CN102733324B - 一种五防轻体隔墙板作为声屏障的新用途 - Google Patents

Abstract

本发明属于声屏障领域，尤其涉及五防轻体隔墙板作为声屏障的新用途，其特征在于：五防轻体隔墙板在交通领域中作为复合吸隔声屏障板的应用，且在高速铁路、城市轻轨、高速公路上的作为复合吸隔声屏障板的应用及作为声屏障的五防轻体隔墙板配方成份、生产方法和结构。此五防轻体隔墙板降噪效果性能良好、吸声频带宽、设备建造成本低、安装方便。

Description

一种五防轻体隔墙板作为声屏障的新用途

技术领域

本发明属于声屏障领域，尤其涉及五防轻体隔墙板作为声屏障的新用途。

背景技术

随着社会的进步、城市的发展和人民生活水平的提高，城市交通成为生活中必不可少的部分。大量高铁、城市轻轨、高速路的建成，给人们带来了方便，但很多高速铁路穿过人口密集区，会带来噪声干扰，对人们的生活、工作的有着很大的影响。交通噪声主要成分分布在 100Hz～5kHz，按声音的频率可分为：<400Hz的低频噪声 、400～1000Hz的中频噪声及>1000Hz的高频噪声。普通铁路（速度小于100 km/h）列车运行噪声等效频率为400～500 Hz，高速铁路（速度大于200 km/h）等效频率为1 000～2 000 Hz。我国京津城际轨道交通列车运行辐射噪声频域特征测试结果表明，当动车组以350 km/h运行时，声能量峰值出现在1 600～2 000 Hz的高频段和31. 5～63 Hz低频段。《铁路声屏障声学构件技术要求及测试方法》中提出了关于“许多常规吸隔音材料的降噪系数是满足不小于0.6的规定,计权隔声量经计算也满足不小于25 dB的规定”。轨道交通噪声通常具有宽带特性，频率范围在 0~6.0kHz 之间，其中对环境影响大的频率在 0.1~1.0kHz 范围。高架轨道交通噪声中以 500Hz 为中心的中低频噪音占主要成分。所谓低频噪音是指频率在500赫兹以下的声音。低频噪音与高频噪音不同，高频噪音随着距离越远或遭遇障碍物，能迅速衰减，如高频噪音的点声源，每10米距离就能下降6分贝。而低频噪音却递减得很慢，声波又较长，能轻易穿越障碍物，长距离奔袭和穿墙透壁直入人耳。

所以在高铁和公路旁边设立一些防噪声屏障来减少干扰。声屏障分为纯隔声的反射型声屏障，和吸声与隔声相结合的复合型声屏障，后者是更为有效的隔声做法。目前，大多数的声屏障都选用吸声和隔声混合型的产品，该型产品的特点是对道路噪声的产生和传递特征有针对性地控制。如汽车与道路摩擦声或机车与轨道摩擦声在道路下部，声音有通过屏体上部绕射的特征，所以在设计上采用上下吸声，中间隔声的结构，这样可以有效地减弱噪声的绕射；声屏障的中间使用透明的反射型隔声板，能有效地中断声波的传播途径；同时也为司机和居民提供一个开阔的视野环境。

在交通领域中，交通隔音屏障现在声屏障一般采用砖或混凝土结构，或者引用钢板、木板、PMMA/POLYCARBONATE SHEET塑料扳、玻璃钢、石膏板和泡沫铝等结构。其中高铁声屏障主要由钢结构立柱和吸隔声屏板两部分组成，立柱是声屏障的主要受力构件，它通过螺栓或焊接固定在道路防撞墙或轨道边的预埋钢板上；吸隔声板是主要的隔声吸声构件，它通过高强弹簧卡子将其固定在H型立柱槽内，形成声屏障。

