Строительство и ремонт/Физические процессы

Распространение звука

Распространение звука в строительстве интересует в большей степени с точки зрения защиты от его распространения в виду его нежелательности.

Звук - это механические колебания (волны), распространяющиеся в различных (упругих) средах. Шум - нежелательные для человека звуки.

Шум по среде распространения:

• Структурный (Ударный) - звуковые вибрации, излученные на структуру здания и передающиеся по ней. В силу того, что структура всего здания является цельной конструкцией, эти вибрации могут передаваться на значительные расстояния по всему зданию.

Источники: механическое действие на структуру здания (сверлении стены, опрокидывании мебели, беготня по помещению).

• Воздушный - звуковые вибрации, излученные в воздух и распространяющиеся по нему.

Источники: работающая видео- и аудиотехника, речь, лай собак, радио, телевизор, звуки улицы.

В процессе распространения звука по однородному материалу вне зависимости от длины пути прохождения звуковой волны, её свойства практически не изменяются, т.е. она передаются практически без изменений, в частности и по уровню громкости.

В процессе распространения звука, когда на своём пути он встречает преграду (границу сред различной плотности) происходят следующие явления:

• Отражение части звуковой волны от преграды (Звукоотражение).
• Поглощение части звуковой волны преградой (Звукопоглощение).
• Прохождение части звуковой волны через преграду (Звукопрохождение).

Распределение по исходной энергии звуковой волны по этим трем явлениям определяется акустическими свойствами преграды. При этом увеличение одной составляющей повлечет уменьшение какой-либо одной другой или сразу обеих других составляющих, например звукопроводность можно снизить: непосредственно снизив звукопроводность, увеличив звукопоглощение и/или звукоотражение.

Акустические свойства:

• Звукоизоляция - снижение уровня звукового давления при прохождении волны сквозь преграду.
• Звукопоглощение - свойство материала (поверхности) поглощать падающий звук.
• Звукопроводность - свойство материала проводить падающий звук. Определяет коэффициент прохождения части звуковой волны.

Способы защиты от шума:

• По относительному (взаимному) расположению источника шума и человека и по виду шума:
  • В помещении нахождения человека
    • Воздушный - снижение звукоотражения ограждающих конструкций
    • Структурный - изоляция (отделение) структуры, воспринимающей колебания, от общей структуры здания или помещения (в большей степени), повышение звукопоглощения структуры, воспринимающей колебания (в большей степени), снижение звукоотражения ограждающих конструкций (в меньшей степени)
  • Вне помещения нахождения человека
    • Воздушный - снижение звукопроводности ограждающих конструкций
    • Структурный - изоляция (отделение) структуры, воспринимающей колебания, от общей структуры здания или помещения (в большей степени), повышение звукопоглощения структуры, воспринимающей колебания (в большей степени), изоляция (отделение) структуры ограждающих конструкций помещения от общей структуры здания (в большей степени), повышение звукоизоляции ограждающих конструкций, снижение звукоотражения ограждающих конструкций (в меньшей степени)

Изоляция (отделение) структуры (ограждающих конструкций) одного помещения, от общей структуры всего здания - нарушение жестких связей между ними. Достигается это обычно за счет применения при монтаже таких конструкций различного прокладочного материала, защищающего места стыков несущих элементов.

Передача тепла (Теплообмен)

Элементарные виды передачи тепла (теплообмена):

• Кондукция (Теплопроводность) (не сопровождается переносом вещества)
• Конвекция (сопровождается переносом вещества) (в жидкостях и газах)
• Тепловое излучение (излучения тепла, лучеиспускание) (не сопровождается переносом вещества)

Агрегатное состояние:

• Твердое
• Жидкость - теплопроводность играет незначительную роль, главную роль играют конвекция и излучение.
• Газ - теплопроводность играет незначительную роль, главную роль играют конвекция и излучение.

Кондукция

Требует физический контакт между телами. Перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым (за счет теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц). Приводит к выравниванию температуры тела.

Конвекция

Нагретые жидкость или газ расширяются, их плотность уменьшается, они начинают всплывать (под действием выталкивающей силы Архимеда). За счет этого возникают локальные течения, которые эффективно уносят тепло из нагретой зоны. Что сводит к минимуму влияние теплопроводности на процесс теплообмена.

Распространение воды в грунте

Капиллярность

Морозное пучение

Грунты имеют естественные поры, образующие капилляры. В случае пучинистых грунтов поры и капилляры наполняются водой и при замерзании, влага, находящаяся в порах и капиллярах расширяется, тем самым увеличивая объём грунта.

Воздействие низких температур

Материалы имеют свойство накапливать внутри себя влагу (из влажности воздуха, осадков, капиллярной влаги поднявшейся с поверхности земли).

Зимой, при отрицательных температурах, вода внутри материала (в крупных порах) замерзает и переходя в лед увеличивается в объеме на 9-10%.

Если вода целиком заполняет поры материала, то при увеличении ее объема происходит разрыв стенок пор. Лед давит на стенки пор изнутри и разрушает их.

При последующем увлажнении вода проникает еще глубже в материал. Цикл повторяется. Соответственно каждый раз частично разрушает структуру материала.

Разрушение начинается обычно на поверхности материала, а затем распространяется вглубь.

Образование конденсата

Конденсат образуется в месте нахождения точки росы.

Для образования конденсата в определенном месте необходимо наличие там влаги (влажного воздуха) и температуры выпадения конденсата (точки росы). С целью устранения возможности появления конденсата необходимо устранить либо влагу, либо температуру.

Образование конденсата может оказать негативное воздействие на конструкцию стен: ржавление металла, гниение дерева, уменьшение теплоизоляции, разрушение материала при замерзании, ...

Ржавление (Образование ржавчины) железа и его сплавов (сталь, ...)

Железо коррозирует в воздушно-водяной среде (при нормальной температуре и давлении) с образованием ржавчины.

На воздухе при температуре до 200 °C железо постепенно покрывается плотной плёнкой оксида, препятствующего дальнейшему окислению металла.

Во влажном воздухе железо покрывается рыхлым слоем ржавчины, который не препятствует доступу кислорода и влаги к металлу и его разрушению.

Ржавчина не имеет постоянного химического состава, приближённо её химическую формулу можно записать как Fe₂O₃·xH₂O.

Защита от коррозии

Лучшая защита от коррозии на 80% обеспечивается правильной подготовкой поверхности, и только на 20% качеством используемых лакокрасочных материалов и способом их нанесения.

Методы защиты от коррозии:

• Конструкционный - использование в качестве конструкционных материалов материалов не подверженных коррозии (нержавеющие стали, кортеновские стали, цветные металлы, ...) и изолирование конструкции от попадания коррозионной среды (применяя клеи, герметики, резиновые прокладки, ...).
• Активный
• Пассивный - нанесение какого-либо покрытия (покрасочное, полимерное, эмалированное, металлическое (цинк, олово, хром, никель, ...), ...), препятствующего образованию коррозионного элемента, предотвращая доступ кислорода и влаги.

См. также: Коррозия#Борьба с коррозией