Akustika vnitřních konstrukcí má zásadní a přímý vliv na kvalitu a komfort bydlení. Důležitou vlastností podlahových konstrukcí je jejich schopnost akusticky izolovat, to znamená eliminovat šíření hluku mezi jednotlivými podlažími. Posuzování vodorovných konstrukcí, tj. stropů a podlah, vznáší požadavky na zvukovou izolaci stanovenou pro zvuk šířící se vzduchem (vzduchová neprůzvučnost) a na zvuk kročejový (kročejová neprůzvučnost).
Hluk a zvuk
Hluk a zvuk jsou mechanickým vlněním vzduchu, který se přenáší jako vibrace k lidskému uchu. Měří se pomocí hladiny intenzity nebo hladiny akustického tlaku a udávají se v decibelech [dB]. Hluk snižuje naši schopnost soustředit se na práci, zhoršuje kvalitu odpočinku, při dlouhodobější expozici způsobuje ztráty sluchu a vyvolává stres a podrážděnost. Při dlouhodobém působení hluku dochází k poškození zdraví.
Vzduchová neprůzvučnost
Vzduchová neprůzvučnost je schopnost podlahové konstrukce (v součinnosti se stropní konstrukcí) izolovat dvě sousední místnosti z hlediska zvuku přenášeného vzduchem, přičemž zvuk vzniká v jedné z místností a šíří se spárami, konstrukcí, svislými stěnami či okolními konstrukcemi. Zvuková energie vzniká v prostorovém zdroji hluku a přenáší se stěnou, stropem, spárami a okolními konstrukcemi. Vlastnost konstrukce zvukově izolovat dvě sousední místnosti z hlediska zvuku přenášeného vzduchem se nazývá vzduchová neprůzvučnost. Lze ji charakterizovat buď váženou laboratorní neprůzvučností Rw, nebo váženou stavební (praktickou) neprůzvučností R’w.
Laboratorní vzduchová neprůzvučnost se posuzuje při ideálních podmínkách bez vlivu okolních konstrukcí, přičemž stavební vzduchová neprůzvučnost se měří přímo na stavbě a zahrnuje i vliv šíření zvuku okolními konstrukcemi. V zásadě se rozdíl mezi laboratorní (Rw) a stavební (R’w) váženou vzduchovou neprůzvučností pohybuje kolem 2 až 6 dB. Referenční křivka pro vzduchovou neprůzvučnost pro třetinooktávová pásma se používá ke stanovení těchto charakteristik.
Kročejová neprůzvučnost
Tam, kde je stavební konstrukce v přímém kontaktu se zdrojem hluku, mluvíme o kročejové neprůzvučnosti (týká se výhradně podlah). Kročejový hluk vzniká v důsledku dynamického zatížení mechanickými nárazy do konstrukce budovy (při chůzi, nahodilým nárazem předmětu na podlahu nebo při manipulaci např. s nábytkem). V důsledku nárazů vzniká chvění (vibrace), které je přenášeno do nosné konstrukce objektu. Chvějící se konstrukce vyzařuje zvukové vlny do vzduchu ve vnitřních prostorách objektu (chvění definujeme jako mechanické vlnění v oboru slyšitelného zvuku, tj. 16 až 16 000 Hz). Pro kročejovou neprůzvučnost je charakteristické, že zdroj hluku (na rozdíl od vzduchové neprůzvučnosti) je v přímém kontaktu s dělící konstrukcí.
Čtěte také: Betonová podlaha: detaily a postup
Zvuková energie, která vzniká mechanickým nárazem na konstrukci, se přenáší ve formě vibrací a má charakter impulsů. Schopnost konstrukce tento typ hluku tlumit se nazývá kročejová neprůzvučnost. Pro její kvantifikaci se používají kmitočtová pásma v rozsahu 100 až 3 150 Hz v třetinooktávových pásmech a v rozsahu 125 až 2 000 Hz v oktávových pásmech. Ukazatelem je vážená hladina kročejového zvuku Lnw [dB]. Čím je tato hodnota vyšší, tím nižší kročejovou neprůzvučnost mezi dvěma prostory můžeme očekávat.
