S rozvojem využívání recyklovaného kameniva pro výrobu betonu je nutné vedle základních mechanických a přetvárných vlastností materiálu ověřovat i charakteristiky určující finální komfort obyvatel při užívání stavby. Jednou z těchto vlastností je i akustická neprůzvučnost. Předkládaný článek prezentuje výsledky experimentálního měření akustické neprůzvučnosti železobetonových stěn vyrobených s použitím přírodního i recyklovaného kameniva. Změřeny byly i fyzikální materiálové konstanty, které se používají pro určení akustických vlastností výpočtem.
Experimentální ověření akustické neprůzvučnosti železobetonových stěn
Hlavním cílem experimentu bylo laboratorně zjistit akustickou neprůzvučnost železobetonových stěn vyrobených z betonu obsahujícího recyklované kamenivo a ověřit tak, zda je tento druh betonu vhodný do konstrukcí s přísnějšími požadavky na zvukovou izolaci, převážně pak do stěn mezi obytnými místnostmi. V bytových stavbách jsou jako mezibytové příčky často navrhovány železobetonové stěny, jelikož zároveň plní i ztužující funkci celého objektu. Pro ověření, zda konstrukce mezibytové stěny z betonu s recyklovaným kamenivem vyhoví požadavkům ČSN 73 0532 [1] na zvukovou izolaci mezi dvěma obytnými místnostmi sousedních bytů, byl realizován praktický experiment.
Výroba a materiály stěn
Pilířem experimentu byla výroba tří železobetonových stěn o rozměrech 3,57 × 0,2 × 3,73 m, které byly vyztuženy u obou povrchů vázanou výztuží Ø 10/100 mm v obou směrech. Beton pro výrobu stěn byl specifikován dle [2] a [3] jako C25/30 - XC2, stupeň konzistence S4. Železobetonové stěny byly vyrobeny na jedné z betonáren společnosti TBG Metrostav, kde byly zároveň vhodné podmínky pro výrobu betonu i se 100% obsahem recyklovaného kameniva. Pro výrobu betonových stěn byly použity tři receptury s různým podílem recyklovaného kameniva v betonu. První receptura (NAC) obsahovala pouze přírodní těžené kamenivo a sloužila jako receptura referenční. V receptuře RAC-50 bylo hrubé přírodní kamenivo nahrazeno hrubým recyklovaným směsným kamenivem, drobné kamenivo bylo zachováno přírodní těžené. V poslední receptuře (RAC-100) bylo nahrazeno drobné i hrubé přírodní kamenivo recyklovaným směsným kamenivem. Základní parametry použitého kameniva jsou uvedeny v následující tabulce.
| Receptura | Typ kameniva (hrubé) | Typ kameniva (drobné) |
|---|---|---|
| NAC | Přírodní | Přírodní |
| RAC-50 | Recyklované směsné | Přírodní |
| RAC-100 | Recyklované směsné | Recyklované směsné |
Recyklované kamenivo se oproti kamenivu přírodnímu vyznačuje násobně vyšší mírou nasákavosti. Z fotografií je patrné znečištění hrubé složky recyklovaného kameniva dřevěnými částicemi, které mohou mít následně dopad na mechanické i užitné vlastnosti betonu. V tomto případě bylo znečištění způsobeno nedokonalým odstraněním dřevěných materiálů před zpracováním (drcením) stavebního a demoličního odpadu na recyklované kamenivo do betonu.
