微粒聲屏障及其吸隔聲屏板的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種隔聲降噪工程材料，尤其是一種用于聲屏障的消聲組件。
【背景技術】
[0002] 隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，高鐵噪聲給周邊居民、學校帶來的影響日益增多。 因此，在高鐵施工的同時，一般都會設置高鐵聲屏障。通過聲屏障，在聲源和接收者之間插 入一個設施，使聲波傳播有一個顯著的附加衰減，從而減弱接收者所在的一定區(qū)域內的噪 聲影響。
[0003] 聲屏障主要由鋼結構立柱和吸隔聲屏板兩部分組成，立柱是聲屏障的主要受力構 件，它通過螺栓或焊接固定在道路防撞墻或軌道邊的預埋鋼板上；吸隔聲屏板是主要的隔 聲吸聲構件，它一般是通過機械的方式將其固定在H型立柱槽內。
[0004] 根據吸隔聲屏板的材質，高鐵聲屏障主要分為金屬聲屏障和非金屬混凝土聲屏障 兩大類。從聲屏障使用情況看，金屬聲屏障會因為疲勞而引起破壞。如法國、日本等高鐵技 術發(fā)展較早的國家，以前主要采用金屬聲屏障，大部分因疲勞破壞，已進行更換，高速鐵路 發(fā)達的德國普遍使用非金屬混凝土聲屏障，該種結構形式耐久性好、且堅同、牢靠，可根據 當地民族文化創(chuàng)作成各種藝術結構體，建造及維護費用低，相比金屬聲屏障有較大的優(yōu)勢。
[0005] 但現有的高鐵聲屏障無論是金屬聲屏障還是非金屬混凝土聲屏障，其主要的吸聲 功能均來自于吸隔聲屏板內填充的吸聲材料，常規(guī)是玻璃棉。玻璃棉在長期使用中易發(fā)生 受潮或纖維化，玻璃棉受潮下墜結塊，影響吸聲性能，玻璃棉老化后形成的粉塵及微纖維飛 散，會對大氣環(huán)境造成污染。
[0006] 為此，迫切需要尋求一種耐久性更好的聲屏障。

【發(fā)明內容】

[0007] 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種具有穩(wěn)定聲學性能、主要以微粒板制 成的微粒聲屏障及其吸隔聲屏板。
[0008] 發(fā)明人在對微粒板進行研究的過程中，研制出一種具有優(yōu)良吸聲性能的新型 微粒板，即微粒吸聲板，并于2014年7月22日向中國國家知識產權局提交了申請?zhí)枮?CN2014103477351的發(fā)明申請"一種微粒吸聲板及其制備方法"。使用廉價的微粒如砂粒、 陶粒和再生建筑廢料顆粒等用粘結劑覆膜修形后粘接，微粒間相互擠靠而形成微孔。這種 微粒吸聲板的微孔隙是依靠不同直徑的微粒緊密擠靠而形成的，它依靠骨架顆粒形成吸聲 板的骨架，通過填入一定比例的較骨架顆粒細的填充顆粒來填充骨架間空隙，這些空隙分 為能導通至少兩個相鄰空隙連通的連通空隙和至多與一個相鄰空隙連通的半連通空隙，從 而形成吸聲所需要的一種特定微孔隙結構。通過研究，我們發(fā)現所形成微孔隙的等效直徑 與微粒的粒徑有關。例如，以半徑均為R的同樣大小圓形微粒相互擠靠所形成的微孔的橫 截面積S x~0? 163R2，
[0009]微孔直徑 d ~（4X 0? 163R2/3. 14) 1/2= (0? 207R2)1/2~0? 455R，
[0010] 即：當選用20~24目微粒形成的10mm的微粒板，微粒直徑為0? 8~0? 9mm，其微 孔隙的直徑約為0. 182~0. 2mm，孔隙率約為25%。
[0011] 當選用24~40目微粒形成的10mm的微粒板，微粒直徑為0? 5~0? 8mm，其微孔隙 的直徑約為0. 12~0. 182mm，孔隙率約為25%。
[0012] 當選用40~50目微粒形成的10mm的微粒板，微粒直徑為0? 37~0? 5mm，其微孔 隙的直徑約為0. 09~0. 12mm，孔隙率約為25%。
[0013] 因此，對微粒板共振吸聲結構來說，要獲得不同等效直徑的微孔只需調整微粒的 粒徑即可。其獲取的成本十分低廉。即用非常便宜的材料，用簡單的工藝，就能獲得具有優(yōu) 良吸聲性能的微粒吸聲板。
