المحاضرة 4
المواد الماصة للصوت
محتويات المحاضرة
1. مقدمة
2. المواد الماصة للصوت
1.2 . المواد المسامية
2.2 . الألواح الصوتية الماصة
2.3 . الفراغات الرنانة
3. امتصاص الصوت في الهواء
4. امتصاص الصوت بواسطة الفتحات
5. اختيار المواد الصوتية الماصة
6. الطرق المختلفة لتركيب وتوزيع المواد الماصة .6
1. مقدمة
تتفاوت المواد والأسطح في المباني من حيث قابليتها لامتصاص الصوت، فتتراوح بين مواد عاكسة ومواد
ماصة، ونجد أن المواد الماصة لها دور كبير في التحكم في زمن الارتداد ومعالجة بعض العيوب الصوتية،
وسنرى فيما بعد أنها تصلح أيضا،ً للحد من شدة الضوضاء وسنركز في هذه المحاضرة على المواد المصممة
خصيصا،ً بغرض الامتصاص وسنستعرض بعض المواد الأخرى الشائعة.
2. المواد الماصة للصوت
يلاحظ أنه على الرغم من أن بعض المواد الماصة تستخدم أحيانا في أغراض العزل، إلا أنه يلغي التفريق بين
الامتصاص والعزل كخاصيتين مستقلتين فعند سقوط أشعة الصوت على سطح ما، فإن جزءا من الطاقة الساقطة
ينعكس، بينما يمتص الجزء الآخر، ويوقف هذا على معامل امتصاص السطح المذكور.
وفيما يختص بالجزء الممتص فإن جزءاً منه يتحول الى صور أخرى من الطاقة، غالبا ما تكون حرارة، بينما
ينفذ الجزء الباقي منه الى الجانب الآخر من السطح (انظر الشكل 1 ) ويتوقف انتقال الصوت الى الجانب الآخر
.Sound transmissions coefficient من السطح على معامل نفاذ الصوت خلال المادة
ومن الأمثلة التي توضح الفرق بين العزل والامتصاص أن النافذه المفتوحة ماص جيد ( 100 % امتصاص)
وفي نفس الوقت عازل رديء: ( 100 % نفاذ).
ويمكن تقسيم المواد الماصة من حيث ميكانيكية الامتصاص الى ثلاثة أنواع رئيسة:
- Porous materials مواد مسامية
- Panel for membrane absorbers الواح ماصة
- Cavity Helmholtz resonators فراغات رنانة
وسنتاول بالتفصيل كل من هذه الأنواع.
1.2 . المواد المسامية
هي وجود شبكة متواصلة من المسامات Porous materials أن السعة الأساسية المشتركة في المواد المسامية
وتتلخص ميكانيكية الامتصاص في تحويل الطاقة الصوتية الى حرارة بواسطة الاحتكاك الناشئ عند Pores
Volume محاولة سريان موجة الصوت داخل المسام وتتوقف كفاءة الامتصاص على المسامية الحجمية
ومدى اتصال المسام، إذ أن كل هذه العوامل تحدد مدى Surface porosity والمسامية السطحية porosity
وكلما زادت مقاومة السريان قل معامل الامتصاص. Air flow resistance مقاومة المادة لسريان الهواء
أهم خصائص المواد المسامية هي:
-1 معامل الامتصاص مرتفع في الترددات العالية.
-2 تتحسن كفاءتها في الترددات المنخفضة إما بزيادة السمك أو زيادة الفراغ بينها وبين خلفية صلبة.
يمكن تقسيم المواد المسامية الى ثلاثة أقسام رئيسة هي:
Prefabricated acoustical units أ) الوحدات الصوتية الجاهزة
Acoustical plasters and sprayed on materials ب) البياض الصوتي والمواد المرشوشة
Acoustical (isolation) blankets ج) الأغطية الصوتية
د ) السجاجيد والستائر
Prefabricated acoustical units أ) الوحدات الصوتية الجاهزة
تتميز هذه الوحدات بما يلي:
-1 معامل امتصاص مضمون، نتيجة التصنيع السابق لها.
