CC BY
28http://www. bulletennauki. com
УДК 621.926
ВИБРАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ VIBRATION RESISTANCE THERMAL INSULATION PRODUCTS
©Пятаев Е. Р.
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
г. Москва, Россия pyatay92@mail. ru ©Pyataev Ye. National Research University Moscow state university of civil engineering
Moscow, Russia pyatay92@mail. ru
Аннотация. В статье рассматриваются особенности воздействия вибраций на строительные конструкции в целом и на теплоизоляционные слои строительных систем, в частности; приводятся результаты исследования изменения прочностных характеристик минераловатных плит в зависимости от условий и продолжительности вибрационного воздействия.
Abstract. The article considers the peculiarities of vibration effects on structures in general and on the insulating layer of building systems, in particular; the results of studies of changes in the strength characteristics of mineral wool according to the conditions and duration of vibration exposure.
Ключевые слова: вибрация, минеральная вата, долговечность, теплопроводность, прочность, шум.
Keywords: vibration, mineral wool, durability, thermal conductivity, strength, noise.
Вибрация — это механические колебания, возникающие в жестких или упругих средах. Характер колебаний таков, что их допустимо, а для физического изучения процессов — необходимо, приводить к гармоническому виду. Колебания упругих тел с частотой менее 20 Гц воспринимаются как вибрация, более 20 Гц — как вибрация и звук. С точки зрения физической природы, разницы между шумом и вибрацией нет [1, 2]. Принципиальное различие — сжимаемы среды: звук в них хорошо распространятся (воздушный шум, например) и характеризуется скоростью распространения и звуковым давлением, и вибрации — практически не распространяются.
С точки зрения воздействия на организм человека разница между шумом и вибрацией заключается в восприятии: вибрация воспринимается вестибулярным аппаратом и средствами осязания, а шум органами слуха [3, 4]. Исследования показали отрицательное воздействие вибраций на живые организмы. Длительное воздействие вибраций на организм человека может приводить к сердечно-сосудистым заболеваниям, нарушению в опорно-двигательном аппарате, психическим расстройствам.
http://www. bulletennauki. com
Острота проблемы — необходимость защиты от вибрации — подчеркивается и тем вниманием, которое оказывает мировое сообщество к мониторингу этого явления [5, 6]. В России действуют санитарные нормы производственной общей и локальной вибрации (ДСН 3.3.6.039-99), различные аспекты этого явления регламентированы стандартами: ГОСТ Р 528922007 и ГОСТ 12.1.012-90; в Норвегии действую нормы NS 8141:2001; в Германии — DIN 41503:1999 и т. д.
Здания в процессе эксплуатации подвергаются воздействиям природной и техногенной вибраций. К природным воздействиям относят периодические ветровые нагрузки, колебания земной коры. Техногенные нагрузки связаны с деятельностью человека: строительными работами, движением транспортных средств [7, 8]. Характерной особенностью нового времени являются вибрационные нагрузки от действия ветрогенераторов и других альтернативных источников энергии, вызывающих периодические колебания.
При длительном воздействии или в условиях приближения частот колебаний к резонансным, вибрация становится причиной повреждения конструкции здания: снижения ее эксплуатационной надежности и устойчивости конструкций, ухудшения несущей способности перекрытий. Признаками повреждения конструкции является появление и раскрытие трещин, локальные разрушения и т. п.
С целью определения опасности действующих вибрационных нагрузок для конструкции вибрационные процессы в сооружениях контролируют периодически или постоянно. Для измерения вибрации используют: виброметры, измерители шума и вибраций (1-3000 Гц), измерители шума типа ВШВ-003 и др.
Вибрацию таких элементов зданий, как стены и междуэтажные перекрытия, можно оценить по создаваемым в них механическим напряжениям. Теплоизоляция в строительных системах (конструкциях кровли, стен, фундаментов, перекрытий) как правило, находится либо в одностороннем контакте с массивной конструкцией (источником вторичных вибраций) либо зажата между слоями конструкции. Очевидно, что вибрационные воздействия воспринимаются теплоизоляционным слоем от несущих конструкций и гасятся в теплоизоляционном слое (по аналогии со звукоизоляцией). При этом, сам теплоизоляционный слой может претерпевать определенные изменения в результате вибрационных воздействий, вплоть до полной деградации.
Целью исследований было изучение изменения свойств минераловатных изделий в зависимости от вибрационных воздействий.
При оценке риска повреждения конструкции здания вследствие воздействия на него вибрации (ГОСТ Р 52892-2007), учитывались параметры, характерные для нагрузок от движения транспортных средств: в диапазоне частот от 1 до 150 Гц, перемещений 1-100 мкм; скоростей 1-200 м/с, ускорений 0,2-50 м/с2.
Свойства теплоизоляционных слоев конструкций, так же зависят от вибрационных воздействий, которые передаются через несущие элементы. С учетом особенностей работы теплоизоляции приняты следующие условия эксперимента: предельная длительность воздействия (т) 24 часа, частота вибрационного воздействия 20 и 80 Гц при температуре (t) 25 оС и относительной влажности воздуха (ф) 60%. Каждые 6 ч регистрировались: изменение прочности при 10 % деформации, теплопроводности и средней плотности. В эксперименте изучались свойства минераловатных изделий без связующего, а так же с содержанием связующего от 1,5 до 4,5%. Результаты испытаний (Рисунок 1) показывают, что степень снижения прочности при увеличении частоты вибрационного воздействия и времени приложения нагрузки в большей степени характерно для изделий с введенным связующим.
http://www. bulletennauki. com
Факт снижения прочности проявляется в большей степени для изделий с относительно высоким содержанием связующего.
Рисунок. Влияние параметров вибрации на изменение прочностных характеристик минералововатных изделий: 1 — изделие без связующего (частота вибрационного воздействия 20 или 80 Гц);
2 — изделие с 4,5% связующего (частота вибрационного воздействия 20 Гц); 3, 4, 5 — изделия с 1,5; 3,0 и 4,5% связующего (частота вибрационного воздействия 80 Гц).
Снижение прочности может быть объяснено тем, что прочностные характеристики минеральных волокон (в том числе стойкость к вибрации) достаточно высоки, а изменение прочности происходит за счет снижение прочностных характеристик омоноличенного связующего и снижения прочности контакта между волокнами и связующим. Это вполне соответствует характеру полученных аналитических зависимостей.
Увеличение теплопроводности и плотности коррелированы между собой и обусловлены некоторым уплотнением минераловатных изделий в результате вибрационных испытаний. Причиной уплотнения может рассматриваться как смятие волокон, в рамках предложенной теории прочности, так и ослабление омоноличенных контакт между волокнами.
Список литературы:
1. Жуков А. Д., Орлова А. М., Наумова Т. А., Никушкина Т. П., Майорова А. А. Экологические аспекты формирования изоляционной оболочки зданий // Научное обозрение. 2015. №7. С. 209-212.
2. Румянцев Б. М., Жуков А. Д. Теплоизоляция и современные строительные системы // Кровельные и изоляционные материалы. 2013. №6. С. 11-13.
3. Жуков А. Д., Орлова А. М., Наумова Н. А., Талалина И. Ю., Майорова А. А. Системы изоляции строительных конструкций // Научное обозрение. 2015. №7. С. 218-221.
4. Соков В. Н., Бегляров А. Э., Солнцев А. А., Журавлева А. А., Журбин А. С. Комплексный парогидротеплоизоляционный материал // Интернет-Вестник ВолгГАСУ. 2014. №2 (33). С. 1.
5. Жуков А. Д., Наумова Н. В., Мустафаев Р. М., Майорова Н. А. Моделирование свойств высокопористых материалов комбинированной структуры // Промышленное и гражданское строительство. 2014. №7. С. 39-42.
http://www. bulletennauki. com
6. Орешкин Д. В., Семенов В. С. Современные материалы и системы в строительстве — перспективное направление обучения студентов строительных специальностей // Строительные материалы. 2014. №7. С. 92.
7. Жуков А. Д., Чугунков A. B. Локальная аналитическая оптимизация технологических процессов // Вестник МГСУ. 2011. №1-2. С. 273-278.
8. Трескова Н. В., Пушкин А. С. Современные стеновые материалы и изделия // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2013. №11 (178). С. 32-35.
References:
1. Zhukov A. D. Environmental aspects of the formation of the insulating sheath of buildings / A. D. Zhukov, A. M. Orlova, T. A. Naumova, T. P. Nikushkina, A. A. Mayorova. Scientific-about vision. 2015, no. 7, pp. 209-212.
2. Rumiancev B. M. Thermal insulation and modern building systems / B.M. Rumiancev, A.D. Zhukov. Krovel'nye I izoliacionnye materialy, 2013, no. 6, pp. 11-13.
3. Zhukov A. D. Systems of buildings structures insulation / A. D. Zhukov, A. M. Orlova, T. A. Naumova, I. Yu. Talalina, A. A. Mayorova. Scientific-about vision, 2015, no. 7, pp. 209-212.
4. Sokov V. N. Complex vapour-hydro-thermal insulation material / V. N. Sokov, A. E. Beglyarov, A. A. Solntsev, A. A. Zhuravleva, A. S. Zhurbin. Internet Journal of VolgGASU, 2014, no. 2 (33).
5. Zhukov A. D. Simulation of properties of highly porous materials with combined structure / A. D. Zhukov, N. V. Naumova, R. M. Mustafaev, N. A. Mayorova. Industrial and Civil Engineering, 2014, no. 7, pр. 39-42.
6. Oreshkin D. V. Modern Materials And Sistems In The Construction Are Perspective Direction Of Teaching Of Construction Specialties / D. V. Oreshkin, V. S. Semenov. Stroitel'nye materialy, 2014, no 7, pp. 92.
7. Zhukov A. D. Local analytical optimization of technological processes / A. D. Zhukov, A. V. Chugunkov. MGSU Herald, 2011, no. 1-2, pp. 273-278.
8. Treskova N. V. Contemporary wall materials and products / N. V. Treskova, A. S. Pushkin. Construction materials, equipment, technology XXI century, 2013, no. 11 (178), pp. 32-35.
Работа поступила в редакцию Принята к публикации
06.03.2016 г. 11.03.2016 г.
