مصالح آکوستیکی)صدابندی((Acoustical Materials)
کلیات
واژه آکوستیک (Acoustic) از ریشه یونانی به معنای شنیدن گرفته شده و آکوستیکز (Acoustics)یعنی دانش اصوات، درباره ایجاد، پخش، انتقال، کنترل و آثار صوت بحث می کند .
در فضاهای زیست و کار بر طبق آیین نامه ها و مقررات ساختمانی ، حدو د قابل قبولی برای سر و صدا وجود دارد و چنانچه شدت صدا از حد مزبور بالاتر رود ، آسایش و سلامتی ساکنین دچار مخاطره خواهد شد. از این رو عایقکاری صوتی یا صدابندی ساختمانها امری الزامی و ضروری است.
صدابندی ساختمان بر دو اصل استوار است:
الف: کاهش سر و صدای ناخواسته در هر فضا از راه جذب هرچه بیشتر آن با مصالح آکوستیکی.
ب: جلوگیری از انتقال صوت از خارج یا داخل ساختمان به اطا قها از راه دیوارها، درها، پنجره ها و سقفها.
مصالح متخلخل که برای عایقکاری حرارتی ساختمانها مصرف می شوند ، عموماً جاذب صوتی مناسبی نیز می باشند ، ولی معمولاً در برابر عبور صوت ضعیف اند، این نکته معمولاً از سوی طراحان در نظر گرفته نمی شود. در عبور صوت از میان یک دیوار سخت مانند دیوار بتنی یا آجری و اندودهای روی آنها ، تمامی دیوار در اثر امواج صوتی به لرزه در می آید و دیوار لرزان، خود منبع ثانوی برای تولید صدا می گردد. به این ترتیب هرچه دیوار سنگین تر باشد ، لرزش آن دشوارتر شده و صدای کمتری از خود عبور می دهد. برای مثال چنانچه وزن دیوار ساخته شده از مصالح بنایی حدود 50 کیلوگرم در هر مترمربع باشد، به اندازه 26 دسیبل از شدت صوت می کاهد، چنانچه ضخامت دیوار ر ا دو برابر کنیم ، به اندازه 9دسیبل دیگر به عایق صوتی اضافه خواهد شد . به همین ترتیب هر افزایش ضخامت به اندازه دو برابر، تنها 9 دسیبل در افزایش کفایت عایق صوتی مؤثر خواهد بود. بدیهی است هنگامی که عایقکاری صوتی زیادی موردنظر باشد ، ضخامت دیوار افزایش چشمگیری پیدا خواهد کرد که مقرون به صرفه اقتصادی نیست. در این حالت می توان با ایجاد فاصله هوایی بین دو تیغه نازک، اقدام به عایقکاری صوتی نمود. همچنین در مورد پنجره ها به جای یک شیشه می توان دو یا سه شیشه نصب کرد یا به جای یک پنجره، دو پنجره برای ساختمان در نظر گرفت . در پنجره ها علاوه بر تعداد و ضخامت شیشه ها ، نحوه نصب و درزبندی آنها نیز در عایقکاری صوتی مؤثر است.
به همین صورت اندودهای صاف)لیسه ای( تا 98 % از اصواتی را که با آنها برخورد می کنند ، منعکس می سازند ، تیغه های جدا کننده پلاستیکی و گچی نازک ، سبب انتقال سر و صدا از اطاقی به اطاق دیگر می شوند . از آنجا که آپارتمان نشینی در حال گسترش است ، کنترل جابه جایی سر و صدا بین واحدهای زیست مجاور مسئله ای است که روز به روز بغرنج تر می شود.
در انتخاب مصالح به منظور کنترل سر و صدا، طراح ساختمان دو جنبه مختلف صوت را باید در نظر بگیرد : جذب صوت و انتقال آن .
مصالحی که جاذب سر و صدا هستند ممکن است به آسانی صوت را از محلی به محل دیگر عبور دهند و مصالحی که در برابر عبور صوت از میان دیوارها و سقفها پایداری می کنند، می توانند مسائلی مانند انعکاس ((Reverberationیا طنین(Echo) صوت در فضای بسته را به وجود آورند .
شکل زیر نحوه میرا یی صدا توسط دو نوع مصالح جاذب صوت را نشان می دهد.
مصالح آکوستیکی
مصالح آکوستیکی یا جاذب سر و صدا ، قادرند امواج صوتی را که با سطح آنها برخورد می کنند ، به میزانی کمتر از ( 50 %) منعکس سازند، این مصالح همانند بالشی در روبه رویی با آثار ناخواسته از انعکاس سر و صدا عمل می کنند . مقدار صوتی که توسط مصالح جذب می شود ، بستگی به اندازه، عمق و تعداد حفره های مصالح و فرکانس صوت دارد . ذرات هوایی که در اثر صوت به داخل حفره ها رفته و از آنها خارج می شوند ، سبب ایجاد اصطکاک می گردند، بخشی از انرژی صوتی ، مستهلک و به گرما تبدیل می شود، بخشی از آن از موانع عبور می کند یا در داخل فضا منعکس می شود . در عمل، دستیابی به کاهش مقادیری بیش از 10 دسیبل با کاربرد مصالح جاذب صوت مقدور نیست . معمولاً کاهشی معادل حدود 5 تا 7 دسیبل در ساختما نهای مسکونی و دفاتر کاری که سقف آنها با آکوستیک تایل پوشیده شده باشد، به دست می آید.