Kročejová neprůzvučnost nosné stropní konstrukce je zpravidla velmi nízká, a proto je nutné na ní navrhnout skladbu odpovídající požadavku ČSN 73 0532 (zde platí opak oproti zvukové neprůzvučnosti, čím nižší hodnota dB, tím je vlastnost konstrukce lepší). Změřené hodnoty se porovnávají se směrnými hodnotami (viz tabulka 1).
Legislativa a normy
Ochranu před negativním účinkem hluku a vibrací stanovuje legislativně nařízení vlády č. 148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací. Požadavky na zvukově izolační vlastnosti jednotlivých konstrukcí stanovuje norma ČSN 73 0532: 2000, při akceptaci změny 1/2005 - Akustika - Ochrana proti hluku v budovách a souvisící akustické vlastnosti stavebních výrobků - Požadavky.
Normový požadavek na mezibytové stěny v domech je 53dB, na stěny řadových domů je 57dB a 42dB je to pro vnitrobytové příčky (nejméně jedna obytná místnost v bytě nebo RD). Pozor na normou zvýšené požadavky na místnosti sousedící s hlučným provozem (restaurace) nebo technologiemi (výtah). Specifické jsou i požadavky na obvodový plášť.
Plovoucí podlahy
Termín plovoucí podlaha představuje takovou podlahu, která je oddělena od ostatních konstrukcí pružným materiálem, tzn. že podlaha „plave“ v jakési vaně z tohoto materiálu. Plovoucí podlahy jsou po celém svém obvodě akusticky odděleny pružným okrajovým páskem od ostatních konstrukcí a celoplošně podloženy izolačními deskami. Díky tomu podlaha „plave“ v jakési „vaně“ z tohoto materiálu. Základním principem plovoucí podlahy je vytvoření dokonale oddělené roznášecí vrstvy podlahy od stěn a stropů. Systémy plovoucích podlah sestávají ze tří základních vrstev - izolační, roznášecí a nášlapné.
Čtěte také: Vlastnosti lité betonové podlahy
Typy plovoucích podlah
Skladby se dělí dle použitého materiálu roznášecí vrstvy na těžké (beton, anhydrit) plovoucí a lehké (desky) plovoucí podlahy.
1. Těžké plovoucí podlahy
Realizace těžkých plovoucích podlah patří v současnosti mezi nejčastější konstrukční řešení podlah. Do této kategorie můžeme zařadit podlahy, jejichž plošná hmotnost je větší než 75 kg/m2. Základem těchto konstrukcí je stropní nebo základová deska, na niž se aplikuje hydroizolační vrstva bránící pronikání vlhkosti ze spodní strany do dalších vrstev. Na hydroizolační fólii se následně natěsno uloží tepelná a akustická izolace (v jedné nebo ve více vrstvách).
V případě vícevrstvé izolace se doporučuje spoje jednotlivých desek prostřídat, aby se předešlo tvorbě akustických a tepelných mostů. Ve styku stropní konstrukce se svislými stěnami se po celém obvodu místnosti položí pásy izolačního materiálu (silné 10 až 15 mm) až do výšky budoucí roznášecí vrstvy. Na ně se vodotěsně uloží hydroizolační fólie, jejímž úkolem je ochránit izolant před vodou z betonového potěru. Především u vláknitých izolačních materilů (izolací na bázi minerálních vláken) hrozí, že voda pronikající z betonového potěru výrazně sníží schopnost tepelné a akustické izolace.
Následně se na izolační vrstvu aplikuje ne příliš mokrý betonový potěr v minimální kvalitě B20. Ten je možné nahradit i anhydritovými litými potěry, které zjednodušují práci a mají dostatečnou pevnost i u nižších tlouštěk (betonové potěry splňují pevnostní charakteristiky při tloušťkách asi 50 až 60 mm, anhydritové potěry už při tloušťkách cca 30 až 40 mm). Po vyzrání roznášecí vrstvy se může aplikovat podlahová krytina. Plošná hmotnost těžké plovoucí podlahy v součinnosti s vhodným druhem izolačního materiálu zvyšují vzduchovou neprůzvučnost celé konstrukce. To znamená, že takovéto složení podlahy je z akustického hlediska vyhovující. Kromě toho lze správnou realizací všech detailů a přerušením všech akustických mostů (styků akusticky tvrdých materiálů) eliminovat i šíření kročejového hluku.