但这些声屏障存在着隔声果不理想、使用寿命较短、安装不方便的问题。如多孔混凝土对 1000Hz 以下的中低频噪声的吸声效果不够理想。其它的吸声型声屏障所用的吸声材料分别有多孔材料（如泡沫玻璃等）、穿孔板加纤维类吸声材料、微穿孔板等。但频带窄，尤其是低频段吸声系数小。此外，现有吸声型声屏障还存在其他问题，例如，目前市内交通声屏障几乎都采用吸声材料包覆穿孔板，不但低频区的吸声效果差，而且由于使用中雨水、灰尘透过穿孔板进入吸声材料，导致声屏障吸声性能下降，甚至失效。常见的微穿孔板和其他抗性吸声结构对低频噪声比较有效，但在中高频段的吸声系数往往很低，所以一般都难以在如此宽的频率范围内达到满意的吸声效果。

在交通领域中能拓宽吸声频带、提高降噪效果、降低成本、提高使用寿命、安装简单的吸隔声屏障板是迫切需要的。

目前五防轻体隔墙板是以稻草、稻壳、锯末、粉煤灰等为原料，配以外加剂生产而成的，主要应用于工业与民用建筑非承重墙体，也可用于旧楼改造、商场、歌厅、酒店内隔断等，适用范围广泛。它具有防火、防水、防震、防裂纹、防老化、无辐射、耐酸碱、抗弯破坏荷载等优点。因为五防轻体隔墙板这些优质的特点，在建筑行业用它来取代或者减少砖和水泥的利用。由于道路交通噪声的特殊性和噪音量很大、降噪音难，人们无法将五防轻体隔墙板与在交通领域中作为声屏障联系在一起，目前没有对其在交通领域中用作声屏障的报道和应用。

发明内容

本发明目的是解决现在声屏障板存在安装不方便，吸音效果低、成本高、吸声频带窄的问题，提供一种五防轻体隔墙板作为复合吸隔声屏障板的新用途，此五防轻体隔墙板降噪效果性能良好、吸声频带宽、设备建造成本低、安装方便。

这里所述的五防轻体隔墙板，是指防火、防水、防震、防裂纹、防老化的轻体隔墙板。

解决以上技术问题，本发明提供的一种五防轻体隔墙板作为复合吸隔声屏障的新用途，包括：五防轻体隔墙板在交通领域中作为复合吸隔声屏障板的应用。

    五防轻体隔墙板在高速铁路上的作为复合吸隔声屏障板的应用。

    五防轻体隔墙板在城市轻轨上作为复合吸隔声屏障板的应用；

    五防轻体隔墙板在高速公路上作为复合吸隔声屏障板的应用；

声屏障为复合吸隔音的声屏障。

所述的作为声屏障的五防轻体隔墙板，其特征在于：由下述重量配比的原料组合而成：植物粉末9～20份，氧化镁8～15份，氯化镁6～18份，氢氧化钠0.5～4份，方解石粉或滑石粉2.5～13份，铬酸钠0.3～1.5份，硫酸亚铁0.3～1.5份，氯化铝0.3～1份，硫酸铝钾0.3～1.5份，质量浓度为37～38%的盐酸0.5～1.5份，玻璃纤维布6～8份，玻璃纤维丝3～6份，其余为水7-18份。

所述的作为声屏障的五防轻体隔墙板，其特征在于：由下述重量配比的原料组合而成：植物粉末10-18份，氧化镁9-13份，氯化镁8-15份，氢氧化钠0.8-3.1份，方解石粉或滑石粉3-11份，铬酸钠0.5-1.1份，硫酸亚铁0.4-1.4份，氯化铝0.35-0.8份，硫酸铝钾0.4-1.1份，质量浓度为37～38%的盐酸0.75-1.4份，玻璃纤维布6.5～7.5份，玻璃纤维丝4-5.5份，水8-15份。

所述的作为声屏障的五防轻体隔墙板，其特征在于：由下述重量配比的原料组合而成：植物粉末12-16份，氧化镁10-12份，氯化镁9-13份，氢氧化钠1.0-2.5份，方解石粉或滑石粉5-10份，铬酸钠0.6-1.0份，硫酸亚铁0.5-1.2份，氯化铝0.5-0.7份，硫酸铝钾0.5-0.9份，质量浓度为37～38%的盐酸0.8-1.1份，玻璃纤维布6.8～7.2份，玻璃纤维丝4.9-5.2份，水9-12份。