[0014]在對該微粒吸聲板的吸聲機理進行理論研究并進行大量試驗后，發(fā)明人發(fā)現，以 微粒吸聲板制作成的共振吸聲結構具有以下吸聲特性。
[0015] 隨板厚增加，吸聲峰值增加，共振頻率向低頻移動。
[0016] 隨著使用的微粒的目數增加，微粒板的空隙變小，頻帶加寬，吸聲系數增加。
[0017] 當微粒的配比一定、板厚一定時，增加后部空腔深度，吸聲頻譜向低頻移動。
[0018] 通過比較，以該種微粒吸聲板制作成的共振吸聲結構，基本上與微穿孔板吸聲結 構的吸聲特性一致，其區(qū)別在于空腔深度。例如：微穿孔板+50_(深度）空腔的吸聲曲線 與10mm(板厚）微粒吸聲板+40mm(深度）空腔的吸聲曲線幾乎完全一致。造成上述偏差 的原因，據發(fā)明人分析，在于微粒吸聲板中，微孔不是直線，它是彎曲拐彎的，等同于增加了 其后空腔的深度。
[0019] 為了保證微粒吸聲板能形成合適的縫隙，更好地控制其吸聲性能，微粒吸聲板所 選擇的覆蓋粘結劑后的微粒的角形系數最好小于1. 3。
[0020] 發(fā)明人在對微粒板進行研究的過程中，還研制出一種具有優(yōu)良隔聲性能的新型 微粒板，即微粒隔聲板，并于2014年8月18日向中國國家知識產權局提交了申請?zhí)枮?CN2014104053830的發(fā)明申請"一種微粒隔聲板及其制備方法"，它以微粒作為隔聲板用基 材，其結構包括骨架和填充料，填充料填滿骨架縫隙；所述骨架由骨架微粒粘接形成，所述 填充料包括填充微粒、粘結劑和偶聯(lián)劑。通過添加不同粒徑的較小微粒以及過量的粘結劑 來填滿大粒徑微粒間所形成的空隙，達到隔聲板密實無縫隙，實現微粒之間的空隙幾乎全 部被封閉，從而達到隔聲板的要求，阻隔聲波穿透。
[0021] 推薦選擇骨架微粒的粒徑是填充微粒粒徑的2~8倍。進一步的，所述骨架微粒包 括大骨架微粒和小骨架微粒，大骨架微粒粒徑是小骨架微粒粒徑的2倍。隔聲板的微粒選 自砂粒、陶粒和再生建筑廢料形成的微粒，這些原料質輕價廉，來源廣泛，從而降低了微粒 隔聲板的生產成本。同時，為了保證微粒的粘結強度和粘結力，所述粘結劑選自環(huán)氧樹脂、 酚醛樹脂、脲醛樹脂和糠醇樹脂，而粘結劑的加入量以隔聲微粒重量計為4~6%，保證了 隔聲板中微粒形成的縫隙都被粘結劑所填滿同時也防止粘結劑溢出造成浪費。
[0022] 在隔聲板使用的粘結劑中加入硅烷偶聯(lián)劑和含異丁基官能團的偶聯(lián)劑，加入量以 粘結劑重量計為1~5%，偶聯(lián)劑的加入能夠在隔聲板上形成憎水層，抑制水分進入到微粒 板內部，從而使隔聲板具有防水、防腐性能。
[0023] 為了保證隔聲層密實無縫隙，隔聲板所選擇的原料顆粒的角形系數最好大于1. 5。
[0024] 隔聲板使用的骨架顆粒、填充顆粒可選自砂粒、陶粒和再生建筑廢料形成的微粒， 這些原料質輕價廉，來源廣泛，從而降低了微粒隔聲板的生產成本。
[0025] 發(fā)明人考慮將該種微粒吸聲板和微粒隔聲板應用于聲屏障的制作，以提高其耐久 性。
[0026] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：微粒吸隔聲屏板，包括屏板本 體和其內部空腔，屏板本體包括一側的吸聲面層和相對側的隔聲面層，所述吸聲面層采用 微粒吸聲板，屏板本體內部空腔構成與吸聲面層共同作用的共振吸聲腔。所述微粒吸聲板 包括微粒和所述微粒外表面覆蓋的粘結劑層，所述微粒包括骨架微粒和填充微粒，骨架微 粒構成吸聲板骨架，填充微粒進入骨架微粒間的孔隙形成吸聲縫隙。
[0027] 所述屏板本體內部無吸聲填充材料。
[0028] 所述吸聲面層與共振吸聲腔的厚度比d:D為1:4~8。
[0029] 所述吸聲面層的厚度為10~30mm，共振吸聲腔的厚度為40~100mm〇
[0030] 所述隔聲面層采用微粒隔聲板，隔聲面層的厚度為20~50mm。所述微粒隔聲板包 括骨架和填充料，所述骨架由骨架顆粒粘接形成，所述填充料包括填充顆粒、粘結劑和偶聯(lián) 劑，填充料填滿骨架縫隙。
[0031] 所述微粒隔聲板按以下重量份組成，骨架，平均粒徑為0.8mm的骨架顆粒4