廢舊輪胎顆粒板混響室吸聲測試

馮基學

(招商局生態(tài)環(huán)?？萍加邢薰?， 重慶 400067)

廢舊輪胎顆粒板混響室吸聲測試

馮基學

(招商局生態(tài)環(huán)?？萍加邢薰?， 重慶 400067)

對廢舊輪胎橡膠顆粒進行多次混響室測試分析，結果表明其具有較好的吸聲性能，滿足JT/T646—2005《公路聲屏障材料技術要求和檢測方法》的規(guī)定，可作為吸聲材料用于道路聲屏障。

廢舊輪胎；聲屏障；吸聲材料

對治理交通噪聲而言，聲屏障技術往往因其經(jīng)濟、有效而被廣泛采用。聲屏障有2種形式，隔聲型和吸聲型[1]。隔聲型聲屏障主要通過對噪聲的阻隔、反射而降低對保護對象的影響。吸聲型聲屏障是對隔聲的一種補充，可以降低屏障反射產(chǎn)生的混響及聲屏障頂端的繞射。吸聲材料指吸聲能力較強且吸聲系數(shù)較大的材料或結構，通常指平均吸聲系數(shù)α≥0.2的材料[2]。按照材料的物理性能和吸聲方式，吸聲材料和結構可以分為：1) 多孔吸聲材料；2) 薄板(膜)共振吸聲和空腔共振吸聲結構[3]。目前吸聲型聲屏障主要采用多孔吸聲材料，如超細玻璃棉、巖棉、礦渣棉等。多孔吸聲材料具有良好吸聲性能的原因，不是因為表面粗糙，而是因為其具有大量內外連通的微小空隙和孔洞[4]。本文將研究把廢舊輪胎顆粒用粘結劑進行粘結，形成內外部貫通的多孔材料，測試其吸聲性能。分2個階段進行測試：1) 采用駐波管對廢舊輪胎顆粒進行吸聲系數(shù)測試，以確定廢舊輪胎顆粒試件不同粒徑最佳配合比及最佳厚度；2) 根據(jù)混響室吸聲測試試件要求制作試件并進行混響室吸聲系數(shù)測試分析。本文主要分析混響室吸聲系數(shù)測試，使研制的吸聲材料能更好地滿足交通噪聲聲屏障的需要。

1 單一材料試件的測試與分析

1.1 試件制作

根據(jù)駐波管測試結果，選擇最佳配合比，制成8 cm厚試件，其拼接面積為3.0 m×3.5 m[5]。將試件表面做成條狀和網(wǎng)格狀2種形式在混響室進行測試。試件表面形式如圖1所示。

1.2 試件測試與分析

混響室試件測試結果如表1所示，變化趨勢如圖2所示。

對3種不同表面形式的試件進行了如下分析和比較：

1) 投影面積不變的情況下，隨著試件表面積增大(變化表面形式)，其吸聲系數(shù)也會增大。網(wǎng)格狀試件與條狀試件相比其吸聲系數(shù)變化不明顯，所以不能為了增加吸聲量而盲目增大吸聲表面積。

圖1 條狀和網(wǎng)格狀試件表面形式示意

試件表面形式不同測試頻率(Hz)下的吸聲系數(shù)125250500100020004000吸聲系數(shù)降噪系數(shù)平面0.200.440.770.580.690.620.550.62條狀0.300.540.900.780.690.670.650.73網(wǎng)格0.300.590.910.770.710.740.670.75

圖2 不同表面形式試件吸聲系數(shù)測試結果

2) 所有試件吸聲系數(shù)在100～500 Hz頻率范圍內迅速增大，400～630 Hz時效果最好，其中網(wǎng)格狀試件在500 Hz時測試其吸聲系數(shù)達到0.91。

3) 測試結果表明試件低頻吸聲效果較差，中高頻較好。

4) 所有測試結果均滿足JT/T646—2005《公路聲屏障材料技術要求和檢測方法》[6]的規(guī)定，可以用作公路聲屏障吸聲材料。用途主要有2種：一是貼在以反射為主的砌體或混凝土結構聲屏障聲源內側，增加降噪量；二是作為吸聲型聲屏障的吸聲材料填充使用。

2 復合材料試件測試與分析

2.1 構件設計

聲屏障常用板材為穿孔填充材料吸聲板，主要結構是2塊金屬板做成空腔，內填吸聲材料。外框結構采用1.0～1.2 mm厚金屬板，內填橡膠顆粒板。本文研究的復合結構聲屏障結構類型如圖3所示。

