微粒金屬吸聲板在聲屏障中的應(yīng)用研究

盧晶晶

摘要：隨著城市環(huán)境噪聲污染防治需求的不斷增加，交通產(chǎn)生的噪音也受到了高度重視，聲屏障作為有效降低噪聲的措施在越來越多的地方得到了應(yīng)用，使用不同吸聲材料的聲屏障板吸聲性能不同，本文結(jié)合某城市軌道交通全封閉聲屏障實(shí)例，對比分析了不同吸聲材料在聲學(xué)性能、理化性能及運(yùn)營維護(hù)等方面的區(qū)別，重點(diǎn)探究了微粒金屬吸聲板在全封閉聲屏障的應(yīng)用情況，以期為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：聲屏障;吸聲板;微粒;吸聲材料

1微粒吸聲材料簡介

微粒吸聲材料精選特定目數(shù)的無機(jī)顆粒如天然砂粒、礦渣顆粒等，將膠凝溶劑，均勻且極薄地覆蓋于全部微粒表面，形成特定角形系數(shù)的覆膜微粒。該微粒在外力作用下，覆膜層固化，使微小顆粒就像被焊接一樣聚合在一起，微粒之間天然地形成了大量的、不規(guī)則的、相互連通的微小孔隙。

在聚合工藝中，微粒粒徑級配比與聚合方式均可精確地調(diào)控，進(jìn)而確定了內(nèi)部孔隙的大小及排列方式，由此可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)并制作不同聲學(xué)特性的降噪產(chǎn)品。該工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品強(qiáng)度高、防火、防潮、抗凍、耐老化，而且工藝中采用綠色膠凝材料，使得聚合微粒產(chǎn)品無任何有害揮發(fā)物，是綠色環(huán)保的聲學(xué)材料。

2微粒聲屏障相關(guān)技術(shù)參數(shù)

a.規(guī)格：1960×500×80～120mm;

b.面密度：小于40kg/㎡;

c.隔聲量：≥30dB（A）;

d.降噪性能：≥0.8

e.抗沖擊性能：30J落錘試驗(yàn)合格;

f.抗風(fēng)壓性能：±4000Pa風(fēng)壓試驗(yàn)合格;

g.抗彎承載：7KPa未見斷裂;

h.抗疲勞：400萬次循環(huán)試驗(yàn)合格。

i.燃燒性能：A級

3聲屏障相關(guān)參數(shù)對比表

根據(jù)目前國內(nèi)常見的聲屏障吸聲材料，對比分析了幾種不同吸聲材料聲屏障的性能，具體如下：

2.無纖維斷裂風(fēng)險(xiǎn)，降噪性能穩(wěn)定，使用壽命長。

3.憎水率>98%，雨季使用不降低聲屏障的降噪性能。

4.吸聲材料環(huán)保，壽命終止無固廢處理成本。

5.加工和使用過程中無二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。 1.面密度低。

2.成本較低。 1.面密度低。

2.可回收利用。 1.面密度低。

缺點(diǎn) 面密度較高 1.使用壽命短，約10年后需更換。

2.易吸水，在雨水和周期脈沖風(fēng)壓的作用下易塌陷且形成棉團(tuán)，降噪性能下降。

3.吸聲性能不佳。

4.制造過程中對環(huán)境污染大，對人體傷害大。

5.壽命終止存在固廢處理成本。 1.成本較高

2.吸聲性能不佳。

3.制造過程中存在一定的污染。 1.燃燒性能較差。

2.易吸水，吸水后降噪性能較差。

3.成本較高。

直立式工程造價(jià)

元/延米 7300 7150 9890 7300

全封閉式工程造價(jià)

元/延米 22000 21500 25000 22000

4微粒吸聲材料的聲學(xué)性能

（1）微粒板屬于硬質(zhì)吸聲材料，在列車通過時(shí)的正負(fù)氣壓的擠壓以及雨水作用不會出現(xiàn)塌陷，保證微粒模塊的聲學(xué)性能。

（2）研究表明微粒板具有多孔材料（如玻璃棉、巖棉、三聚氰胺、通孔泡沫鋁等）和微穿孔板的雙重吸聲機(jī)理。同時(shí)微粒板用于扣合式微粒金屬聲屏障板時(shí)，微粒板與隔聲背板形成了共振腔。通過三重的吸聲機(jī)理，使得微粒模塊的吸聲系數(shù)NRC>0.8，且低頻吸聲系數(shù)較高。

