微粒金屬吸聲板在聲屏障中的應用研究

盧晶晶

摘要：隨著城市環境噪聲污染防治需求的不斷增加，交通產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用，使用不同吸聲材料的聲屏障板吸聲性能不同，本文結合某城市軌道交通全封閉聲屏障實例，對比分析了不同吸聲材料在聲學性能、理化性能及運營維護等方面的區別，重點探究了微粒金屬吸聲板在全封閉聲屏障的應用情況，以期為類似工程提供參考。

關鍵詞：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的無機顆粒如天然砂粒、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控，進而確定了內部孔隙的大小及排列方式，由此可以根據實際需求進行自定義設計并制作不同聲學特性的降噪產品。該工藝生產的產品強度高、防火、防潮、抗凍、耐老化，而且工藝中采用綠色膠凝材料，使得聚合微粒產品無任何有害揮發物，是綠色環保的聲學材料。

2微粒聲屏障相關技術參數

a.規格：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落錘試驗合格;

f.抗風壓性能：±4000Pa風壓試驗合格;

g.抗彎承載：7KPa未見斷裂;

h.抗疲勞：400萬次循環試驗合格。

i.燃燒性能：A級

3聲屏障相關參數對比表

根據目前國內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.無纖維斷裂風險，降噪性能穩定，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險。 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 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壓的作用下易塌陷且形成棉團，降噪性能下降。

3.吸聲性能不佳。

4.制造過程中對環境污染大，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

元/延米 7300 7150 9890 7300

全封閉式工程造價

元/延米 22000 21500 25000 22000

4微粒吸聲材料的聲學性能

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

（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理。同時微粒板用于扣合式微粒金屬聲屏障板時，微粒板與隔聲背板形成了共振腔。通過三重的吸聲機理，使得微粒模塊的吸聲系數NRC>0.8，且低頻吸聲系數較高。

（3）由于微粒粒徑級配比與聚合方式均可精確地調控，進而確定了內部孔隙的大小及排列方式，由此可以根據實際需求進行自定義設計并制作不同聲學特性的微粒板。同時通過對微粒板的厚度、后側共振腔的厚度以及共振腔結構的變化來針對不同輪軌噪聲（不同軌道、車型以及速度等），優化微粒模塊的設計。

（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保性能

（1）在國家“綠水青山”戰略指導下，無纖維聲屏障將會得到更廣泛的關注。《聲屏障結構技術標準》中規定：“吸聲材料應采用吸聲系數滿足設計要求的材料，不應采用耐久性差，對人體有危害的材料”[1]。微粒材料為較大顆粒材料，生產工藝為機械自動化，無揚塵，避免人為接觸后產生傷害。滿足國標對吸聲材料的要求。

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

（3）微粒板經檢測不含甲醛等有害成分，總揮發物TVOC含量0.096。符合綠色環保材料的標準。同時微粒板由天然砂粒構成，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。在酸雨較多的地區使用壽命更長，優于其它材料。

（2）根據《鐵路聲屏障聲學構件》（TB/T3122-2019）中關于吸聲材料的要求為憎水率≥98%。微粒板經過檢查其憎水率>98%，滿足標準要求。

7微粒吸聲材料維護成本低

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良，使用壽命長，維護成本低。微粒板為天然砂粒為主要原料，無固廢處理風險，可直接填埋或二次回收利用。

8微粒金屬吸聲板的優良性能

根據對微粒金屬吸聲板的第三方檢測，其具有優良的力學性能，優良的隔聲和吸聲性能，優良的耐火性能。

（1）力學性能優良，根據《鐵路聲屏障聲學構件》（TB/T3122-2019）中對屏體的沖擊試驗要求，抗風壓性能，抗彎承載，抗疲勞性能均進行了相應的試驗并出具了試驗報告，其中抗風壓性能為4000Pa，高于國標對于軌道交通聲屏障板的力學要求。

（2）防火性能優良，通過檢測確認，能滿足A級防火性能。

（3）聲學性能優良，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理，使微粒模塊的降噪系數高達0.85，該參數是其它同類聲屏障板無法實現的。同時在低頻狀態下的吸聲系數優良，也高于同類產品在低頻狀態下的吸聲系數。

結語

微粒吸聲材料及微粒金屬吸聲板在聲學性能、理化性能及運營維護等方面均具有獨特的優勢，既能滿足聲屏障的各項聲學性能的要求，又符合綠色環保材料的標準，具有一定的推廣意義。

參考文獻：

[1]《聲屏障結構技術標準》（GB/T 51335-2018）.