آشنایی با مصالح آکوستیکی ساختمان

در فضاهای زیست و کار بر طبق آیین نامه ها و مقررات ساختمانی ، حدود 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 ساختمان ها 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 اطاق ها از راه دیوارها، درها، پنجره ها و سقف ها. مصالح متخلخل که برای عایقکاری حرارتی ساختمانها مصرف میشوند، عموماً جاذب صوتی مناسبی نیز میباشند، ولی معمولاً در برابر عبور صوت ضعیف اند، این نکته معمولاً از سوی طراحان در نظر گرفته نمیشود.

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 میگردد. به این ترتیب هرچه دیوار سنگین تر باشد، لرزش آن دشوارتر شده و صدای کمتری از خود عبور میدهد. برای مثال چنانچه وزن دیوار ساخته شده از مصالح بنایی حدود 50 کیلوگرم در هر مترمربع باشد، به اندازه 26 دسیبل از شدت صوت میکاهد، چنانچه ضخامت دیوار ر ا دو برابر کنیم، به اندازه 9 دسیبل 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 میتوان با ایجاد فاصله هوایی بین دو تیغه نازک، اقدام به عایقکاری صوتی نمود.

همچنین در مورد پنجره ها به جای یک شیشه میتوان 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 منظور دستیابی به بهترین اجرا و ظاهر کار مناسب، مصالح آکوستیکی باید به روش درست و در بهترین شرایط نصب شوند. نصب مصالح باید هنگامی صورت گیرد که شرایط گرمایی و رطوبت اطاق نزدیک به شرایط موجود در هنگام بهره برداری باشد.

مصالح و سیستم های آکوستیکی مناسب و متداول در ساختمان

برای مصارف مختلف، مصالح و سیستمهای آکوستیکی مناسبی انتخاب میشود که در جدول زیر آمده است. بدیهی است در موارد حاضر تلفیق مناسبی از مصالح و روشهای اجرای کار با نیازهای استفاده کنندگان از ساختمانها، نتایج مطلوبی را در زمینه آرامش محیط در بر خواهد داشت.

انواع روش های نصب مصالح آکوستیکی

روش های نصب این مصالح به دسته های متفاوتی تقسیم میشوند از جمله موارد زیر:

چسباننده ها:

حدود نیمی از آکوستیک تایل ها با چسب روی سطوح سخت بتنی، گچی، یا تخته گچی چسبانده میشوند. این روش ارزانترین و معمولترین راه نصب آکوستیک تایل بر روی سقف های موجود میباشد . چسباندن، مستلزم وجود زیرسازی محکم و صاف است. سطوح کهنه، باید کاملاً تمیز و اندودهای نو، باید برای پذیرش چسب آهار زنی آماده شوند، جنس چسب باید از انواع توصیه شده یا ساخته شده توسط  تولید کننده تایل ها باشد تا چسبندگی کافی بین آکوستیک تایل و زیرسازی آنها تأمین شود . چسب در هر چهار گوشه تایل 300*300 میلیمتر به اندازه گردو زده میشود، برای تایلهای بزرگتر فاصله محل چسبها از 300 میلیمتر کمتر خواهد بود. هنگامی که تایل را در محل فشار دهند، هر تکه چسب پس از پهن شدن، باید سطحی به قطر تقریبی 63 میلیمتر و ضخامت 1.6 میلیمتر را بپوشاند. تایل باید به صورت مورب لغزانده شده و در محل خود همسطح با تایلهای اطراف و چسبیده به آنها قرار گیرد.

میخ کردن:

هنگامی که سقفها کاملاً صاف نبوده و به اندازه کافی مناسب برای نصب تایل با چسب نباشند، قیدهای چوبی با مقطع 75 ×25 میلیمتر و به فواصل300 میلیمتر از یکدیگر به سقف اصلی نصب میشوند و به کمک گوه های چوبی سطح زیرین آنها صاف و تراز میشود، هنگامی که تیرچه های سقف بیرون باشند، قیدهای چوبی عمود بر آنها کار گذارده میشوند.