2. Lehké plovoucí podlahy
Toto řešení se využívá u staveb, jejichž konstrukce nejsou vhodné pro mokré procesy. Podlahové konstrukce se realizují především při zobytňování podkroví nebo výstavbě montovaných dřevostaveb. Do skupiny lehkých plovoucích podlah patří konstrukce, jejichž plošná hmotnost je vyšší než 15 kg/m2 a nižší než 75 kg/m2. Jejich složení je podobné jako u těžkých plovoucích podlah. Hlavním rozdílem je roznášecí vrstva, která se u lehkých podlahových konstrukcí realizuje z velkoplošných materiálů na bázi dřeva (OSB desky, překližky, cetris desky a podobně) nebo na bázi sádrovláknitých a sádrokartonových desek.
Čtěte také: Moderní využití pohledového betonu
U většiny velkoplošných materiálů je doporučeno používat desky silné 12 až 18 mm (podle pevnosti materiálu). Ukládají se na izolační materiál minimálně ve dvou vrstvách tak, že vrchní deska se natočí oproti spodní o 90°. Pro vyšší stabilitu konstrukce se musí obě vrstvy navzájem sešroubovat samořeznými vruty. Některé velkoplošné materiály s vyšší pevností lze ukládat i v jedné vrstvě. Jejich tloušťka však musí být větší než 22 mm a spoje jednotlivých desek musejí být realizovány na pero a drážku (polodrážku). Lehká podlahová konstrukce je z akustického hlediska vhodná především pro stropní konstrukce s vyšší plošnou hmotností. Její kombinace spolu s těžší konstrukcí stropu zabezpečí dostatečnou vzduchovou neprůzvučnost celého systému. V případě montovaných dřevostaveb je možné ke zvýšení celkové plošné hmotnosti použít roznášecí desky se zvýšenou objemovou hmotností (cementovláknité desky apod.). Vláknité izolační materiály a správná realizace všech detailů umožňují eliminaci akustických mostů, a tím i eliminaci šíření kročejového hluku.
3. Podlahy s roštem
U tohoto druhu podlahové konstrukce se používá izolace, která nemá dostatečnou pevnost na přenášení nahodilého zatížení. Nosným prvkem je rošt, který může být zhotoven ze dřeva nebo z kovových profilů. Mezi jeho jednotlivé prvky, které musejí být podlepeny pružnou útlumovou fólií, se vkládá tepelná a akustická izolace. Na nosný rošt se následně ukládá roznášecí vrstva, na niž lze přímo montovat podlahovou krytinu. Z akustického hlediska je tato konstrukce méně účinná. Její plošná hmotnost je nepostačující ke zvyšování vzduchové neprůzvučnosti a mnoho akustických mostů v podobě jednotlivých prvků nosného roštu zapříčiňuje značné šíření kročejového hluku. Z tohoto důvodu se pro zvýšení útlumu kročejového hluku doporučuje všechny akusticky tvrdé prvky konstrukce podložit izolačním materiálem, který přeruší akustický most.
Materiály pro akustickou izolaci
Výrobky společnosti ROCKWOOL, a.s. pro akustiku jsou vyráběny s vysokou objemovou hmotností z minerálních vláken, která dokáží svými vlastnostmi pohlcovat široké spektrum zvukových frekvencí, snížit odraz zvuku a přeměnit jeho energii na teplo. Proto jsou velmi vhodné pro akustické izolace. Společnost ROCKWOOL přináší řešení, které dokáže zlepšit kročejovou neprůzvučnost až o 30 decibelů.