مصالح آکوستیکی دامنه وسیعی از مواد را در بر می گیرد که زیر نامها و عناوین تجارتی مختلف تولید می شوند. گرچه ویژگی جذب صوت آنها مشابه است، طراح، باید مصالحی را انتخاب کند که مناسب و قابل کاربرد برای شرایط خاص هر پروژه باشد . مصالح آکوستیکی ممکن است به صورت پیش ساخته باشند یا در محل اجرا شوند.اندازه کاشیها و صفحات پیش ساخته ( (Acoustical Tiles and boards از 300*300تا 1200*1200میلیمتر تغییر می کند، بسیاری از آنها از الیاف چوب، نی، فیبرهای معدنی یا شیشه ای ساخته شده اند که آنها را درهم و مخلوط و یکپارچه کرده و به صو رت تخته هایی با ضخامتهای گوناگون در آورده اند. مصرف کاشیها محدود به سقف می شود که آنها را یا مستقیماً زیر سقف اصلی نصب می کنند یا در سقف کاذب متشکل از نبشی و سپری و میلگردهای آویز به کار می برند . مواد و مصالحی که در محل کار قابل مصرف و اجرا هستند ، شامل اندودهای گچی آکوستیکی و ترکیبی(( Combinationاز قطعات جاذب صوت می باشند.
اینک به شرح انواع مصالح آکوستیکی مبادرت می شود:
عایقهای صوتی سربی
از نخستین شرایط یک عایق صوتی مناسب، زیاد بودن وزن ویژه، نرمی طبیعی، ظرفیت بالای کاهش سر و صدا و غیر قابل نفوذ بودن است . زیادی وزن از این نظر حائز اهمیت است که شدت ارتعاشات صوتی در نبرد با اینرسی یک مانع، کاهش می یابد . نرمی ورق سرب ، سبب کاهش ارتعاشاتی می شود که در سایر مصالح آکوستیکی عادی است . موانع سربی به ویژه روی پارتیشنهایی که در مجاورت سقفهای کاذب آویخته قرار می گیرند ، مؤثرند. برگه های سربی را می توان در بسیاری از تیغه های نازک مصرف کرد تا بدون افزایش حجم، صدا را کاهش دهند . این ماده را می توان به راحتی، با چسب الاستومری روی سایر مصالح نصب نمود تا بدون افزایش سختی( Stiffness) وزن آنها اضافه شود.
کاشیها و صفحات ساخته شده از فیبرهای سلولزی
کاشیهای سلولزی معمولاً از باگاس (تفاله نیشکر (ساخته می شوند، تایلهای الیاف نیشکر از قدیمی ترین و معمولاً ارزان ترین نوع آکوستیک تایل هستند . فیبرها را زیر فشار قرار می دهند و به صورت تخته هایی درمی آورند ، به نحوی که بین الیاف فضاهای تنگی به وجود آید. تایلهای فیبر نیشکر را معمولاً سوراخدار می سازند تا صدا بتواند به حفره های بین الیاف برسد . این موضوع باعث بهبود کیفیت جذب صوت می شود . تنوع در بافت و ظاهر تایل با ایجاد تنوع در نقش و نحوه استقرار سوراخها و سطح تایل به دست می آید.
تایلهای فیبر نیشکر در ا ثر جذب رطوبت ، دچار تغییر ابعاد و کاهش مقاومت می شوند، گرچه پیشروی آتش در آنها کم است ، ولی ضد آتش نیستند . مشخصات فنی کشورهای صنعتی ، مصالح ساختمانی را به لحاظ پایداریشان در برابر آتش گروه بندی کرده اند . در مشخصات فدرال (ایالات متحده آمریکا ) معیارهای ویژه ای در این مورد وجود دارد ، گروه بندی ازA برای مصالح غیر قابل اشتعال تا D برای درجات مختلف پایداری در برابر آتش انجام شده . تایلهای فیبر نیشکر در گروه D از این تقسیم بندی قرار می گیرند و برخی از تایلهای پوشش شده در کارخانه در گروهC این تایلها معمولاً لب پخ بوده، در کارخانه پوشش می شوند و اندازه آنها 300*300 تا 600*600 میلیمتر است.
