微粒金属吸声板在声屏障中的应用研究

卢晶晶

摘要：随着城市环境噪声污染防治需求的不断增加，交通产生的噪音也受到了高度重视，声屏障作为有效降低噪声的措施在越来越多的地方得到了应用，使用不同吸声材料的声屏障板吸声性能不同，本文结合某城市轨道交通全封闭声屏障实例，对比分析了不同吸声材料在声学性能、理化性能及运营维护等方面的区别，重点探究了微粒金属吸声板在全封闭声屏障的应用情况，以期为类似工程提供参考。

关键词：声屏障;吸声板;微粒;吸声材料

1微粒吸声材料简介

微粒吸声材料精选特定目数的无机颗粒如天然砂粒、矿渣颗粒等，将胶凝溶剂，均匀且极薄地覆盖于全部微粒表面，形成特定角形系数的覆膜微粒。该微粒在外力作用下，覆膜层固化，使微小颗粒就像被焊接一样聚合在一起，微粒之间天然地形成了大量的、不规则的、相互连通的微小孔隙。

在聚合工艺中，微粒粒径级配比与聚合方式均可精确地调控，进而确定了内部孔隙的大小及排列方式，由此可以根据实际需求进行自定义设计并制作不同声学特性的降噪产品。该工艺生产的产品强度高、防火、防潮、抗冻、耐老化，而且工艺中采用绿色胶凝材料，使得聚合微粒产品无任何有害挥发物，是绿色环保的声学材料。

2微粒声屏障相关技术参数

a.规格：1960×500×80～120mm;

b.面密度：小于40kg/㎡;

c.隔声量：≥30dB（A）;

d.降噪性能：≥0.8

e.抗冲击性能：30J落锤试验合格;

f.抗风压性能：±4000Pa风压试验合格;

g.抗弯承载：7KPa未见断裂;

h.抗疲劳：400万次循环试验合格。

i.燃烧性能：A级

3声屏障相关参数对比表

根据目前国内常见的声屏障吸声材料，对比分析了几种不同吸声材料声屏障的性能，具体如下：

2.无纤维断裂风险，降噪性能稳定，使用寿命长。

3.憎水率>98%，雨季使用不降低声屏障的降噪性能。

4.吸声材料环保，寿命终止无固废处理成本。

5.加工和使用过程中无二次污染的风险。 1.面密度低。

2.成本较低。 1.面密度低。

2.可回收利用。 1.面密度低。

缺点 面密度较高 1.使用寿命短，约10年后需更换。

2.易吸水，在雨水和周期脉冲风压的作用下易塌陷且形成棉团，降噪性能下降。

3.吸声性能不佳。

4.制造过程中对环境污染大，对人体伤害大。

5.寿命终止存在固废处理成本。 1.成本较高

2.吸声性能不佳。

3.制造过程中存在一定的污染。 1.燃烧性能较差。

2.易吸水，吸水后降噪性能较差。

3.成本较高。

直立式工程造价

元/延米 7300 7150 9890 7300

全封闭式工程造价

元/延米 22000 21500 25000 22000

4微粒吸声材料的声学性能

（1）微粒板属于硬质吸声材料，在列车通过时的正负气压的挤压以及雨水作用不会出现塌陷，保证微粒模块的声学性能。

（2）研究表明微粒板具有多孔材料（如玻璃棉、岩棉、三聚氰胺、通孔泡沫铝等）和微穿孔板的双重吸声机理。同时微粒板用于扣合式微粒金属声屏障板时，微粒板与隔声背板形成了共振腔。通过三重的吸声机理，使得微粒模块的吸声系数NRC>0.8，且低頻吸声系数较高。

（3）由于微粒粒径级配比与聚合方式均可精确地调控，进而确定了内部孔隙的大小及排列方式，由此可以根据实际需求进行自定义设计并制作不同声学特性的微粒板。同时通过对微粒板的厚度、后侧共振腔的厚度以及共振腔结构的变化来针对不同轮轨噪声（不同轨道、车型以及速度等），优化微粒模块的设计。

（4）表面积灰后，雨水可冲刷，不影响微粒模块的吸声性能。

5微粒吸声材料的的环保性能

（1）在国家“绿水青山”战略指导下，无纤维声屏障将会得到更广泛的关注。《声屏障结构技术标准》中规定：“吸声材料应采用吸声系数满足设计要求的材料，不应采用耐久性差，对人体有危害的材料”[1]。微粒材料为较大颗粒材料，生产工艺为机械自动化，无扬尘，避免人为接触后产生伤害。满足国标对吸声材料的要求。

（2）纤维吸声材料长时间使用会出现断絮、粉化（会产生PM2.5入肺颗粒），会对环境造成二次污染。微粒板使用寿命长，长期使用不会出现粉化，无二次环境污染。

（3）微粒板经检测不含甲醛等有害成分，总挥发物TVOC含量0.096。符合绿色环保材料的标准。同时微粒板由天然砂粒构成，可直接填埋或回收再利用，无固废污染的问题。

6微粒吸声材料的理化性能

（1）微粒板经过测试有耐酸碱腐蚀，耐盐腐蚀性能，表面无需特殊防腐处理。在酸雨较多的地区使用寿命更长，优于其它材料。

（2）根据《铁路声屏障声学构件》（TB/T3122-2019）中关于吸声材料的要求为憎水率≥98%。微粒板经过检查其憎水率>98%，满足标准要求。

7微粒吸声材料维护成本低

微粒板采用天然砂粒，耐候性、耐酸、耐碱、耐水及盐腐蚀性能优良，使用寿命长，维护成本低。微粒板为天然砂粒为主要原料，无固废处理风险，可直接填埋或二次回收利用。

8微粒金属吸声板的优良性能

根据对微粒金属吸声板的第三方检测，其具有优良的力学性能，优良的隔声和吸声性能，优良的耐火性能。

（1）力学性能优良，根据《铁路声屏障声学构件》（TB/T3122-2019）中对屏体的冲击试验要求，抗风压性能，抗弯承载，抗疲劳性能均进行了相应的试验并出具了试验报告，其中抗风压性能为4000Pa，高于国标对于轨道交通声屏障板的力学要求。

（2）防火性能优良，通过检测确认，能满足A级防火性能。

（3）声学性能优良，该模块利用微粒板的多孔吸声、微穿孔板吸声以及共振吸声三重吸声机理，使微粒模块的降噪系数高达0.85，该参数是其它同类声屏障板无法实现的。同时在低频状态下的吸声系数优良，也高于同类产品在低频状态下的吸声系数。

结语

微粒吸声材料及微粒金属吸声板在声学性能、理化性能及运营维护等方面均具有独特的优势，既能满足声屏障的各项声学性能的要求，又符合绿色环保材料的标准，具有一定的推广意义。

参考文献：

[1]《声屏障结构技术标准》（GB/T 51335-2018）.