-2 سهولة التركيب والصيانة، بالإضافة الى كونها اقتصادية.
-3 يمكن استغلالها وظيفيا وبصريا مع وحدات الإضاءة والتكييف.
-4 يمكن زيادة معامل الامتصاص لها بترك فراغ كاف خلفها عند التغطية وتكون هذه الزيادة اكثر وضوحا في الترددات المنخفضة.
ويعيبها ما يلي:
أ) صعوبة إخفاء اللحامات بين وحداتها المختلفة.
ب) ذات مقاومة ضعيفة للصدمات، وبالتالي تكون عرضة للتلف إذا كانت في متناول الأيدي.
ج) طابعها التكرارى يحول دون إعطاء شخصية متميزة للفراغ.
د) تحتاج الى عناية خاصة عند دهانها، اذ ان أعمال الدهان والزخرفة غالبا ما تفسدها ما لم تتبع تعليمات
الشركة المنتجة بدقة. وبصفة عامة فإن الرش بالمسدس أفضل من الدهان بالفرشاة.
Acoustical plasters and sprayed on materials ب) البياض الصوتي والمواد المرشوشة
غالبا ما تستعمل هذه المواد للحد من شدة الضوضاء، كما تستعمل أحيانا في القاعات عندما يتعذر استخدام
الوحدات التقليدية، بسبب انحناء أو عدم انتظام الأسطح ويمكن عملها إما بالرش بمسدس وإما بالفرد يدويا بواسطة مسطرين، وتتميز هذه الأنواع بمعامل امتصاص كبير في الترددات العالية، الا أن كفاءتها تتوقف الى
حد كبير على ظروف العمل مثل سمك وتركيب مادة البياض، وكمية المادة اللاصقة ونوعية البطانة، وكيفية
التشطيب، كما تشكل الصيانة إحدى الصعوبات إذ إن الدهان غالباً ما يغير خواصها ما لم تتبع تعليمات المنتج
بدقة.
Acoustical (isolation) blankets ج) الأغطية الصوتية
وتصنع من الصوف الصخري، والألياف الزجاجية، والألياف الخشبية، واللباد والصوف) الى أخره. وتتزايد
قدرتها على الامتصاص مع زيادة السمك وخاصة في الترددات المنخفضة وبذلك تتميز عن المواد المسامية
الماصة.
ولكون سطحها الخارجي غير مناسب فغالبا ما تغطي بألواح او رقائق مثقبة أو شبك معدني وبالتالي تتعادل
خواص الامتصاص لها.
د) السجاجيد والستائر
بالإضافة الى استخدام السجاجيد في تغطية الأرضيات فإنها أيضا تمتص الصوت المحمول بالهواء والضوضاء
داخل الغرفة كما تعمل أيضا على امتصاص الصدمات مثل وقع الاقدام وزحزحة الأثاث.
ويتحسن معامل الامتصاص للسجاد بزيادة ارتفاع الوبرة وزيادة الوزن السطحي وزيادة مسامية السطح الخلفي
للسجاد وفي حالة تبطين الحوائط بسجاد فيفضل ترك فراغ يتم ملؤء بصوف صخري أو ما شابه، وذلك لتحسين
معامل الامتصاص.
أما الستائر فالإضافة الى وظائفها الأخري فإنها تسهم في امتصاص الصوت، وتتزايد قدرتها على الامتصاص
بزيادة الوزن كما يزداد معامل الامتصاص في الترددات المنخفضة بزيادة الفراغ بينها وبين الحائظ أو الشباك.
2.2 . الألواح الصوتية الماصة
تركب Impervious وهي تشكل النوع الثاني من أنواع المواد الماصة وتتكون أساسا من أي مادة غير منفذة
بحيث يفصلها فراغ من الهواء عن خلفية صلبة وعندما تصطدم موجات الصوت بهذا اللوح فإنه يتذبذب وبالتالي
يمتص جزءاً من الطاقة الساقطة عليه بتحويلها الى حرارة.