以上所述植物粉末是指被粉碎成60～80目筛稻草、麦草、秸秆或锯末的粉末。

植物粉末为填充料，氧化镁和氯化镁、氢氧化钠为粘结剂，玻璃纤维布和玻璃纤维丝为增韧剂，其它为辅助剂。

以上五防轻体隔墙板生产方法包括如下步骤：

a、浆料的制备：按重量配比取氯化镁、氧化镁、水，植物粉末，方解石粉或滑石粉，混匀，制成浆料；

b、改性剂的制备：按重量配比取氢氧化钠，铬酸钠，硫酸亚铁，氯化铝，硫酸铝钾，质量浓度为37～38%的盐酸，混匀，制得改性剂；

c、将改性剂和浆料混匀得到混合料，在模具中平铺一层混合料，然后铺一层纤维布，散均玻璃丝再铺一层混合料，重复操作，重叠生产；其中，按重量配比玻璃纤维丝，玻璃纤维布；

    用五防轻体隔墙板作为声屏障的面板、吸声层与背板，面板上穿孔，开孔率为20-26%，孔长80-100mm，宽6-8mm；吸声层中间设有中空腔，中空腔内有吸声材料，吸声材料为玻璃棉、化学纤维或矿棉。

声波在传播过程中，遇到声屏障时，就会发生反射、透射和绕射三种现象。通常屏障能够阻止直达声的传播，并使统射声有足够的衰减，而透射声的影响可以忽略不计。当道路两侧均建有声屏障，且声屏障平行时，声波将在声屏障间多次反射，越过声屏障顶端绕射到受声点。反射声能的大小取决于吸声结构的吸声系数α（注：吸声系数，即材料吸收和透过的声能与入射到材料上的总声能之比。当入射声能被完全反射时， α=0，表示无吸声作用；当入射声波完全没有被反射时， α=1，表示完全被吸收。一般材料或结构的吸声系数 α=0~1， α值越大，表示吸声能越好，它是目前表征吸声性能最常用的参数），它是频率的函数，为评价声屏障吸声结构的整体吸声效果，通常采用降噪系数NRC（注：降噪系数是在250、500、1000、2000Hz测得的赛宾吸声系数的平均值，算到小数点后两位，末位取0或5，主要用作吸声材料商业流通时的标称参数）。噪音越过声屏障顶端绕射到达受声点的声能比没有屏障时的直达声能小。直达声与绕射声的声级之差，称之为绕射声衰减，其值用符号△Ld 表示，并随着Φ角的增大而增大。声屏障的绕射声衰减是声源、受声点与声屏障三者几何关系和频率的函数，它是决定声屏障减少噪音的关键。透射指声源发出的声波透过声屏障传播到受声点的现象，穿透声屏障的声能量取决于声屏障的面密度、入射角及声波的频率。

本发明中的五防轻体隔墙板是以稻草、稻壳、秸秆或锯末及方解石粉或滑石粉等为原料，配以改性剂生产而成，从而具有较强的吸声结构。稻草、稻壳、秸秆或锯末，以及玻璃纤维布和玻璃纤维丝，是多纤维材料；纤维增加，则增加了五防轻体隔墙板内部结构中的无数连绵在一起的微小孔洞或细小的缝隙，相应增加了声音进入的通道，使声音在通过这些无数的通道而渐削弱，起到吸音的作用。

又通过改性剂特定比例的氢氧化钠、铬酸钠、硫酸亚铁、氯化铝、硫酸铝钾和盐酸分别配合使用，缩短了产品固化时间（固化时间为8-12小时）的同时，又清除杂质，促进各原料发生化学反应，使面密度提高，增加声音反射；又改善了材料的表面结构，使声音部份向外反射，另一部分向内反射，减少反射声反射频率和次数，以及绕声高度，从而减少噪音到达受声点的声音量，达到减少噪音的有益效果和目的。

并且五防轻体隔墙板安装方便，生产成本低，环保，美观大方，耐雨、耐腐蚀。与金属声屏障和如水泥声屏障的非金属声屏障相比，五防轻体隔墙板作为声屏障从声学角度、外观等方面具有好的效果，如下：