 اکوستیک تایل های سوراخدار معمولاً دارای سوراخ کم عمقی در هر گوشه برای میخ کردن هستند، به جای میخ میتوان پیچ نیز به کار برد تا استحکام بیشتری برای تایلهایی که در معرض ضربه قرار دارند، تأمین شود. تایل هایی که در محل اتصال کام و زبانه میشوند ، معمولاً دارای لبه پهنی هستند که برای میخ کردن یا دوختن مناسب است. دوختن تایلهای لبه پهن، روشی اقتصادی است.

سیستمهای آویخته مکانیکی

سیستم آویخته مکانیکی آکوستیکی، مشابه سقف کاذب آویخته است. سقف هایی که به طور مکانیکی به سقف اصلی آویخته میشوند، برای نصب قاب چراغ و دریچه های تهویه مناسبند . سقف های چراغ دار پیشرفته را میتوان با جانشین کردن پنل ها و تایل های آکوستیکی با قطعات پلاستیک نیم شفاف (نورگذران) در بخشی از سقف اجرا کرد. برای تعبیه دریچه تهویه در سقف های آکوستیک، نوعی قاب سوراخدار یا شکافدار نمایان به کار گرفته میشود. با انتخاب مصالح و سیستمهای مناسب، میتوان سقفهای آکوستیکی جدیدتری که پایداریشان در برابر آتش مناسب است، به وجود آورد.

سقف های آویخته ممکن است به سیستم های گم، نیمه نمایان یا نمایان اجرا شوند . تقریباً هر نوع مصالح آکوستیکی را میتوان در سقف های آویخته به کار برد و نوع آویختن ، بستگی به مصالح مصرفی دارد. در سیستمهای گم، آویزها و قطعات اتصال دیده نمیشوند، برخی از این سیستم ها نیز در کشورهای صنعتی به ثبت رسیده اند. قطعات اتصال به نحوی طراحی شده اند که جاذب صوت هستند، عیب بزرگ این سیستم، دشواری دستیابی به پشت سقف برای انجام تعمیرات ضروری و حسن آن ، عدم لزوم رنگ آمیزی قطعات اتصال است.

در سیستم های نیمه گم، قطعات اصلی نمایان هستند که معمولاً به طور موازی کار گذارده میشوند، این سیستم بیشتر برای نصب قطعات بزرگ و تخته های آکوستیکی به کار گرفته میشود.

 در سیستم های نمایان قطعات بزرگ آکوستیکی توسط سیستم نمایان آویخته میشوند. در این سیستم دستیابی به اجزای تأسیساتی آسان است، ولی دقت در برش و نصب قطعات به من ظور رعایت زیبایی و حفظ تناسب، ضروری است.

مصالح آکوستیکی

مصالح آکوستیکی یا جاذب سر و صدا، قادرند امواج صوتی را که با سطح آن ها برخورد می کنند، به میزانی کمتر از %۵۰ منعکس سازند، 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 ۱۰ دسیبل با کاربرد مصالح جاذب صوت مقدور نیست. معمولاً کاهشی معادل حدود ۵ تا ۷ دسیبل در ساختمان های 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 گیرند که دارای نام ها و عناوین تجارتی مختلف می باشند. 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 کاشی ها و صفحات پیش ساخته از ۳۰۰×۳۰۰ تا ۱۲۰۰×۱۲۰۰ میلی متر تغییر می کند، بسیاری از آن ها از الیاف چوب، نی، فیبرهای معدنی یا شیشه ای ساخته شده اند که آن ها را درهم، مخلوط و یکپارچه کرده و به صورت تخته هایی با ضخامت های گوناگون در آورده اند. مصرف کاشی ها محدود به سقف می شود که آن ها را یا مستقیماً زیر سقف اصلی نصب می کنند یا در سقف کاذب متشکل از نبشی، 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 از قطعات جاذب صوت می باشند. در ادامه به شرح انواع مصالح آکوستیکی می پردازیم :

عایق های صوتی سربی

از نخستین شرایط یک عایق صوتی ساختمان ، 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 پارتیشن هایی که در مجاورت سقف های 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 وزن آنها اضافه شود.

کاشی ها و صفحات ساخته شده از فیبرهای سلولزی

کاشی های سلولزی معمولاً از باگاس (تفاله نیشکر) ساخته می شوند، تایل های 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 در می آورند، به نحوی که بین الیاف فضاهای تنگی به وجود آید. تایل های فیبر نیشکر را معمولاً سوراخ دار 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 سوراخ ها و سطح تایل به دست می آید.