Průběh zkoušek a výsledky
Během betonáže byly odebrány vzorky pro zkoušky čerstvého betonu a byla vyrobena zkušební tělesa na zkoušky ztvrdlého betonu. Krychelná pevnost betonu v tlaku byla vzhledem ke stanovené pevnostní třídě betonu u všech tří receptur splněna s dostatečnou rezervou. U receptury RAC-100 byl zaznamenán pokles pevnosti o přibližně 5 MPa, a to i přes zvýšenou dávku cementu v receptuře. Objemová hmotnost betonu byla u receptur RAC-50 a RAC-100 nižší oproti referenční směsi s přírodním kamenivem, a to přibližně o 5, resp. 10 %. Vyšší pokles byl zaznamenán u statického modulu pružnosti, který dosahoval 18 % u směsi RAC-50 a až 39 % u směsi RAC-100. Laboratorní zkoušky akustické neprůzvučnosti proběhly dne 16. srpna 2022 v akreditované zkušební laboratoři TZÚS v Teplicích. Pro stanovení akustické neprůzvučnosti železobetonových stěn se postupovalo dle ČSN EN ISO 10140 - 2 [5].
Čtěte také: Podhledy pod krovem a jejich vliv na akustiku
Z průběhu naměřených křivek vyplývá, že největší rozdíl mezi prvkem z betonu s přírodním kamenivem a prvky z betonu s recyklovaným kamenivem nastává v okolí pásma 100 a 250 Hz, kde je neprůzvučnost betonu s přírodním kamenivem vyšší o přibližně 15, resp. 10 dB. Ve zbytku pásem se hodnoty liší minimálně a průběh je víceméně totožný. Výsledná vážená laboratorní neprůzvučnost konstrukcí s recyklovaným kamenivem se liší od referenční konstrukce o 3 dB. Všechny tři konstrukce tak splňují požadavek na váženou stavební neprůzvučnost dle ČSN 73 0532 mezi dvěma obytnými místnostmi sousedních bytů, kde je stanovena mezní hodnota 53 dB. Železobetonové stěny byly zkoušeny bez dalších přídavných vrstev.
Spolu s akustickou neprůzvučností železobetonových stěn byly stanoveny i fyzikální materiálové konstanty všech tří betonových směsí použitých v experimentu. Z výsledků je opět patrný negativní vliv recyklovaného kameniva na dynamický modul pružnosti. Při náhradě hrubé frakce recyklovaným kamenivem u receptury RAC-50 poklesla hodnota modulu o přibližně 8 %. U receptury se 100% podílem recyklovaného kameniva byl oproti referenční receptuře pokles modulu přibližně 25 %. Mnohem důležitější rozdíl však nastává při srovnání naměřených hodnot rychlosti šíření podélných vln a ztrátového činitele s hodnotami udávanými literaturou. Naměřené hodnoty rychlosti šíření podélných vln jsou přibližně o jednu třetinu nižší. Naopak hodnoty ztrátového činitele jsou více než čtyřnásobné oproti hodnotám uvedeným v literatuře, a to i v případě betonu s přírodním kamenivem.
Řešení akustiky v interiérech
Řešení akustiky v interiérech, zejména u betonových stěn, je důležité pro zajištění komfortního bydlení a kvalitního pracovního prostředí. V tomto článku se zaměříme na různé možnosti úprav a instalací, které mohou výrazně zlepšit akustické vlastnosti místností.
Akustické panely a jejich využití
Akustické panely představují efektivní řešení pro zlepšení akustiky v místnostech. Mohou být vyrobeny z různých materiálů, jako je kompozitní dřevo nebo molitanové desky. Instalace akustických panelů je relativně rychlá a čistá. Například, sestavení a nalepení 28 m2 akustických panelů lze zvládnout v krátkém časovém horizontu.
V jedné realizaci byla provedena úprava malé zasedací místnosti kombinací akustických panelů. Jedna stěna byla pokryta molitanovými deskami, zatímco druhá stěna panely z kompozitního dřeva. Dále byla instalována LED páska pro zlepšení osvětlení a celkového vzhledu místnosti.
Čtěte také: Betonové schody: Broušení a úprava
Odhlučnění bytů a místností
Odhlučnění bytu nebo místnosti je dalším klíčovým aspektem pro zlepšení akustického komfortu. Pro odhlučnění stěn ve starých cihlových domech se doporučuje použít materiály s tloušťkou do 10 cm, které dokáží eliminovat běžný hluk, jako je křik, televize nebo hudba. Pro odhlučnění stropu v panelovém bytě se doporučuje konzultace s odborníky, kteří mají zkušenosti s použitými materiály a technologiemi. Cílem je utlumit zvuky od sousedů, což se dá dosáhnout použitím izolační vaty a akustické pěny v kombinaci se sádrokartonem.
