Yalıtım Dergisi 128. Sayı (Kasım 2014)

MAKALE 62 Kasım 2014 • www.yalitim.net Ses yutucu malzemelerin, ses dalgalarının malzeme içerisine girmesini ve yayılmasını sağlayabilecek, sürtünme yoluyla ses enerjisini sönümleyebilecek bir iç yapıya sahip olması beklenir. Son dönemde yapılan çalışmalar, malzeme içerisindeki kapalı gözeneklerin malzemenin ses yutuculuğuna belirgin bir etkisi olmadığını göstermekte; sadece “açık gözenekler”in, yani birbiri ile bağlantısı olan gözenek yapısının, malzemenin ses yutuculuk niteliğine etki eden önemli bir parametre olduğu vurgulanmaktadır [1, 15]. Açık gözenek yapısını tanımla- yan özelliklerden biri olan “açık gözeneklilik”, malzeme dış yüzeyine açık ve birbirleriyle bağlantılı gözenek hacminin, malzemenin toplam hacmine oranı olarak ifade edilmektedir [16]. Knapen ve diğerleri, “polimer katkılı gözenekli beton” üzerine ses yayılım modeli kullanarak yaptıkları analizler sonu- cunda, açık gözeneklik oranı arttıkça maksimum ses yutma katsayısının arttığını görmüşlerdir (Şekil 3) [8]. Neithalath, “gözenekliliği artırılmış beton” üzerine yaptığı çalışmada gözenekli malzemede ses yayılımını inceleyen bir elektro akustik model kullanmış [17, 18]; birbirleriyle bağ- lantılı olan büyük ve kılcal gözenek çaplarının ses yutumuna etkisini araştırdığı, açık gözeneklilik ile ses yutma katsayısı arasındaki ilişkinin ayrıntılı bir şekilde ele alınabildiği para- metrik bir çalışma yürütmüştür [9]. Bu çalışmada gözenek tipleri; “büyük gözenekler (pore)” ve bu büyük gözenekleri birbirine bağlayan “kılcal yapıdaki gözenekler (aperture)” olmak üzere ikiye ayrılmıştır. Kullanılan ses yayılım modeliyle, büyük gözenek ve kılcal gözenek çapı sabit olan, açık göze- neklilik oranı %15 ile %35 arasında değişen malzemelerin ses yutma özellikleri araştırılmıştır. Açık gözeneklilik oranı arttıkça ses yutma katsayısının maksimum olduğu frekans değerinin, yüksek frekanslara doğru kaydığı ve bu frekanslar- daki maksimum ses yutma değerinin düştüğünü görülmüştür (Şekil 4). Ses yutma katsayısının maksimum olduğu frekans dışındaki frekanslarda ise açık gözeneklilik oranı arttıkça ses yutumunun arttığı gözlenmiştir (Şekil 4). Bu çalışmada elde edilen sonuçlar, Knapen ve diğerlerinin [8] çalışmasında elde edilen sonuçlarından farklıdır. Kısacası, gözenek yapısını şekillendiren değişkenlerin kontrol edilebildiği akustik model- leme çalışmaları [8, 9], açık gözeneklilik oranının tek başına malzemenin ses yutum niteliklerinin tayininde belirleyici bir özellik olmadığını göstermekte; gözenek boyutu ve yapısal karakteristiklerin de malzemenin ses yutuculuğuna etki ettiğini işaret etmektedir. Neithalath aynı çalışmasında, %25 açık gözeneklik oranına sahip 100 mm kalınlığındaki “gözenekliliği arttırılmış beton” malzemeyi ses yayılım modeli kullanarak incelemiş “açık göze- neklilik oranı” ve “büyük gözenek çapının kılcal gözenek çapına oranı”nı sabit tutarken, gözenek boyutları değişen malzemenin ses yutma katsayılarındaki değişimleri takip etmiştir [9]. Bu çalışmada, gözenek çapı arttıkça maksimum ses yutma katsayısının azaldığı, bu katsayının etkin olduğu frekansın ise yaklaşık aynı aralıklarda kaldığı gözlenmiştir (Şekil 5). Gözenek yapısını tanımlayan diğer bir özellik, farklı tipteki gözeneklerin birbirleriyle ilişkisini dikkate alan ve literatürde “yapı faktörü (structure factor, ks)” olarak adlandırılan para- metredir [11]. Gözenekli malzemelerde açık gözeneklerin oluşturduğu kılcal boşluklara bağlanan yarı kapalı gözenekler, ses dalgasının kılcal yollar içerisinde oluşturduğu akışta etkin Şekil 3: “Polimer takviyeli gözenekli beton” örneklerinde açık gözeneklilik oranı artıkça ses yutma katsayısındaki artışı gösteren grafik [8:s.354] Şekil 4: “Gözenekliliği artırılmış beton” örneklerinde açık gözeneklilik oranı ile ses yutma katsayısı arasındaki ilişki [9:s.106] Şekil 5: Gözeneklilik oranı birbirleriyle aynı olan “gözenekliliği artırılmış beton” örneklerinde, gözenek çapı arttıkça ses yutma katsayısının azaldığını gösteren grafik (Dp = gözenek çapı) [9:s.102]