Lehké stropní konstrukce trpí rezonančním efektem, který odstraňují akusticky izolační desky STEPROCK HD. Základ systému AKUFLOOR tvoří pružné izolační desky kamenné vlny STEPROCK HD a OSB desky, které jsou doplněné dilatačním a okrajovým páskem. Tyto pásky pomáhají zlepšit akustické a statické vlastnosti podlahy v místech jako jsou okraje, dilatační spáry apod. Izolační desky STEPROCK HD se pokládají přímo na nosnou konstrukci a tvoří základní pružnou akusticky izolační vrstvu. Desky je nutné skládat těsně k sobě, aby mezi nimi nebyly žádné spáry. Na ně se křížem přes sebe alespoň ve dvou vrstvách volně pokládají roznášecí desky z OSB s tloušťkou minimálně 16 mm, které jsou pospojovány na pero a drážku. Jednotlivé vrstvy OSB desek jsou k sobě spojené šrouby, sponkami, nebo jsou vzájemně slepené. Poslední vrstvu podlahové konstrukce systému AKUFLOOR tvoří tzv. nášlapná, kde výběr materiálu závisí na individuálních požadavcích. Systémové řešení AKUFLOOR je určeno pro podlahy s maximálním zatížením do 350 kg/m2. Desky STEPROCK HD, jež jsou jeho součástí, lze pořídit v rozměru 600 x 1 000 mm a tloušťkách od 20 do 60 mm. Součinitel tepelné vodivosti činí 0,039 W.m-1.K-1. Pro optimální akustické vlastnosti podlahy se doporučuje používat desku Steprock HD v tloušťkách v rozsahu od 25 do 40 mm.
Experimentální ověření akustické neprůzvučnosti železobetonových stěn s recyklovaným kamenivem
V bytových stavbách jsou jako mezibytové příčky často navrhovány železobetonové stěny, jelikož zároveň plní i ztužující funkci celého objektu. Vedle základních mechanických vlastností je jedním z hlavních parametrů taktéž vzduchová neprůzvučnost konstrukce. Pro ověření, zda konstrukce mezibytové stěny z betonu s recyklovaným kamenivem vyhoví požadavkům ČSN 73 0532 na zvukovou izolaci, byl realizován praktický experiment.
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. Pilířem experimentu byla výroba tří železobetonových stěn o rozměrech 3,57 × 0,2 × 3,73 m. Beton pro výrobu stěn byl specifikován dle [2] a [3] jako C25/30 - XC2, stupeň konzistence S4.
Laboratorní zkoušky akustické neprůzvučnosti proběhly dne 16. srpna 2022 v akreditované zkušební laboratoři TZÚS v Teplicích. 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 receptuře RAC-100 bylo jak hrubé, tak drobné kamenivo nahrazeno recyklovaným kamenivem.
Vlastnosti materiálů a zkoušky betonu
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. Ve všech uvedených recepturách byl použit portlandský směsný cement CEM II/B‑S 32,5 R Radotín. Při použití recyklovaného kameniva dochází ke snížení pevnosti betonu, proto byla zvýšena dávka cementu. Ve všech recepturách byla použita stejná superplastifikační přísada na bázi PCE.
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.
Měření akustické neprůzvučnosti
Pro stanovení akustické neprůzvučnosti železobetonových stěn se postupovalo dle ČSN EN ISO 10140 - 2 [5]. Při měření neprůzvučnosti je zkoušený prvek nainstalován do otvoru mezi dvěma vertikálně oddělenými místnostmi (místností zdroje a místností příjmu). Přenos zvuku bočními cestami je při zkoušce zcela eliminován a stanovené hodnoty vyjadřují neprůzvučnost zkoušené konstrukce.
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.
| Typ betonu | Vážená laboratorní neprůzvučnost (Rw) [dB] | Vážená stavební neprůzvučnost (R'w) [dB] (odhad) |
|---|---|---|
| Přírodní kamenivo (NAC) | 56 | 54 |
| 50% recyklované kamenivo (RAC-50) | 53 | 51 |
| 100% recyklované kamenivo (RAC-100) | 53 | 51 |
Materiálové konstanty a jejich vliv
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 %. V porovnání se statickým modulem pružnosti byl vliv recyklovaného kameniva na dynamický modul pružnosti nižší. 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.
tags: #podlaha #z #lehceneho #betonu #vzduchova #nepruzvucnost