronne i przeciwwilgociowe dla budownictwa.  Do 2008...
9/2019

Aktualny numer:

Izolacje 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne rozwiązania elewacyjne
  • - Jakość wykonania izolacji z szarego styropianu
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.