کاشیهای ساخته شده از فیبرهای معدنی
بخش اعظم تایلهای فیبر معدنی از پشم معدنی ساخته می شوند ، قسمت عمده پشم معدنی که در کشورهای صنعتی تولید می شود از سربار کوره آهن گدازی (پشم سرباره(است. این تایلها ممکن است به صورت شکافدار یا سوراخدار ساخته شوند تا کیفیت جذب صوت آنها افزایش یابد، مصالح شکافدار انرژی
صوتی را به وسیله ایجاد اصطکاک در حفره های ریز موجود بین فیبرهای مستقل از هم، مستهلک
می سازند. با افزایش سوراخها می توان حداکثر کاهش انرژی صوتی را به دست آورد . مصالح شکافدار
عموماً موقعی به کار می روند که ظاهر کار از بیشترین اهمیت برخوردار باشد . مصالح سوراخدار بیشتر در ساختمانهای صنعتی، فرهنگی و مؤسسات علمی که حداکثر نفوذ و رنگ پذیری مورد نظر است ، مصرف
می شوند.تایلهای فیبر معدنی از نظر پایداری در برابر آتش در گروه A قرار می گیرند و در مواردی مثل مکانهای تجمع عمومی و راههای فرار از آتش ، که مقررات ساختمانی مصالح غیر قابل اشتعال را تجویز می کنند، مصرف می شوند . این مصالح در گونه های مختلف از نظر اندازه، بافت، ضخامت و قابلیت جذب صوت ساخته میشوند . در رنگ آمیزی تایلهای شکافدار یا منسوج (Textured) ، باید دقت بسیار زیادی مبذول داشت و مصالح با رنگهای ویژه (Non Bridging) پوشانده شوند، به قسمی که حفره ها بسته نشود و ویژگی آکوستیکی مصالح کاهش نیابد.
کاشیهای فلزی سوراخدار
این تایلها متشکل از تاوه های فلزی سوراخدار ی هستند که با مصالح لایی آکوستیکی نظیر پشم معدنی پر شده اند . تاوه های نازک فلزی سوراخدار ، سبب کاهش ویژگیهای جذب صوت مصالح آکوستیکی لایی نخواهند شد، بلکه به صورت دیافراگمی در انتقال صوت به آنها عمل می کنند و صوت در آنجا جذب می شود . تاوه ممکن است از آلومینیوم یا ورق فولادی ساخته شود و معمولاً آن را با لعاب پخته شده سفیدی می پوشانند . گرچه این تایلها گران قیمت هستند ، ولی چون دوامشان زیاد و هزینه نگهداری و تعمیر آنها کم است، مصرفشان روی هم رفته اقتصادی و با صرفه است . سطح آنها را می توان با کهنه نمدار تمیز کرد و به رنگ آمیزی مجدد وتعویض قطعات نیازی ندارند . به علاوه لعاب سخت پوشش آنها باعث تأمین ویژگیهای بازتاب سطوح می شود.
اندودهای آکوستیکی
اندودهای آکوستیکی دو نوعند:
الف: اندودهای گچی با دانه های سبک مانند پرلیت و ورمیکولیت منبسط
ب: اندودهای مشتمل بر فیبرهای معدنی به همراه چسب
اندودهای گچ و پرلیت را از اختلاط گرد گچ، پرلیت و آب درست می کنند و یا گچ و پرلیت آماده بسته بندی شده را با آب مخلوط کرده روی سطوح صاف زیرسازی که ممکن است بتنی، سیمانی، گچی یا فولادی باشد ، می کشند یا با ماشین بر روی آنها می پاشند ، اندودهای ماله ای در دو قشر آستر به ضخامت حدود 10 میلیمتر و رویه به کلفتی حدود 3 میلیمتر اجرا می شوند و اندودهای ماشینی در دو، سه یا چهار قشر نازک پاشیده می شوند، به قسمی که مجموع ضخامت به حدود 12 میلیمتر برسد. به موجب آزمایشهای انجام شده ضریب کاهش سر و صدا (NRC= Noise Reduction Coefficient) برای اندود 12 میلیمتری دستی ، حدود 0.65 برای اندود 25 میلیمتری از همین نوع ،0.75 و برای اندود ماشینی به ضخامت 12 میلیمتر ، حدود0.55 است.
اندودهای فیبری از پنبه کوهی(( Asbestos یا پشم معدنی و یک چسب معدنی ساخته می شوند . در کشورهای صنعتی این اندودها به صورت آماده و بسته بندی عرضه می شود . نخست سطح مورد نظر را با قشر ضخیمی از چسب ، آغشته می کنند و سپس فیبر را روی آن می پاشند . اندودهای به ضخامت بیش از 12 میلیمتر، دست کم در دو قشر باید انجام شوند و قشر رویه را می توان با سیلر و به صورت رنگی نیز اجرا کرد. اخیراً در بسیاری از کشورها محدودیتهایی برای مصرف پنبه کوهی به ویژه در اندودکاری به وجود آمده است. ضریب کاهش سر و صدا در اندودهای آکوستیکی متفاوت بوده و بستگی به ضخامت اندود و زیرسازی آن دارد . این ضریب برای اندودی رنگ نشده به ضخامت 18 میلیمتر بر روی زیرسازی سخت ،از 0.6 تا 0.7 و بر روی زیرسازی فلزی ،0.8 تا 0.9 و برای ضخامت 36 میلیمتر بر روی زیرسازی سخت، حدود 0.9 است ، در حالی که ضریب اندود اخیر هنگامی که رنگ آمیزی شود ، به0.85 کاهش می یابد.
منبع:
نشریه شماره 55 (مشخصات فنی عمومی کارهای ساختمانی)
