CN103669233B - 一种超微孔陶瓷吸声屏障及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超微孔陶瓷吸声屏障及其制造方法。包括每两根支撑肋柱之间安装固定的吸声板和背板，吸声板与背板之间形成中空结构；吸声板是具有无序连通的三维网状孔结构并经上釉后烧结的微孔陶瓷复合板；本发明还公开了吸声板的组成成分和声屏障制备方法，包括浆料制备、注模、烧结、上釉烧结和成型加工等步骤。本发明采用三层中空的吸音声屏障结构，进一步加强了吸声降噪能力；吸声板采用微孔陶瓷复合板，不仅具有优异的降噪功能，微孔陶瓷复合板还具有更好的加工性能，本发明声屏障具有更好的吸音性能，吸声系数高，吸声频带宽，低频吸声效果好，其噪声分频治理效果显著；本发明声屏障预制结构加工安装更方便，施工效率更高。
Description
技术领域
本发明属于铁路线路设备制备技术领域，尤其属于铁路吸声屏障制备技术领域，特别涉及一种应用于高速铁路吸声材料的超微孔陶瓷吸声屏障及其制造方法。
背景技术
声屏障是在声源和接收者之间插入一个设施，能使声源传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在一定区域内的噪音影响。高速铁路声屏障使用的吸声材料首先是它的吸声性能要符合声屏障结构设计要求，其降噪系数NRC>0.5，同时作为户外使用的吸声材料还应具有良好的机械性能和耐候性，既能承受列车气动力与风荷载共同作用，还要能经受起风吹雨淋、太阳晒、耐水、耐热、耐溶冻、防火及不会污染环境。使用寿命要达到30年。
比较适宜声屏障使用的吸声材料，按使用性能要求首选金属材料铝纤维吸声板、铝泡沫吸声板，这些金属材质的吸声材料不仅具有良好的吸声性能，50-100mm空腔的降噪系数大约在0.60-0.80，而且具有优异的物理力学性能，材料性能稳定，经长期使用以后变化很小，但成本较高。
户外声屏障使用的无机非金属材料有泡沫水泥吸声板、岩棉吸声板和珍珠岩吸声板等，这些无机材料防火、耐蚀，但其质脆、吸声性能较差。为了保证强度和吸声性能，这些吸声板厚度较大，当雨后材料吸湿，所含水分蒸发很慢，干燥需要很长时间。这些材料制成的吸声板不易加工，且会刺激皮肤。因此，其应用也有局限性。此外还有有机泡沫材料也曾经用于声屏障，但限于防火性差，强度低，已经逐步退出。
陶瓷是一种与人类生活和生产密切相关的材料。包括传统陶瓷和当代的先进陶瓷。较之以天然硅酸盐矿物为原料经过粉碎加工、成型、烧结等过程得到的传统陶瓷制品，先进陶瓷是采用纯度很高的人工合成化合物，通过恰当的结构设计、精确的化学计量、合适的成型方法和精密控制的烧成制度，并经过加工处理得到的高性能陶瓷。因此，又称为高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷或特种陶瓷，是相对传统陶瓷而言的。由于在原材料、制备工艺、制品微观结构和性能等方面的先进性，先进陶瓷材料在性能的综合性、实用性、可设计性方面具有很大的发展潜力。
吸声陶瓷板是一种刚性超微孔陶瓷材料，其孔隙率在60%以上，具有较好的吸声性能，这种三维贯通的网状结构材料具有孔隙率高，耐候性好、耐水性好、抗腐蚀、不燃、耐久、性能稳定等特点，不仅适用于室内声学工程，也特别适用于高速公路、铁路、城市高架铁路、轻轨交通等防噪声屏障以及隧道、地下车库、地下商场等地下建筑的降噪使用。
但现有的陶瓷吸声材料在满足比较高的吸声性能时，因孔隙率要求，强度有较大衰减，而且很难进行钻孔和其他机械加工，其综合性能不能同时满足高速铁路声屏障对吸声性能和强度等多方面的要求。
声屏障研究不仅在材料性能选择有较大的发展，对声屏障结构也在不断深入的研究，现有的声屏障结构多采用单一的金属材料或无机非金属材料结构，且版面没有根据高速铁路特点进行设计，在安装、固定结构上也没有进一步考虑现场施工需要，更没有结合不断发展的新材料进行综合的技术探索以适应更高要求的噪音治理需要。
发明内容
本发明根据现有技术的不足公开了一种超微孔陶瓷吸声屏障及其制造方法。本发明要解决的问题是提供一种采用新的隔音材料和声屏障结构制成的适用于高速铁路噪音治理、具有更好隔音性能、更方便安装结构的声屏障；本发明还提供一种制备声屏障的超微孔陶瓷吸声材料组成成分，并进一步提供利用该吸声材料制备声屏障方法。