表1

	金属声屏障	非金属声屏障（如水泥声屏障）	五防轻体隔墙板作为声屏障
				吸隔声	较高	低	高
外观	美观	一般	美观
				强度	强	强	强
经济性	成本高	成本较低	成本低
				耐腐蚀性	不耐腐蚀	耐腐蚀	强的耐腐蚀
安装维护	不方便	方便	方便

又从吸声系数和隔声量与频率关系中里得知，本发明中的五防轻体隔墙板声屏障在吸声系数达到0.8，计权隔声量达到34dB。对于125 Hz以下的吸声系数和隔声量，在50Hz、63Hz、80Hz、100Hz和125 Hz的隔声量达到31.9dB、35.3dB、25.4dB、27.9dB和26.4dB，在100Hz和125 Hz的吸声系数也分别为0.21和0.25，可以看出五防轻体隔墙板作为声屏障能很好的满足低频段的降噪效果。

在400-800 Hz中频段的吸声系数和隔声量，在400Hz、500Hz、630Hz和800Hz的隔声量达到37.8dB、36.9dB、38.9dB和40.0dB，吸声系数分别为1.08、1.10、1.01和0.98，可以看出五防轻体隔墙板作为声屏障能满足中频段的降噪效果。

对于1000-2000 Hz高频段的吸声系数和隔声量，在1000Hz、1250Hz、1600Hz和2000Hz的隔声量达到40.7dB、41.1dB、42.1dB和42.6dB，吸声系数也分别为0.91、0.78、0.75和0.74，可以看出五防轻体隔墙板作为声屏障能满足高频段的降噪效果。

同时，五防轻体隔墙板具有很好的抗冲击性、风压和弯曲，也具有通用性，安装成本低，在一般地区和铁路时速350Km/h及其以下均可使用。

附图说明

  图1为本发明的吸声系数与频率的关系图

 图2为本发明的隔声量与频率的关系图

具体实施例

下面结合具体实施例对于本发明作进一步的说明。

五防轻体隔墙板材料配比及生产制作方法：

本发明中在交通领域作为声屏障的五防轻体隔墙板材料由下述重量配比的原料制备而成：过60～80目筛的植物粉末9～20份，氧化镁8～15份，氯化镁6～18份，氢氧化钠0.5～4份，方解石粉或滑石粉2.5～13份，铬酸钠0.3～1.5份，硫酸亚铁0.3～1.5份，氯化铝0.3～1份，硫酸铝钾0.3～1.5份，质量浓度为37～38%的盐酸0.5～1.5份，玻璃纤维布6～8份，玻璃纤维丝3～6份，水7-18份。

优化配比为：过60～80目筛的植物粉末10-18份，氧化镁9-13份，氯化镁8-15份，氢氧化钠0.8-3.1份，方解石粉或滑石粉3-11份，铬酸钠0.5-1.1份，硫酸亚铁0.4-1.4份，氯化铝0.35-0.8份，硫酸铝钾0.4-1.1份，质量浓度为37～38%的盐酸0.75-1.4份，玻璃纤维布6.5～7.5份，玻璃纤维丝4-5.5份，水8-15份。

优化配比可为：过60～80目筛的植物粉末12-16份，氧化镁10-12份，氯化镁9-13份，氢氧化钠1.0-2.5份，方解石粉或滑石粉5-10份，铬酸钠0.6-1.0份，硫酸亚铁0.5-1.2份，氯化铝0.5-0.7份，硫酸铝钾0.5-0.9份，质量浓度为37～38%的盐酸0.8-1.1份，玻璃纤维布6.8～7.2份，玻璃纤维丝4.9-5.2份，水9-12份。

其中，上述的植物粉末可以为所有植物的粉末，为了使原料易得，降低生产成本，上述的植物粉末优选为稻草、麦草、秸秆或锯末的粉末。

生产制作方法包括如下步骤：

a、浆料的制备：按重量配比取氯化镁6～18份、氧化镁8～15份、水7-18份，过60～80目筛的植物粉末9～20份（植物粉末优选为稻草、麦草或秸秆的粉末），方解石粉或滑石粉2.5～13份，混匀，制成浆料；