圖3 復合結構聲屏障示意

2.2 測試分析

共制作了6個不同試件進行混響室測試，包括2個百葉穿孔板，2個微圓穿孔板，1個大圓穿孔板，1個空腔復合板。混響室試件測試結果如表2所示，變化趨勢比較如圖4所示。

分析表2及圖4可知：

1) 對于百葉穿孔板試件①和試件②，由于二者穿孔率相同，波紋起伏變化使大部分頻段吸聲系數(shù)降低，但變化不明顯。二者變化趨勢一致，在400 Hz時達到最大。

2) 微圓孔試件③、試件④及大圓孔試件⑤變化趨勢比較一致，且在500 Hz時吸聲系數(shù)達到最大，分別為0.92、0.95、1.00。三者降噪系數(shù)差別不大，平面微圓孔試件③與平面大圓孔試件⑤相比較，其降噪系數(shù)略有提高，增加不明顯。原因是雖然穿孔率從29%增大到63%，但二者穿孔率都超過20%，且背部吸聲材料填滿，沒有形成明顯空腔共振吸聲結構。試件還是以橡膠顆粒吸聲為主，穿孔板僅起護面板作用[7]。

表2 穿孔板復合構件測試結果

圖4 復合結構吸聲系數(shù)變化趨勢比較

3) 無論是百葉穿孔還是微圓孔，表面形式由平面變成波紋，但變化小，對吸聲系數(shù)影響不大。

4) 復合波紋微孔試件⑥可以提升降噪系數(shù)，達到0.80。金屬穿孔填充橡膠顆粒板單一結構吸聲系數(shù)有一個明顯峰值，出現(xiàn)在500 Hz。而波紋復合板出現(xiàn)了2個明顯峰值：一個出現(xiàn)在250 Hz時，為0.86；一個是出現(xiàn)在1 000 Hz時，為0.91。主要原因是波紋復合板吸聲材料背后的空腔結構[8]有利于低頻吸聲性能的增加而對中高頻吸聲影響較小。

5) 與單一橡膠顆粒吸聲材料相比較，金屬復合板吸聲系數(shù)總體變化趨勢一致。通過改進結構形式可以增大降噪系數(shù)，最大可達0.80。

3 結論

1) 廢舊輪胎橡膠顆粒加工成板材后，中、高頻具有較好的吸聲效果。通過復合結構設計，可以提高其低頻吸聲效果。

2) 橡膠顆粒板可根據(jù)需要加工成不同的形式使用：一是現(xiàn)場將橡膠顆粒板貼在混凝土、磚砌體結構等背襯材料上面；二是將橡膠顆粒板填充在兩塊金屬板空腔內，都能達到較好的降噪效果。

[1]戴明新．公路環(huán)境保護手冊[M]．北京：人民交通出版社，2004．

[2]馬大猷．噪聲與振動控制工程手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2002．

[3]馬大猷，沈 山豪．聲學手冊(修訂版)[M]．北京：科學出版社，2004．

[4]秦佑國，王炳麟．建筑聲環(huán)境(第二版)[M]．北京：清華大學出版社，1999．

[5]中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會．聲學混響室吸聲測量：GB/T20247—2006/ISO354：2003[S]．北京：中國標準出版社，2006．

[6]中華人民共和國交通運輸部．公路聲屏障材料技術要求和檢測方法：JT/T646—2005[S]．北京：人民交通出版社，2006．

[7]吳碩賢，張三明，葛 堅．建筑聲學設計原理[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000．

[8]康玉成．實用建筑吸聲設計技術[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007．

Sound Absorption Test of Reverberation Chamber of Waste Tire Granule

FENG Jixue

In this paper,multiple reverberation chamber test and analysis are given to waste tire granule,results show that it has good sound-performance and meets the requirements of JT / T646-2005 "Technical Requirements and Testing Methods of Expressway Sound Barrier Materials",and can be used as sound-absorbing material for road sound barriers.

waste tire; sound barrier; sound-absorbing material

10.13607/j.cnki.gljt.2016.06.036

交通運輸部企業(yè)技術創(chuàng)新項目(2013315740010)

2016-08-26

馮基學(1973-)，男，遼寧省朝陽市人，碩士，高工。

1009-6477(2016)06-0168-03

X839.1

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