تایل های فیبر نیشکر در اثر 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 از A برای مصالح غیر قابل اشتعال تا D برای درجات مختلف پایداری در برابر آتش انجام شده است. تایل های فیبر نیشکر در گروه D از این تقسیم بندی قرار می گیرند و برخی از تایل های پوشش شده در کارخانه در گروه C، این تایل ها معمولاً لب پخ بوده، در کارخانه پوشش می شوند و اندازه آنها ۳۰۰×۳۰۰ تا ۶۰۰×۶۰۰ میلی متر است.

کاشی های ساخته شده از فیبرهای معدنی

بخش اعظم تایل های 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 تایل ها ممکن است به صورت شکاف دار یا سوراخ دار ساخته شوند تا کیفیت جذب صوت آنها افزایش یابد، مصالح شکاف دار انرژی صوتی را به وسیله ایجاد اصطکاک در حفره های ریز موجود بین فیبرهای مستقل از هم، مستهلک می سازند. با افزایش سوراخ ها می توان حداکثر کاهش انرژی صوتی را به دست آورد. مصالح شکاف دار عموماً موقعی به کار می روند که ظاهر کار از بیشترین اهمیت برخوردار باشد. مصالح سوراخ دار بیشتر در ساختمان های صنعتی، فرهنگی و مؤسسات علمی که حداکثر نفوذ و رنگ پذیری مورد نظر است، مصرف می شوند. این عایق صوتی ساختمان از نظر پایداری در برابر آتش در گروه A قرار می گیرند و در مواردی مثل مکان های تجمع عمومی و راه های 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 می شوند. در رنگ آمیزی تایل های شکاف دار یا منسوج، باید دقت بسیار زیادی مبذول داشت و مصالح با رنگ های ویژه پوشانده شوند، به قسمی که حفره ها بسته نشود و ویژگی آکوستیکی مصالح کاهش نیابد.

کاشی های فلزی سوراخدار

این تایل ها متشکل از تاوه های فلزی سوراخ داری هستند که با مصالح لایی آکوستیکی نظیر پشم معدنی پر شده اند. تاوه های نازک فلزی سوراخ دار، سبب کاهش ویژگی های 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 تایل ها 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 نم دار تمیز کرد و به رنگ آمیزی مجدد و تعویض قطعات نیازی ندارند. به علاوه لعاب سخت پوشش آن ها باعث تأمین ویژگی های بازتاب سطوح می شود.

اندودهای آکوستیکی

یکی دیگر از انواع عایق صوتی ساختمان ، اندود های پلاستیکی هستند که خود دو نوعند:

1. اندودهای گچی با دانه های سبک مانند پرلیت و ورمیکولیت منبسط
2. 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 آن ها می پاشند، اندودهای ماله ای در دو قشر آستر به ضخامت حدود ۱۰ میلی متر و رویه به کلفتی حدود ۳ میلی متر اجرا می شوند و اندودهای ماشینی در دو، سه یا چهار قشر نازک پاشیده می شوند، به قسمی که مجموع ضخامت به حدود ۱۲ میلی متر برسد. به موجب آزمایش های انجام شده ”ضریب کاهش سر و صدا“ برای اندود ۱۲ میلی متری دستی، حدود ۰.۶۵، برای اندود ۲۵ میلی متری از همین نوع ۰.۷۵ و برای اندود ماشینی به ضخامت ۱۲ میلی متر، حدود ۰.۵۵ است.

اندودهای فیبری از پنبه کوهی یا پشم معدنی و یک چسب معدنی ساخته می شوند. در کشورهای صنعتی این اندودها به صورت آماده و بسته بندی عرضه می شوند. 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 ۱۲ میلی متر، 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 محدودیت هایی 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 ۱۸ میلی متر بر روی زیرسازی سخت، از ۰.۶ تا ۰.۷ و بر روی زیرسازی فلزی، ۰.۸ تا ۰.۹ و برای ضخامت ۳۶ میلی متر بر روی زیرسازی سخت، حدود ۰.۹ است، در حالی که ضریب اندود اخیر هنگامی که رنگ آمیزی شود، به ۰.۸۵ کاهش می یابد.