Akustika vnitřních konstrukcí má zásadní a přímý vliv na kvalitu a komfort bydlení. Jednou z těchto vlastností je i akustická neprůzvučnost. 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.
V bytových stavbách jsou jako mezibytové příčky často navrhovány železobetonové stěny, jelikož zároveň plní i ztužující funkci celého objektu. Vedle základních mechanických vlastností, které se u dělicích konstrukcí bytových staveb posuzují, 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 [1] na zvukovou izolaci mezi dvěma obytnými místnostmi sousedních bytů, byl realizován praktický experiment.
Experimentální ověření akustické neprůzvučnosti
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. 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. Po přípravě formy bednění a vyvázání výztuže proběhla dne 21. června 2022 postupně betonáž všech tří stěn. Během betonáže byly odebrány vzorky pro zkoušky čerstvého betonu a byla vyrobena zkušební tělesa na zkoušky ztvrdlého betonu (více o těchto zkouškách je uvedeno dále). Laboratorní zkoušky akustické neprůzvučnosti proběhly dne 16. srpna 2022 v akreditované zkušební laboratoři TZÚS v Teplicích, kam byly vzorky převezeny v den konání zkoušek.
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.
Čtěte také: Cihly a zvuková izolace
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. Množství záměsové vody se upravovalo při samotném míchání pro docílení požadované konzistence.
Z každé receptury byly odebrány vzorky pro výrobu zkušebních těles na zkoušky ztvrdlého betonu, resp. krychle o hraně 150 mm na zkoušku krychelné pevnosti betonu v tlaku dle ČSN EN 12390 - 3 a zkoušku hloubky průsaku tlakovou vodou dle ČSN EN 12390 - 8, trámce 400 × 100 × 100 mm na zkoušku pevnosti betonu v tahu dle ČSN EN 12390 - 5 a válce 150 × 300 mm na zkoušku statického modulu pružnosti dle ČSN ISO 1290-10. U každého tělesa byla též stanovena objemová hmotnost ztvrdlého betonu dle ČSN EN 12390 - 7.
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.
V místnosti zdroje se během zkoušky vytvoří difuzní zvukové pole. Následně se v místnostech zdroje i příjmu měří průměrné hladiny akustického tlaku v rozsahu středních kmitočtů pásem 1/3 oktávy od 100 do 5 000 Hz. Výsledkem zkoušky je vážená laboratorní neprůzvučnost Rw a faktory přizpůsobení spektru C a Ctr.
Čtěte také: Míchání betonu krok za krokem
Pro stanovení vážené stavební neprůzvučnosti R’w je nutné od vážené laboratorní neprůzvučnosti Rw odečíst korekci přenosu zvuku vedlejšími cestami k1, která se pro dělicí konstrukci z monolitického železobetonu s těžkými bočními konstrukcemi uvažuje dle ČSN 73 0532 [5] hodnotou 2. 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.
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.
Závěr
Předložený článek prezentuje výsledky experimentálního ověření akustické neprůzvučnosti železobetonových stěn vyrobených z betonu s 0%, 50% a 100% podílem recyklovaného směsného kameniva získaného zpracováním stavebního a demoličního odpadu. Ačkoliv bylo pro výrobu betonu použito recyklované kamenivo s vysokým podílem jemných částic u drobné frakce a znečištěním dřevěnými třískami u frakce hrubé, výsledné parametry byly pro zamýšlenou konstrukci nosné dělicí stěny bytového objektu vyhovující. Akustická neprůzvučnost se při použití recyklovaného kameniva snížila o 3 dB, a to při nahrazení přírodního kameniva z 50 i 100 % kamenivem recyklovaným.
Čtěte také: Beton pro základy
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. V tomto nařízení jsou stanoveny nepřekročitelné hygienické imisní limity hluku a vibrací na pracovištích, ve stavbách pro bydlení, ve stavbách občanského vybavení a ve venkovním prostoru a dále způsob jejich měření a vyhodnocení.
Nejvyšší přípustná ekvivalentní hladina akustického tlaku A uvnitř staveb se stanoví pro hluk pronikající z venkovního prostředí do stavební konstrukce součtem základní hladiny akustického tlaku LAeq,T = 40 dB a korekcí přihlížejících k využití prostorů a k denní době. Pokud hluk obsahuje výrazné tónové složky nebo má-li výrazný informační charakter (lidská řeč), přičítá se další korekce - 5 dB.
Dále podle vyhlášky ministerstva pro místní rozvoj č. 137/1998 Sb., o obecných technických požadavcích na výstavbu, musí podle § 25 stavba odolávat působení vlivu hluku a vibrací, přičemž musí být splněny všechny limitní hodnoty výše uvedeného nařízení vlády č. 148/2006 Sb. Dále podle § 31 a § 32 musí stěny, příčky a stropy splňovat požadavky stavební akustiky na vzduchovou a kročejovou neprůzvučnost danou normovými hodnotami (viz níže).
Tyto požadavky jsou stanoveny v ČSN 73 0532 ?Akustika - Ochrana proti hluku v budovách a související akustické vlastnosti stavebních výrobků - Požadavky?, a to s ohledem na funkci místností a hlučnost sousedního prostředí.
Doporučení pro zlepšení vzduchové neprůzvučnosti
Pro dostatečný komfort bydlení v bytech je zapotřebí, aby zvuky (či hluk) šířící se vzduchem neprocházely konstrukcemi stěn a stropů do sousedních bytů. Současná norma pro bydlení hovoří o tom, že dělící konstrukce musí mít schopnost nepropustit hluk o intenzitě minimálně 53 dB. Zásadou bývá, že čím hmotnější je dělící konstrukce, tím je více neprůzvučná. Nejsnáze pronikají do konstrukce nižší frekvence (tzv. basy).
Při výběru materiálů dbát na potřebnou plošnou hmotnost konstrukcí stěn a stropů a zohlednit veškeré parametry (jako jsou např. objemová hmotnost cihel, objemová hmotnost zdicí malty a omítek). Vedle známých tepelných mostů lze v konstrukci narazit i na tzv. akustické mosty, které dramaticky zhoršují akustickou kvalitu prostředí. Dá se jim zamezit již při návrhu: zabránit šíření hluku vedlejšími stavebními cestami (akustickými mosty) vlivem zvoleného konstrukčního řešení. Mimořádně důležité jsou detaily: řešení napojení akusticky dělicích stěn na navazujících stěnových a stropních konstrukcí či řešení detailů pro napojení nenosných dělicích stěn na přilehlou konstrukci stěn a stropů.
Pokud se chceme vyvarovat všech nežádoucích jevů a dosáhnout akustických parametrů stěn popsaných výše, je potřeba řídit se následujícími doporučeními. Dbát na řádné a správné utěsnění spár mezi akustickou stěnou a sousední konstrukcí, spojení musí být také dostatečně pevné. Instalační potrubí a elektrické vedení se musí vést a připevnit tak, aby nepřenášelo do akusticky chráněných místností hluk způsobený při jejich používání ani zachycený hluk cizí.
Elektrické zásuvky by na protilehlých površích akustické dělící stěny neměly být umístěny proti sobě, ale střídavě s dostatečným odstupem. Nejvhodnější je, aby instalační rozvody byly vedeny pokud možno pouze z jedné strany stěny. Nejen z akustického hlediska je důležité dodržovat projektem stanovené postupy i řešení jednotlivých konstrukcí.
tags: #vzduchová #neprůzvučnost #betonu #vlastnosti