ويتميز هذا النوع بمعامل امتصاص مرتفع في الترددات المنخفضة وهو بذلك يعادل فعل المسامية، ويترتب
على استعمال خليط منها، انتظام الامتصاص في جميع الترددات ويتحسن معامل الامتصاص وخاصة في
الترددات المنخفضة بوضع مادة مسامية ماصة في الفراغ بين اللوح والخلفية الصلبة.
3.2 . الفراغات الرنانة
وهي تمثل النوع الثالث من المواد الماصة، وتتكون من فراغ ذي جدران صلبة يتصل بالهواء الخارجي عن
طريق فتحة ضيقة تعرف بالعنق، ومن أمثلتها زجاجة أو برطمان فارغ.
ويتميز هذا النوع بأنه ذو معامل امتصاص مرتفع لمجال محدود جدا من الترددات ونتيجة لهذه الحساسية الشديدة
فإنها تصلح لتعديل الارتداد لتردد معين دون تأثير يذكر في باقي الترددات.
وهي إما أن تكون على هيئة:
أ) وحدات رنانة منفردة.
ب) ألواح رنانة مثقبة.
ج) شقوق رنانة.
د) المواص الفراغية
أ) الوحدات الرنانة
من أمثلتها الأوعية الفخارية الفارغة ذات الأحجام المختلفة التي استعملت في كنائس العصور الوسطي وكان
امتصاصها يتركز في المنطقة من 100 الى 400 هرتز وكبديل عصري لهذه النوعية يمكن استخدام قوالب
40 سم ذات فتحة مستطيلة (انظر الشكل ×40× 20 سم -15- (بلوكات) خرسانة مفرغة بأبعاد تتراوح بين 10
2) وتتميز بأن تشطيب سطحها الخارجي ملائم لظروف الاستعمال كما أنه لا يتأثر بالدهانات.
.
الشكل رقم 2: امثلة للوحدات الرنانة
ب) الألواح الرنانة المثقبة
وهي عبارة عن ألواح ذات ثقوب دائرية أو مستطيلة مركبة بعيدا عن الخلفية، وغالبا ما يضاف لها مادة ماصة،
وتقوم الثقوب بمهمة مجموعة من الأعناق كما يقوم الفراغ الهوائي خلف اللوح بمهمة الفراغ الرنان ولكن نظراً
لاتصال الفراغات فإن امتصاص هذا النوع لا يقتصر على نطاق ضيق من الترددات.
ويفضل التنوع في استعمال هذه الألواح، اذ إن استعمال نوع واحد منها يؤدي الى نقص ملحوظ في زمن
الارتداد لمجوعة معينة من الترددات ويتم هذا التنوع عن طريق تغير أي من:
أ) سمك اللوح المثقب.
ب) حجم وتوزيع الثقوب.
ج) عمق الفراغ خلف اللوح.
د) نوع وسمك وكثافة المادة الماصة.
ه) المسافة بين العناصر المحيطة باللوح.
ويبين الشكل ( 3) تأثير نسبة الفتحات في اللوح على الامتصاص وعند دهان هذه الألواح يجب مراعاة عدم
انسداد ثقوبها والا انخفض معامل الامتصاص.
