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L'isolation acoustique
1- Les types d'isolation
Il existe différents types d'isolation : l'isolation acoustique, l'isolation électrique et l'isolation thermique. Nous allons pour notre part nous intéresser à l'isolation acoustique.
L'isolation phonique, ou isolation acoustique a pour objectif d'atténuer ou supprimer la propagation des bruits intérieurs ou extérieurs. Lorsque le son rencontre un obstacle, une partie de l'onde est réfléchie, et l'autre partie est transmise.
Pour réduire les propagations du bruit et donc des ondes sonores, on utilise des isolants.
Un isolant est un matériau qui limite les échanges d'énergie entre deux systèmes.
Il existe trois types d'isolants acoustiques :
– Les isolants électriques ;
– Les isolants thermiques ;
– Les isolants phoniques ;
Mais un isolant, s'il n'est pas combiné à d'autres matériaux aux capacités isolantes différentes ainsi qu'à l'application de certaines règles n'est que peu efficace.
2- Les trois lois d'isolation optimale
A- La loi de masse
La loi de masse : Plus le matériau est lourd, mieux il isole. Autrement dit, à épaisseur égale, une cloison en béton isolera mieux qu’une cloison en carreaux de plâtre, car à volume égal, le béton est plus lourd que le plâtre.
B- La loi masse-ressort-masse
Aussi appelée principe de boite dans la boite, la loi masse-ressort s'applique en combinant certains matériaux. Deux masses sont séparées par un ressort, lequel peut-être un matériau absorbant ou de l'air. Lorsque le bruit heurte la première masse, celle-ci se met à osciller. Le ressort entre les deux couches intercepte ces vibrations et fait office d’amortisseur. Plus l'élément ressort est souple, plus les vibrations seront atténuées. Il en va de même pour les masses : Plus celles-ci sont lourdes, plus elles seront efficaces. Le bruit est donc ensuite considérablement atténué lors de sa transmission à la deuxième masse. L’épaisseur et la qualité amortissante du ressort constituent les facteurs essentiels pour déterminer le niveau d’absorption des vibrations.
On peut par exemple utiliser comme première masse n'importe quelle structure existante, de l'air comprimé dans une cavité en temps qu' absorbeur et une structure de doublage faisant office de deuxième masse.
Les absorbeurs acoustiques à bande large absorbent le son dans une large plage de fréquences, c'est-à-dire de 500 à 4000 Hz. Les absorbeurs ont généralement une forme parallélépipédique. Leur épaisseur varie de 20 ou 30 cm suivant les concepteurs ou fabricants. Plus l'absorbeur est épais plus les basses fréquences sont réduites. Leur cadre est rempli d'un matériau poreux en fibre de roche ou bien de mousse à alvéoles ouvertes. Les absorbeurs avec résonateurs intégrés absorbent les fréquences plus basses que les absorbeurs "standards". On les classe alors dans la catégorie des bass-trap.
C- La loi d'étanchéité
Là où l’air passe, le bruit passe. Fenêtres, bas de portes, coffres de volets roulants, entrées d’air, mauvaise étanchéité en pied de cloison sont autant de sources de mauvaise étanchéité qu’il convient de ne pas négliger pour obtenir une isolation satisfaisante.
3- Les ondes sonores et l'éfficacité de certains matériaux à les arrêter
A- La transmission des ondes sonores
Les bruits se transmettent à travers la plupart des murs et des planchers en faisant vibrer l'intégralité de la structure. Ces vibrations génèrent de nouvelles ondes sonores d'intensité réduite de l'autre côté du mur ou du plancher. Le passage du bruit dans une pièce du bâtiment depuis une source extérieure ou une autre pièce est appelé transmission sonore.
Quand une onde rencontre un obstacle, son énergie est réfléchie, absorbée ou transmise.
Une partie de l'énergie incidente est réfléchie et renvoyée dans la pièce. Cette partie va produire toute une série de perturbations sonores plus ou moins désirables (résonances, réverbération, échos). Une autre partie de l'énergie est absorbée. Elle disparaît en se transformant en énergie ( généralement thermique). L'énergie restante est transmise à travers l'obstacle ou la paroi. La transmission n'est pas directe. Une fraction importante se propage dans les murs, sol et plafond avant d'émerger, souvent beaucoup plus loin.
On peut observer les différentes voies empruntées par le son pour entrer dans une pièce :
- La transmission directe : le son passe par le mur, directement d'une pièce à l'autre
- La transmission indirecte ou latérale : le son passse par les autres parois que la paroi séparative
- La transmissions parasites : elles utilisent les fissures dans le mur, les joints des fenêtres ou autres
B- La mesure de l'efficacité d'un matériau face au son
La perte de transmission ou indice de réduction sonore (R dB), est une mesure reflétant l'efficacité d'un mur, d'un plancher, d'une porte ou de toute autre barrière en termes de restriction du passage des bruits. La perte de transmission varie avec la fréquence, et la perte est généralement plus importante aux fréquences les plus élevées. L'unité de mesure de la perte de transmission sonore est le décibel (dB). Plus la perte de transmission d'un mur est élevée, plus celui-ci sera efficace en tant que barrière au passage des bruits indésirables.
C- Les absorbeurs sonores
Les absorbeurs sonores peuvent être divisés en trois catégories principales :
- Les absorbeurs poreux
- Les absorbeurs de résonance
- Les absorbeurs simples
Nous allons pour notre part nous intéresser aux absorbeurs poreux et plus particulèrement aux mousses acoustiques.
Les mousses acoustiques sont capables d’isoler ou d’atténuer les sons pour améliorer l’acoustique d’une pièce. Elles entrent dans la catégorie des absorbeurs dits à pores ouverts, qui comprend tous les matériaux poreux ou fibreux : mousses, tissus, tapis et certains enduits de finition acoustique.
La structure du matériau ralentit par frottement la vibration des particules (sons) et la transforme en énergie thermique celà permet de corriger des problèmes acoustiques internes, tels que l'écho. Les matériaux absorbants doivent être exposés directement au rayonnement acoustique.
Il peuvent être fixés ou maintenus en place en surface, sur une ossature, dans des bacs perforés ou en métal expansé ou autres.
D- Quelques exemples
La laine de verre possède une excellente capacité d'absoption du son dans de faibles épaisseurs, elle est particulièrement adaptée à la correction acoustique.
La laine de roche assure à la fois une isolation thermique et un confort acoustique, elle possède une très bonne capacité d'absoption et de réduction des bruits d'impact.
Enfin, la mousse composite polyuréthane permet une très bonne isolation thermique et phonique, elle est utilisée pour sa légèreté.
E- La fonction logarithmique
La fonction log permet de calculer le niveau sonore en dB ressenti par une personne en fonction de l'intensité, de la puissance de la cause du bruit.
log(10x)=x
Notre calcul :
L= 10log(I/Io)
et
I0=10-8 w.m-2
exemple avec I1=10-8 w.m-2 :
L1=10log(I1/Io) = 10log(104) =10x4 =40dB
D'après cette fonction on constate que si l'on multiplie la puissance de la cause sonore par deux cela équivaut à une augmentation de trois dB.