b、改性剂的制备：按重量配比取氢氧化钠0.5～4份，铬酸钠0.3～1.5份，硫酸亚铁0.3～1.5份，氯化铝0.3～1份，硫酸铝钾0.3～1.5份，质量浓度为37～38%的盐酸0.5～1.5份，混匀，制得改性剂；

c、将改性剂和浆料混匀得到混合料，在模具中平铺一层混合料，然后铺一层纤维布，散均玻璃丝再铺一层混合料，重复操作，重叠生产；其中，按重量配比玻璃纤维丝为2～6份，玻璃纤维布为2～8份；

d、常温下放置8～12小时，即得隔音材料。

根据具体需要，可以采用相应的模具生产不同形状的五防轻体隔墙板。

按上述方法生产本发明五防轻体隔墙板，所用原料的重量如表1所示：

 表2  各原料的重量份

表3各原料的重量份

实施例9

将五防轻体隔墙板作为声屏障吸隔音板，采用水泥基座和“工”形槽钢固定，总声屏障高3米，并行安装在高速铁路铁轨的两侧。

声屏障用三块五防轻体隔墙板作为面板、吸声层与背板，面板上穿孔；吸声层中间设有中空腔，中空腔内有吸声材料。

作为声屏障的高度与离铁轨的距离可根据实际情况进行调整。

实施例10

将五防轻体隔墙板作为声屏障吸隔音板，采用水泥基座和“工”形槽钢固定，总声屏障高3米，并行安装在轻轨的两侧。

    声屏障用三块五防轻体隔墙板作为面板、吸声层与背板，面板上穿孔，开孔率为20-26%，孔长80-100mm，宽6-8mm；；吸声层中间设有中空腔，中空腔内有吸声材料，吸声材料为玻璃棉、化学纤维或矿棉。

作为声屏障的高度与离轻轨的距离可根据实际情况进行调整。

实施例11 

将五防轻体隔墙板作为声屏障吸隔音板，采用水泥基座和“工”形槽钢固定，总声屏障高3米，并行安装在高速公路的两侧。

声屏障用三块五防轻体隔墙板作为面板、吸声层与背板，吸声层中间设有中空腔。

作为声屏障的高度与离高速公路的距离可根据实际情况进行调整。

性能指标（表4）

表5

备注：中心频率（注：声音高低主要与频率有关，由于可听声的声频太宽(从20Hz-20000Hz)，为便于进行频率分析，将其分为若干段，称为频程。 每频程的上限与下限频率的几何平均值称为该频程的中心频率。中间8段称为倍频程中心频率。将每一倍频程再分为3份，称为1/3倍频程中心频率。噪声测量最常用的是倍频程中心频率和1/3倍频程中心频率。）

吸声系数与频率的关系如图1。

表6

隔声量与频率的关系如图2。

从吸声系数和隔声量与频率关系中五防轻体隔墙板声屏障在吸声系数达到0.8，计权隔声量达到34dB。从表5和表6中看出，对于125 Hz以下的吸声系数和隔声量，在50Hz、63Hz、80Hz、100Hz和125 Hz的隔声量达到31.9dB、35.3dB、25.4dB、27.9dB和26.4dB，在100Hz和125 Hz的吸声系数也分别为0.21和0.25，可以看出五防轻体隔墙板作为声屏障能很好的满足低频段的降噪效果；在400-800 Hz中频段的吸声系数和隔声量，在400Hz、500Hz、630Hz和800Hz的隔声量达到37.8dB、36.9dB、38.9dB和40.0dB，吸声系数分别为1.08、1.10、1.01和0.98，可以看出五防轻体隔墙板作为声屏障能满足中频段的降噪效果。另外，对于1000-2000 Hz高频段的吸声系数和隔声量，在1000Hz、1250Hz、1600Hz和2000Hz的隔声量达到40.7dB、41.1dB、42.1dB和42.6dB，吸声系数也分别为0.91、0.78、0.75和0.74，可以看出五防轻体隔墙板作为声屏障能满足高频段的降噪效果。

通过对高铁、高速公路、城市轻轨声屏障设计关键点的研究，并通过据此设计的五防轻体隔墙板声屏障在实验室和现场的检测效果，可以证实五防轻体隔墙板可以有效的抑制噪声的传播。同时，五防轻体隔墙板具有很好的抗冲击性、风压和弯曲，也具有美观性及通用性，安装成本低，在一般地区和铁路时速350Km/h及其以下均可使用。该五防轻体隔墙板作为声屏障可以批量产品化，具有广泛的应用前景。