الشكل رقم 3: تأثير نسبة الفتحات في الالواح الرنانة علي معامل الامتصاص
ج) الشقوق الرنانة
يتيح استعمال الأغطية الصوتية وسيلة اقتصادية للمعالجة الصوتية ولكن يعيبها، كما ذكرنا، أنها سهلة التلف،
ولذ تلزم رقابتها بوضع مادة واقية لا تعوق من وصول الصوت اليها، ومن هنا نشأت فكرة استخدام الشقوق
الرنانة التي تتكون من سدايب من الخشب أو الصوف أو البلاستيك- مرتبة بحيث تترك بينها فراغات طولية
Sound تؤدي عمل الأعناق وبحيث لا تقل نسبة هذه الفراغات عن 25 % ويطلق عليها الشفافية الصوتية
الشكل 4 ) ويلقي هذا النوع من المعالجة استجابة خاصة لدي المصممين اذ يتيح لهم الحرية ) transparency
والمرونة في عمل تصميمات فردية مميزة الا انها اكثر تكلفة من الألواح الشائعة تجاريا.ً
الشكل رقم 4: الشقوق الرنانة
د) المواص الفراغية
اذا لم تتوافر الأسطح المناسبة للمعالجة الصوتية التقليدية فإن البديل هو استخدام أجسام فراغية تعلق من السقف
وتكون هذه المواص من ألواح مثقبة من الخشب أو الألمونيوم..الخ، مجمعه على هيئة ألواح أو مكعبات أو
كرات أو اسطوانات أو أشكال مخروطية، وتحشي أو تبطن بمواد ماصة مثل الصوف الزجاجي أو الصوف
الصخري. الشكل 5
وتتميز هذه المواص بارتفاع امتصاصها اذ ان الصوت يصطدم بها من جميع الجهات.
الشكل رقم 5: المواص الفراغية
ه) المواص المتغيرة
عند استخدام الفراغ المعماري الواحد لاكثر من غرض، فإن ذلك يتطلب أزمنة ارتداد مختلفة، وبالتالي يتطلب
التحكم في كمية الامتصاص للصوت بالفراغ ويتم ذلك عن طريق استخدام أسطح ذات وجهين أحداهما ماص
. والآخر عاكس، ويمكن بتعريض الوجه المناسب للحصول على كمية الامتصاص المطلوبة. الشكل 6
ومن هذه الأمثلة أيضا استعمال الستائر التي يمكن طيها عند عدم الاحتياج لها.
وبصفة عامة فإنه لا يوجد أي مبرر لاستخدام هذا النوع من المواص مالم تعط تغييراً لا يقل عن 20 % من
كمية الامتصاص كما أن هذه المواص لا تعتبر فعالة وعملية الا إذا استخدمت في فراغات تتم صيانتها بصفة
مستمرة مثل إستوديوهات الإذاعة والتسجيل) ولو ان مثل هذه الإستوديوهات بدأت تلجأ الى التحكم الإلكتروني
في زمن الارتداد.
الشكل رقم 6: أنواع مختلفة من المواص المتغيرة
3. امتصاص الصوت في الهواء
يفقد الصوت جزءاً من طاقته اثناء انتقاله في الهواء، نتيجة لميوعته، وتوصيل الحرارة والإشعاع والتشتت
Molecular absorption والامتصاص الجزيئي
ويتوقف معامل الامتصاص على درجة الحرارة والرطوبة النسبية للهواء، وتردد الصوت فيزداد هذا المعامل
مع زيادة التردد ويكون ملحوظا على وجه الخصوص عند ترددات 1000 هرتز فما فوق.
ويعبر عن مقدار امتصاص الهواء للصوت إما وحدات الامتصاص المقابلة لكل وحدة حجوم من الهواء، وغالبا ما تستعمل في صوتيات الفراغات، أو بمقدار الانخفاض في مستوي الصوت بالديسبل لكل وحدة اطوال يقطعها
الصوت في الهواء وتستعمل في مكافحة الضوضاء.
4. امتصاص الصوت بواسطة الفتحات
تقوم الفتحات الموجودة بالفراغ المعماري مثل نافذة مفتوحة أو مخارج ومداخل التكييف أو فتحة المسرح ....الى
اخره، بامتصاص الصوت ونادراً ما توجد جداول توضح معامل الامتصاص لهذه الفتحات فيما عدا النافذة
المفتوحة والتي يعتبر معامل الامتصاص لها مساويا للوحدة.