（3）由于微粒粒徑級配比與聚合方式均可精確地調(diào)控，進(jìn)而確定了內(nèi)部孔隙的大小及排列方式，由此可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)并制作不同聲學(xué)特性的微粒板。同時(shí)通過對微粒板的厚度、后側(cè)共振腔的厚度以及共振腔結(jié)構(gòu)的變化來針對不同輪軌噪聲（不同軌道、車型以及速度等），優(yōu)化微粒模塊的設(shè)計(jì)。

（4）表面積灰后，雨水可沖刷，不影響微粒模塊的吸聲性能。

5微粒吸聲材料的的環(huán)保性能

（1）在國家“綠水青山”戰(zhàn)略指導(dǎo)下，無纖維聲屏障將會得到更廣泛的關(guān)注?！堵暺琳辖Y(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定：“吸聲材料應(yīng)采用吸聲系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求的材料，不應(yīng)采用耐久性差，對人體有危害的材料”[1]。微粒材料為較大顆粒材料，生產(chǎn)工藝為機(jī)械自動化，無揚(yáng)塵，避免人為接觸后產(chǎn)生傷害。滿足國標(biāo)對吸聲材料的要求。

（2）纖維吸聲材料長時(shí)間使用會出現(xiàn)斷絮、粉化（會產(chǎn)生PM2.5入肺顆粒），會對環(huán)境造成二次污染。微粒板使用壽命長，長期使用不會出現(xiàn)粉化，無二次環(huán)境污染。

（3）微粒板經(jīng)檢測不含甲醛等有害成分，總揮發(fā)物TVOC含量0.096。符合綠色環(huán)保材料的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)微粒板由天然砂粒構(gòu)成，可直接填埋或回收再利用，無固廢污染的問題。

6微粒吸聲材料的理化性能

（1）微粒板經(jīng)過測試有耐酸堿腐蝕，耐鹽腐蝕性能，表面無需特殊防腐處理。在酸雨較多的地區(qū)使用壽命更長，優(yōu)于其它材料。

（2）根據(jù)《鐵路聲屏障聲學(xué)構(gòu)件》（TB/T3122-2019）中關(guān)于吸聲材料的要求為憎水率≥98%。微粒板經(jīng)過檢查其憎水率>98%，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

7微粒吸聲材料維護(hù)成本低

微粒板采用天然砂粒，耐候性、耐酸、耐堿、耐水及鹽腐蝕性能優(yōu)良，使用壽命長，維護(hù)成本低。微粒板為天然砂粒為主要原料，無固廢處理風(fēng)險(xiǎn)，可直接填埋或二次回收利用。

8微粒金屬吸聲板的優(yōu)良性能

根據(jù)對微粒金屬吸聲板的第三方檢測，其具有優(yōu)良的力學(xué)性能，優(yōu)良的隔聲和吸聲性能，優(yōu)良的耐火性能。

（1）力學(xué)性能優(yōu)良，根據(jù)《鐵路聲屏障聲學(xué)構(gòu)件》（TB/T3122-2019）中對屏體的沖擊試驗(yàn)要求，抗風(fēng)壓性能，抗彎承載，抗疲勞性能均進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)并出具了試驗(yàn)報(bào)告，其中抗風(fēng)壓性能為4000Pa，高于國標(biāo)對于軌道交通聲屏障板的力學(xué)要求。

（2）防火性能優(yōu)良，通過檢測確認(rèn)，能滿足A級防火性能。

（3）聲學(xué)性能優(yōu)良，該模塊利用微粒板的多孔吸聲、微穿孔板吸聲以及共振吸聲三重吸聲機(jī)理，使微粒模塊的降噪系數(shù)高達(dá)0.85，該參數(shù)是其它同類聲屏障板無法實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)在低頻狀態(tài)下的吸聲系數(shù)優(yōu)良，也高于同類產(chǎn)品在低頻狀態(tài)下的吸聲系數(shù)。

結(jié)語

微粒吸聲材料及微粒金屬吸聲板在聲學(xué)性能、理化性能及運(yùn)營維護(hù)等方面均具有獨(dú)特的優(yōu)勢，既能滿足聲屏障的各項(xiàng)聲學(xué)性能的要求，又符合綠色環(huán)保材料的標(biāo)準(zhǔn)，具有一定的推廣意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]《聲屏障結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51335-2018）.