Claims (9)

1.一种五防轻体隔墙板作为声屏障的新用途，其特征在于：在交通领域作为声屏障的应用，其中所述五防轻体隔墙板由下述重量配比的原料组合而成：植物粉末9～20份，氧化镁8～15份，氯化镁6～18份，氢氧化钠0.5～4份，方解石粉或滑石粉2.5～13份，铬酸钠0.3～1.5份，硫酸亚铁0.3～1.5份，氯化铝0.3～1份，硫酸铝钾0.3～1.5份，质量浓度为37～38%的盐酸0.5～1.5份，玻璃纤维布6～8份，玻璃纤维丝3～6份，其余为水7-18份；所述植物粉末是指被粉碎成60～80目筛稻草、麦草、秸秆或锯末的粉末。

2.根据权利要求1中所述五防轻体隔墙板作为声屏障的新用途，其特征在于：在高速铁路上的作为声屏障的应用。

3. 根据权利要求1中所述的五防轻体隔墙板作为声屏障的新用途，其特征在于：在高速公路上作为声屏障的应用。

4. 根据权利要求1中所述的五防轻体隔墙板作为声屏障的新用途，其特征在于：在城市轻轨上作为声屏障的应用。

5. 根据权利要求1-4任一项所述的五防轻体隔墙板作为声屏障，其特征在于：声屏障为复合吸隔音的声屏障。

6.根据权利要求1所述的作为声屏障的五防轻体隔墙板，其特征在于：由下述重量配比的原料组合而成：植物粉末10-18份，氧化镁9-13份，氯化镁8-15份，氢氧化钠0.8-3.1份，方解石粉或滑石粉3-11份，铬酸钠0.5-1.1份，硫酸亚铁0.4-1.4份，氯化铝0.35-0.8份，硫酸铝钾0.4-1.1份，质量浓度为37～38%的盐酸0.75-1.4份，玻璃纤维布6.5～7.5份，玻璃纤维丝4-5.5份，水8-15份；

所述植物粉末是指被粉碎成60～80目筛稻草、麦草、秸秆或锯末的粉末。

7.根据权利要求1所述的作为声屏障的五防轻体隔墙板，其特征在于：由下述重量配比的原料组合而成：植物粉末12-16份，氧化镁10-12份，氯化镁9-13份，氢氧化钠1.0-2.5份，方解石粉或滑石粉5-10份，铬酸钠0.6-1.0份，硫酸亚铁0.5-1.2份，氯化铝0.5-0.7份，硫酸铝钾0.5-0.9份，质量浓度为37～38%的盐酸0.8-1.1份，玻璃纤维布6.8～7.2份，玻璃纤维丝4.9-5.2份，水9-12份；

 所述植物粉末是指被粉碎成60～80目筛稻草、麦草、秸秆或锯末的粉末。

8.根据权利要求1，6-7任一项所述的五防轻体隔墙板的制作方法，其特征在于：生产方法包括如下步骤：

a、浆料的制备：按重量配比取氯化镁、氧化镁、水，植物粉末，方解石粉或滑石粉，混匀，制成浆料；

b、改性剂的制备：按重量配比取氢氧化钠，铬酸钠，硫酸亚铁，氯化铝，硫酸铝钾，质量浓度为37～38%的盐酸，混匀，制得改性剂；

c、将改性剂和浆料混匀得到混合料，在模具中平铺一层混合料，然后铺一层纤维布，散均玻璃丝再铺一层混合料，重复操作，重叠生产；其中，按重量配比玻璃纤维丝，玻璃纤维布；

d、常温下放置8～12小时，即得。

9.根据权利要求1-4任一项所述的声屏障，其特征在于：用五防轻体隔墙板作为声屏障的面板、吸声层与背板，面板上穿孔，开孔率为20-26%，孔长80-100mm，宽6-8mm；吸声层中间设有中空腔，中空腔内有吸声材料，吸声材料为玻璃棉、化学纤维或矿棉。