5. اختيار المواد الصوتية الماصة
لما كان من المفترض أن المواد الصوتية الماصة تقوم بجانب وظيفتها في الامتصاص بدور مواد التشطيب
للفراغ المعماري الذي توجد به، فلابد عند اختيارها من مراعاة العوامل التالية:
أ) ملاءمة نوع المادة لنطاق الترددات المطلوب امتصاصها، فالمواد المسامية تلائم الترددات المرتفعة والألواح
الماصة تلائم الترددات المنخفضة.. الى اخره.
ب) المظهر ويشمل الحجم والخواف واللحامات واللون والملمس ومعامل انعكاس الضوء.
ج) مقاومة الحريق
د) سهولة التركيب وتكاليفه
Abrasion ه) قوة التحمل للصدمات والاحتكاك
و) تأثير ظروف العمل عليها مثل الرطوبة والحرارة.
ح) التكامل المعماري مع باقي العناصر من أبواب ونوافذ ووحدات إضافة وتكييف الى اخره.
ط) السمك والوزن.
ي) مقاومة الرطوبة والتكثف اثناء الاستعمال الفعلي للفراغ.
ك) سهولة الوصول الى السقف المعلق ان وجد.
ل) درجة العزل الحراري.
م) مقاومة الفطريات والعفن.
ن) سهولة الفك والإزالة.
6. الطرق المختلفة لتركيب وتوزيع المواد الماصة
لا ينبغي اعتبار الرقم الدال على معامل الامتصاص لأي مادة رقما ثابتا تحت جميع الظروف. إذ إنه في الواقع
يتوقف على عدة عوامل من أهمها كيفية التركيب ولذا ينبغي عند مقارنة مواد مختلفة مراعاة أن تكون الظروف
التي تمت فيها القياسات موحدة.
ولا توجد طريقة محددة للتركيب مفضلة على غيرها، إذ إن اختيار طريقة التركيب يتوقف على عدة عوامل
منها:
أ) الخواص الطبيعية للمادة الصوتية.
ب) قوة وملمس وموضع السطح الذي سوف يتم عليه التركيب.
ج) الفراغ المتاح للمعالجة الصوتية.
د) الوقت اللازم للتركيب.
ه) احتمال فك وإزالة المادة الماصة.
و) التكاليف المسموح بها.
يمكن تركيب الوحدات الفردية الماصة (البلاطات الصوتية) إما باللصق وإما بالمسمار وإما بالقلاوظ وإما
.T باستعمال شرائح أو قطاعات على هيئة حرف
وتمتاز طريقة اللصق بعدم صدور ضوضاء أثناء التركيب وبالسرعة والاقتصاد والنظافة ولكن يعيبها أن قوة
التماسك تتوقف على حالة السطح، كما تضعف كثيراً إذا زادت البلاطات عن حد معين ( 30 سم)
ويمتاز التثبيت بالمسمار أو القلاووظ بقوة التماسك مع الملاحظة أن القلاووظ يتيح تماسكا أكبر كما يسهل عملية
الفك، وتصلح كلتا الطريقتين للتثبيت على شبكات من الخشب، مما يسهل تركيب السقف الماص على أي مستوى
دون التقييد بمستوى السقف الأصلي، وبالتالي يمكن أخفاء أعمال التركيبات الكهربية والتكييف، وتشترك في
T هذه الميزة طريقة التثبيت بواسطة شرائح أو قطاعات
تؤثر كيفية توزيع المواد الماصة في كل من معامل الامتصاص الفعلي وتوزيع الصوت داخل الفراغ، وقد سبق
الإشارة أن تجزئة المادة الماصة الى قطع ذات مسطحات صغيرة يعطي امتصاصا أعلى مما لو جمعت في
قطعة واحدة ذات سطح يعادل السطح الإجمالي للقطع الصغيرة. وهنا ينبغي مراعاة تكاليف التركيب في الحالة
الأولى تزيد كثيراً منها في الحالة الثانية وبصفة عامة فإن أكثر الأماكن فعالية في الامتصاص هي الأركان
وتقابل السقف مع الحائط.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق