مجله صنایع چوب و کاغذ ایران

مجله صنایع چوب و کاغذ ایران

ارزیابی عملکرد ضریب جذب صوت و شاخص افت انتقال صدا در گچ‌برگ‌های پلیمری سبک‌سازی‌شده با الیاف کاغذ باطله اداری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ. دانشکده منابع طبیعی. دانشگاه زابل. زابل. ایران
10.22034/ijwp.2025.2066405.1714
چکیده
بیان مساله و اهداف: یکی از چالش‌های مهم در بهبود کیفیت گچ‌برگ‌ها، ارتقای خواص آکوستیکی آن‌‌ها با سبک‌سازی مانند استفاده از الیاف کاغذ باطله است و بهینه‌سازی جذب و افت انتقال صوت این نوع پانل‌های سبک‌سازی شده را می‌توان مورد ارزیابی قرار داد. در این پژوهش، عملکرد آکوستیکی پانل‌های تخته‌گچی مسلح شده با الیاف کاغذ باطله اداری و تقویت شده با افزودنی‌های پلیمری منتخب، مورد بررسی قرار گرفت.. هدف اصلی، بهبود جذب صوت و افت انتقال صوت در این پانل‌ها بود.
مواد و روش‌ها: برای این منظور، سه نمونه شامل تخته‌گچ، تخته‌گچ الیاف (گچ‌برگ)، و تخته‌گچ الیاف با مواد مختلف پلی‌وینیل‌الکل، آهک هیدراته اصلاح شده، سیمان (گچ‌برگ پلیمری) تهیه گردید. آزمون‌های جذب صوت بر اساس استانداردهای ISO 10534-2 و ASTM E1050 با استفاده از روش تابع انتقال و دستگاه امپدانس تیوب جهت اندازه‌گیری ضریب جذب صوت و آزمون افت انتقال صدا بر اساس استاندارد ASTM E 2611-09 جهت اندازه‌گیری شاخص افت انتقال صدا انجام شد. برای پوشش کامل طیف فرکانسی مورد نظر در آزمون‌های آکوستیکی، از نمونه‌های با قطر 10 سانتی‌متر در محدوده فرکانسی پایین (63 تا 500 هرتز) و نمونه‌های با قطر 3 سانتی‌متر در محدوده فرکانسی بالاتر (630 تا 6300 هرتز) به‌منظور ارزیابی رفتار آکوستیکی استفاده شد.
نتایج: نتایج آزمون جذب صوت نشان داد که بهترین عملکرد جذب صوت تا 4000 هرتز را گچ‌برگ پلیمری نسبت به نمونه‌های گچ-برگ و تخته‌گچ دارد و گچ‌برگ بهتر از تخته گچ بود. گچ‌برگ و گچ‌برگ پلیمری بصورت جزئی بهتر از تخته‌گج است و در گروه با جذب صوت پایین با درجه E قرار دارند. اما هر سه تیمار در فرکانس‌های پایین (در محدوده 250 هرتز) و متوسط (در محدوده 500 تا 100 هرتز) بسیار ضعیف و در فرکانس بالا (در محدوده 2000 تا 4000 هرتز) عملکرد مناسبی بویژه در گچ‌برگ‌ها داشته است. بیشترین مقدار جذب صوت مربوط به گچ‌برگ با مواد افزودنی است که ضریب جذب آن به حدود 58/0 در فرکانس 3150 هرتز می‌رسد و بیشترین مقدار ضریب جذب صوت گچ‌برگ 46/0 در فرکانس 4000 هرتز و بیشترین ضریب جذب صوت تخته‌گچ 44/0 در فرکانس 4000 است. ماتریکس تشکیل شده از ترکیب مواد افزودنی با گچ و الیاف در نمونه گچ‌برگ پلیمری دارای تخلخل می‌باشد و جذب صوت را بهبود می‌بخشد. شاخص افت انتقال صدای گچ‌برگ و گچ‌برگ پلیمری در فرکانس‌های مبنا بهتر از تخته‌گچ و همچنین افت انتقال صدای گچ‌برگ بهتر از گچ‌برگ پلیمری است. محدوده افت انتقال صدای گچ‌برگ پلیمری در فرکانس‌های تا 4000 هرتز کمتر از گچ‌برگ و بیشتر از گچ می‌باشد و کاهش انتقال صدا تا 28 دسی‌بل افزایش می‌یابد. پاسخ فرکانسی افت انتقال صدای تخته‌گچ در محدوده 4000-6000 هرتز به حداکثر حدود 33 دسی‌بل می‌رسد. شاخص افت انتقال صدای گچ‌برگ عملکرد یکنواخت‌تری نسبت به تخته های دیگر دارد و در تمام محدوده فرکانسی تا حدود 37 دسی‌بل افت انتقال صوتی ایجاد می‌کند. عملکرد گچ‌برگ پلیمری نسبت به دو تخته دیگر از نظر شاخص افت انتقال صدا متوسط است.
نتیجه‌گیری کلی: به طور کلی، همه نمونه‌ها در فرکانس‌های پایین (زیر 1000 هرتز) از نظر شاخص افت انتقال صدا عملکرد ضعیفی دارند و مقدار آن کمتر از 10 دسی‌بل است. بهترین عملکرد نمونه‌ها در فرکانس‌های متوسط (2000 تا 6000 هرتز) مشاهده می‌شود و در فرکانس‌های بالاتر از 6000 هرتز کاهش می‌یابد. نمودارهای شاخص افت انتقال صدا نشان می‌دهد که گچ‌برگ و گچ‌برگ پلیمری تاثیر مثبتی بر کاهش افت انتقال صدا دارند. براساس استاندارد 1-8834 و نمودارهای ارزیابی نویز در فضای داخلی، تخته‌گچ در درجه 15 و گچ‌برگ و گچ‌برگ پلیمری در درجه 20 قرار می‌گیرند. بافت متخلخل گچ‌برگ پلیمری باعث جذب بیشتر صوت و بافت انعطاف‌پذیر گچ‌برگ به دلیل وجود الیاف، موجب افزایش افت انتقال صوت می‌شود. بنابراین، گچ‌برگ یا گچ‌برگ پلیمری در ترکیب با سایر لایه‌های مصالح، قابلیت کاربرد آکوستیکی مناسبی دارند. تخته‌گچ‌های تقویت‌شده با الیاف و افزودنی‌های پلیمری در تولید مصالح ساختمانی سبک، مقاوم، سریع‌الاجرا و دوستدار محیط زیست کاربرد دارند و عمدتا در دیوارهای جداکننده، سقف‌های کاذب، پوشش‌های دیواری و پروژه‌های بلندمرتبه‌سازی استفاده می‌شوند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Pecas, P., Carvalho, H., Salman, H., and Leite, M., 2018. Natural fibre composites and their applications: a review. Journal of Composites Science, 2(4), 66. doi.org/10.3390/jcs2040066. 
[2] Elwaleed, A. K., Nikabdullah, N., Nor, M. J. M., Tahir, M. F. M., Nuawi, M. Z., and Abakr, Y. A., 2014. Experimental study on the effect of compression on the sound absorption of date palm fibers. World Applied Sciences Journal, 31(ARSEM)), pp. 40-44.
[3] Cornaro, C., and Buratti, C., 2020. Energy efficiency in buildings and innovative materials for building construction. Applied Sciences, 10(8), 2866.
[4] I.N.S.O, (5032), 2014. Gypsum - Gypsum Concrete- Specifications, Iranian National Standardization Organization, ICS, 91.100.10, ICS, 91.100.10. (In Persian).
[5]  I.N.S.O, (2786), 2013. Gypsum - Gypsum Blocks Definitions, Requirements and Test Methods. Iranian National Standardization Organization. ICS, 91.100.10. (In Persian).
[6] Construction industry - Law and legislation - Iran.  2017.  Architectural acoustics – Soundproofing - Architectural acoustics Standards. Road, Housing and Urban Development Research Center. ISBN: 978-600-113-167-7. (In Persian).
[7] Cavanaugh, W. J., Tocci, G. C., and Wilkes, J. A., 2009. Architectural acoustics: Principles and practice. John Wiley & Sons.
[8] Ohadi Hamedani, A., and Hassani Bagherani, A. A. 2021. Porous Sound-Absorbing Materials – Part II: Sound Absorption Mechanisms and Modeling, Scientific Journal of Acoustics and Vibration. 10(20), pp. 3-23. (In Persian).
[9] Perivoitos, P., Heidemann, L., Weinhold, J., and Zeitler, B., 2025. Improving Sound Insulation in Cross-Laminated Timber (CLT) Wall Assemblies: A Systematic Investigation. DAS|DAGA 2025 Copenhagen, pp. 340-343.
[10] Edalat, H.R., Najafi Amiri, A., Tabarsa, T. and Madhooshi, M. 2020. Investigation on the influence of raw material type on properties of ligno-cellulosic green insulation composite. Journal of Wood and Forest Science and Technology Research, 27(3), pp. 73-91. (In Persian).
[11] Najim, T.S., Al-Zubaidy, A.A., and Yassin, S. A., 2011. Physical and mechanical properties of polymer-gypsum composite. In: Proceedings of First Polymers/Composites Symposium, May 5-6 Al-Mustansiria University, Baghdad, Iraq, pp. 1-13.
[12] Gomes, C.E.M., Sousa, A.K.D., Araujo, M.E.S.O., Ferreira, S.B., and Fontanini, P., 2019. Mechanical and Microstructural Properties of Redispersible Polymer-Gypsum Composites. Materials Research, 22(3), e20180119.
[13] Doost, A., Bayat Kashkoli, A., and Farrokh-Payam, S., R., 2025. Improving the Performance of Polymer-Based Gypsum Board Using Waste Office Paper Fibers: Analysis of Physical and Mechanical Properties, Journal of Forest and Wood Products, 77(4), pp. 377-390. (In Persian).
[14] I.N.S.O, (14478-2), 2013. Gypsum - Gypsum board with fibrous reinforcement definitions requirements and test methods, Part 2, Gypsum fiber board. Iranian National Standardization Organization. ICS, 91.100.10. (In Persian).
[15] ISO (10534-2. 1998. Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes, Part 1: Transfer-function method. ISO 10534-2. International Standardization Organization, 11-15.
[16] A.S.T.M-E1050-10: 2010. Standard Test Method for Impedance and Absorption of Acoustical Materials Using a Tube, Two Microphones and a Digital Frequency Analysis System. ASTM international.
[17] A.S.T.M-E2611-09. 2009. Measurement of Normal Incidence Sound Transmission of Acoustical Materials Based on the Transfer Matrix Method. ASTM international.
[18] ISIRI (8184). 2005. Acoustics – Sound absorbers for use in buildings – Rating of sound absorption. Institute of Standards and Industrial Research of Iran.
[19] I.S.O. (11654). Acoustics - Sound absorbers for use in buildings - Rating of sound absorption.  International Standardization Organization.
[20] I.N.S.O, (8834-1), 2018. Acoustics - Rating of sound insulation in buildings and of building elements - Part 1: Airborne sound insulation. Iranian National Standardization Organization. ICS, 91.120.20. (In Persian).
[21] Arjunan, A., Baroutaji, A., Robinson, J., Vance, A., and Arafat, A., 2024.  Acoustic metamaterials for sound absorption and insulation in buildings. Building and Environment, 251, 111250.
[22] Mania, P., Flach, A., and Pilarska, M.. 2023. Sound wave absorption coefficient and sound velocity in thermally modified wood. Applied sciences, 13, 8136. doi.10.3390/app13148136.
[23] Ismail, F. Z., Rahmat, M. N., Mohd Yussof, F. N., and Mohammad Noor, M. A. F., 2014. April. Sustainable absorption panels from agricultural waste. Research Innovation Business Unit, Innovation and design exposition (Conference 2014). 15,1-8. https://doi.org/10.1051/matecconf/20141501035.
[24] Guna, V., Yadav, C., Maithri, B. R., Ilangovan, M., Touchaleaume, F., Saulnier, B., ... and Reddy, N. 2021. Wool and coir fiber reinforced gypsum ceiling
tiles with enhanced stability and acoustic and thermal resistance. Journal of Building Engineering, 41, 102433.
[25] Dusthoseini K., and Elyasi, A., 2012. Study on the possibility of using bagasse in manufacture of sound-proof Particleboard. Iranian Journal of Wood and Paper Industries,(3)1, PP. 43-52. (In Persian).
[26] Poudinehpour M., Ebrahimi Gh., Tajvidi M., Charmahali M. and Ramtin A.,  2006. The effects of two kinds of agricultural wastes (wheat and barely straws) on nrc% of aspen particleboards. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research , (21)2, PP. 61-69. (In Persian).
[27] Taiwo, E. M., Yahya, K. B., Haron, Z., Dare, G. M., and Sunday, A., 2023. Acoustic characterization of composites made of gypsum and pineapple leaf fibres. American Journal of IR 4.0 and Beyond, 2(2), 30-38. DOI:10.54536/ajirb.v2i2.1802.