Sádrokartonové příčky a podhledy
Sádrokartonové příčky a podhledy jsou dalším způsobem, jak zlepšit akustické vlastnosti interiéru. Při stavbě SDK příčky je důležité dbát na zvukovou izolaci uvnitř příčky a použít akustickou pásku po obvodu. Je možné použít i speciální akustické desky, které zvyšují účinnost odhlučnění.
Stavební akustika a její význam
Stavební akustika se zabývá vznikem zvukového vlnění, jeho šířením, vnímáním zvuku sluchem a přenosem prostorem v budovách. Vybrané fyzikální veličiny jsou hygienickými předpisy a technickými normami stanoveny jako kritéria pro posuzování budov a jejich vnitřního prostředí. Zvuk je vnímán jen sluchem živých organismů včetně člověka, zatímco vliv na samotné konstrukce je u tohoto faktoru téměř vyloučený. Příslušná kritéria proto vyjadřují míru ovlivnění akustické pohody i zdraví lidí užívajících budovu. Nemohou proto popisovat jen samotné fyzikální jevy (intenzitu, kmitočet, dynamiku působení zvuku v čase), ale nutně reagují i na fyziologické a psychologické okolnosti vnímání zvuku člověkem. Zejména přihlížejí k citlivosti příslušného smyslového orgánu - sluchu.
Pro návrh budovy je k dispozici přiměřeně přesná a přiměřeně náročná metoda předpovědi hodnot kritéria výpočtem, který bere v úvahu všechny významné vlivy ovlivňující hodnoty kritéria. Pro uvedení budovy do trvalého užívání a pro běžný dozor je k dispozici přiměřeně náročný a přiměřeně přesný způsob kontroly hodnot kritéria měřením na realizovaných budovách. Limitní hodnota je hodnota kritéria, která v dané době, v dané společnosti, na daném území apod. je považována za hraniční mezi vyhovujícím a nevyhovujícím stavem. Volba limitní hodnoty je vždy kompromisem mezi potřebou co nejdokonalejší ochrany zdraví a kvality života uživatelů budov na jedné straně a mezi technickými a ekonomickými možnostmi stavebnictví limitní hodnoty reálně v budovách zajišťovat.
Zvukové jevy a lidské vnímání
Zvuk se definuje jako mechanické vlnění prostředí, které je vnímáno sluchem. U člověka je oblast slyšení vymezena pásmem kmitočtů přibližně od 16 do 16 000 Hz a rozsahem intenzity zvuku mezi prahem slyšení, (cca 10-12 W·m-2) a prahem bolesti (cca 10 W·m-2). Zvukové vlny jsou prostředím, ve kterém se šíří, v různé míře pohlcovány, odráženy, rozptylovány, soustřeďovány či tlumeny. Vhodným uspořádáním prostorů a konstrukcí v budově tak lze ovlivňovat šíření akustické energie a dosahovat jejího omezení. Sluch je smysl, který je v ustavičné pohotovosti, aby přinášel údaje o vnějším světě. Sluch varuje před nebezpečím, sluchem jsme schopni rozlišit zdroj zvuku a lokalizovat ho v prostoru. Příliš časté nebo příliš silné a v nevhodnou dobu se vyskytující zvuky, které jsou nežádoucí, rušivé, obtěžující nebo lidskému zdraví škodlivé, se označují jako hluk.
Čtěte také: Výhody panelových domů
Při působení zvuku na člověka se uplatňuje více vlastností zvuku. Tyto vlastnosti jsou: intenzita, kmitočet, čas, informační hodnota zvuku a okolnosti jeho působení, vztah osoby příjemce ke zdroji zvuku a ke zvuku jako takovému. Citlivost lidského sluchu při vnímání akustické intenzity není vždy stejná, ale s rostoucí intenzitou se snižuje. Výsledkem je logaritmická závislost mezi velikostí zvukového podnětu a velikostí sluchového vjemu. Tato vlastnost sluchu byla důvodem k zavedení logaritmické míry (decibelové stupnice) při kvantifikaci akustických veličin. Vnímání zvuku tak více souvisí s tlakem než s intenzitou. To je hlavní důvod, proč se v praxi při popisu „síly“ zvuku používá veličina: hladina akustického tlaku. Druhou důležitou vlastností zvuku je jeho kmitočtové složení. Kmitočet zvuku je počet periodických změn akustického tlaku za sekundu. Subjektivně je vnímán jako výška tónu.
Akustický komfort v bytové výstavbě
Akustický komfort je často skloňovaným pojmem v souvislosti s bytovou výstavbou. Ceny bytů v novostavbách stoupají a s nimi také nároky budoucích majitelů na komfort bydlení. S ním je neodmyslitelně spojený i klid domácnosti nerušený hlukem z okolí. Zvuk uvnitř bytového domu se nejčastěji šíří vzduchem ze sousedních bytů nebo z technického zázemí domu. Proto je nutné dbát už při projektování domů a výběru materiálů na akustické parametry mezibytových stěn. Požadavky na vzduchovou neprůzvučnost mezi místnostmi jsou stanoveny na základě charakteru oddělovaných místností. V případě zvukové izolace stěn mezi jednotlivými byty je tato hodnota R’w= 53 dB.
Odpovědí na poptávku zdiva s příznivými akustickými parametry přináší Lias Vintířov, LSM, k. s. Tvarovky Liapor jsou navrženy tak, aby vykazovaly hodnoty vzduchové neprůzvučnosti s dostatečnou rezervou. Společnost Lias Vintířov zareagovala na tyto zdánlivě protichůdné požadavky tím, že navýšila u některých tvarovek objemovou hmotnost, aniž by změnila jejich rozměry. Dosáhla tak zlepšení vzduchové neprůzvučnosti při zachování stejné tloušťky: konkrétně u M 200 RW a M 240 RW je tato hodnota 57 dB, respektive u M 240 RW PLUS 58 dB. Pro dobrý výsledek je důležité, aby byly tvarovky Liapor správně použity. To znamená především správně promaltované kapsy svislé spáry, kterými by se jinak mohl šířit zvuk.
V technických prostorách bytových domů či komerčních budov se prosazují spíše pohledové tvarovky Liapor, které se nemusí omítat. Použijí se v konstrukcích nosných i nenosných příček na chodbách, v suterénech, sklepích nebo koridorech. Jsou odolné vůči ohni i mrazu, mají dlouhou životnost, vysokou pevnost, nízkou objemovou hmotnost, a i jejich zvuková izolace je velmi dobrá. Zdivo Liapor těží ze své specifické vnitřní struktury a to nejen v případě akustických parametrů. U řady konstrukcí je výhodná rovněž nižší hmotnost (v porovnání s konkurenčními tvarovkami), tepelněizolační vlastnosti a hlavně protipožární odolnost.
Zvuková pohltivost betonových protihlukových stěn
Zvuková pohltivost betonových protihlukových stěn s pohlcující vrstvou z lehkého betonu se měří v dozvukových místnostech podle normy ČSN EN 1793-1:2013 Zařízení pro snížení hluku silničního provozu - Zkušební metody stanovení akustických vlastností - Část 1: Vnitřní charakteristiky zvukové pohltivosti. Tato evropská norma stanovuje zkušební metodu pro kategorizaci hodnot zvukové pohltivosti různých druhů protihlukových stěn. Touto zkušební metodou se mohou testovat protihlukové clony různé účely, např. podél silnic, dálnic, železničních tratí nebo v blízkosti průmyslových areálů. V konkrétních případech je za použití vhodného spektra vypočteno jednočíselné hodnocení.
ČSN EN 1793-1:2013 bohužel zahrnuje i kontroverzní kategorizaci protihlukových stěn (kategorie A1 až A5 na základě měření v dozvukové komoře). Naměřené činitele zvukové pohltivosti v třetinooktávových pásmech v rozsahu od hodnoty 100 Hz do 5 kHz lze naštěstí zhodnotit i jinými jedočíselnými veličinami, které nám mohou pomoci přeložit DLα do srozumitelné řeči, neboť použití decibelů pro zvukovou pohltivost není úplně ideální. Dostatečnou kategorií zvukové pohltivosti u protihlukových stěn s pohlcujícími vrstvami z lehčeného betonu pro silniční aplikace je jednoznačně A3, tato kategorie společně s kategoriemi A4 a A5 odpovídá slovnímu popisu velmi vysoce zvukově pohlcující protihluková stěna, současně jsou kategorie A3 až A5 ekvivalentem špičkových tříd zvukové pohltivosti pro budovy A až B (0,80 až 1,00), jež jsou definovány v ČSN EN ISO 11654:1998.
Kategorii A2 můžeme považovat za stále dobrou úroveň se slovním popisem vysoce zvukově pohlcující protihluková stěna. Pro potlačení zmiňovaných 3 dB v poli odražených zvukových vln je však jedno, zda bude v obývacím pokoji jedna sedací souprava či tři sedací soupravy. Již jedna sedací souprava je velmi účinným - zvukově pohlcujícím akustickým tělesem. Pro dlouhodobé snižování hluku z dopravy s pomocí protihlukových stěn je mnohem podstatnější správný geometrický návrh (poloha, dostatečná výška a délka protihlukové stěny) v daném území, trvanlivost protihlukové stěny a též její neprůzvučnost.
Akustika ve víceúčelových sálech
Každý návrh prostorové akustiky a audiovizuální techniky musí vedle účelu daného prostoru zohledňovat i jeho rozměry, tvar, stavební materiály a konstrukce. Různé kombinace těchto vstupních parametrů mohou vést k různým přístupům a řešením, jak zajistit jeho správnou funkčnost. V souvislosti s návrhem akustiky, audiovizuální techniky a scénického osvětlení bývá jedním z nejčastějších požadavků investorů - a následně také zadáním architektů - víceúčelový sál. Jde o prostor, jenž musí být navržen tak, aby bylo možné přizpůsobit ho široké programové škále a ideálně aby obstál i v téměř nepřetržitém provozu. Dopředu je tedy třeba počítat s tím, že zmiňované prvky musejí být schopny na nejrůznější úpravy prostoru pružně reagovat (proměnná akustika a mobilní či přenastavitelné koncové prvky včetně možnosti jejich rozšíření).
Za těchto okolností je beton ideálním výchozím materiálem - prostor lze díky němu koncipovat a vybavit téměř libovolně, protože celková nosnost stavebních konstrukcí ani jednotlivé kotevní body nejsou obvykle z pohledu hmotností typických koncových prvků limitující. Příkladem lze uvést víceúčelový sál DOX+, kde beton hraje hlavní roli. Díky pohyblivé elevaci a variabilní akustice lze tento prostor adaptovat téměř libovolným způsobem. Veškeré uvedené vybavení představuje významně těžké prvky (například plátno váží přes 400 kilogramů), jejichž instalace by bez adekvátně dimenzovaných nosných konstrukcí nebyla možná. Druhým příkladem může být O2 universum. Zatímco z hlediska možností instalace nejrůznějších prvků a vybavení je pevnost a tvrdost betonu výhodou, z hlediska šíření zvuku je třeba být na pozoru. Odrazivé akustické prvky mohou být sice v určitých situacích žádoucí (například akustické difuzory), ale pro vytvoření akustické pohody, zajištění dobré srozumitelnosti mluveného slova a kvalitního ozvučení je zapotřebí věnovat pozornost akustickým prvkům a parametrům mikrofonů a reprosoustav.
tags: #akustika #betonovych #sten #informace