本发明通过以下技术方案实现：
超微孔陶瓷吸声屏障，包括沿铁路轨道线延续间隔设置的支撑肋柱，支撑肋柱固定安装在铁路基础结构上，其特征是：所述每两根支撑肋柱之间铁路行车面一侧安装固定有吸声板、背面一侧安装固定有背板，吸声板与背板之间形成中空结构；所述吸声板是具有无序连通的三维网状孔结构并经上釉后烧结的微孔陶瓷复合板。
所述吸声板微孔孔径为0.5至100微米。
所述支撑肋柱与吸声板和背板构成的声屏障为弧面，弧面的凹面方向面向铁路行车面，弧面半径为12±0.5米。
所述背板下缘伸出支撑肋柱底端。
所述支撑肋柱与吸声板和背板分别通过螺栓或/和粘接剂连接固定。
所述吸声板和背板分别均为可分拆组合结构。
所述背板采用活性粉末混凝土材料制成；支撑肋柱也采用活性粉末混凝土材料制成。
本发明超微孔陶瓷吸声板包括基体和浸渍在基体中的陶瓷釉料；吸声板基体由下列重量份数的材料制成：
水0～17.86份，PVA（10%）水溶液9.25～33.48份，复合溶胶3.34～40.35份，无机纤维6.70～33.62份，稀土氧化物0～7.66份，氧化锆0～1.8份，微孔材料4～26.7份，成孔材料0～7份，表面活性剂0～0.5份，铝酸盐水泥0～4.52份。
所述浸渍在基体中的陶瓷釉料由下列重量份数的材料制成：氧化铈2.50份，氧化镧6.50份，玻璃粉12.0份，碳酸钙4.50份，二氧化硅29.70份，三氧化二铝15.60份，硼酸22.40份，二氧化钛6.80份。
上述复合溶胶是硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶、钛溶胶中的一种或几种，其中固体含量大于20%。
上述无机纤维是氧化铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、硅酸铝纤维、石英纤维、碳纤维中的一种或几种。
上述稀土氧化物是氧化铈、氧化镧、氧化钇、氧化镨中的一种或几种，其中颗粒直径小于1μm。
上述微孔材料是气相二氧化硅、膨胀珍珠岩、硅藻土、分子筛中的一种或几种。
上述成孔材料是有机聚轻球、活性炭、木炭、木屑、锯末中的一种或几种。
上述表面活性剂是三聚磷酸钠。
上述各组成材料均有市售，其中，无机纤维材料为：直径小于13μm，最佳优选小于5μm，长度3-20mm，耐热1300℃以上的无机纤维；氧化锆选择颗粒直径小于1μm；铝酸盐水泥选择粉末颗粒小于10μm，型号CA75或CA80。
本发明超微孔陶瓷吸声屏障制备方法包括以下步骤：制备时各材料按上述比例配制。
1）浆料制备：将PVA调制成10%的水溶液，然后与水、表面活性剂和无机纤维混合，高速分散20－60分钟，搅拌速度1500转/分，得到含有大量泡沫的纤维浆，加入复合溶胶高速搅拌10分钟混合均匀，再加入微孔材料、氧化锆、稀土氧化物、铝酸盐水泥，高速搅拌10－30分钟，最后加入成孔材料混合搅拌5－10分钟形成均匀浆料；
2）注模：步骤1）得到的浆料注入模具中，加压成型，压力不大于0.5Mpa；
3）干燥：在室温下晾干8－24小时，再在48－80℃温度条件下烘干12－24小时，烘干后含水量小于1%；
4）烧结：烧结温度为1000－1300℃，时间8小时，控制升温速度不大于3℃／分钟，然后随炉冷却得到吸音材料基体；
5）上釉烧结：将步骤4）得到的吸音材料基体浸渍到陶瓷釉料浆料中10－30分钟，取出基体，去除表面多余釉浆，在1000－1200℃温度条件下烧结2-4小时，得到超微孔陶瓷吸声板材料；
6）预制混凝土支撑肋柱和背板，按尺寸切割加工超微孔陶瓷吸声板材料成吸声板；
7）将支撑肋柱与吸声板和背板组合安装构成超微孔陶瓷吸声屏障。
本发明陶瓷釉料浆料可以通过以下步骤制备：按陶瓷釉料组成比例配制各组分并混合，将混合物在1100－1200℃温度下熔化，将熔融物水淬，冷却后球磨并过360目筛，加水磨浆制成陶瓷釉料浆料。
本发明声屏障特别适用于高速铁路噪音治理。将本发明声屏障设置于高速铁路基础上，路基可以是铁路箱梁也可以是地面基础，声屏障沿铁路线的两侧设置。上述支撑肋柱沿铁路轨道线延续间隔设置是将支撑肋柱与铁路路基连接固定，设置时根据吸声板和背板的大小尺寸将预制的支撑肋柱间隔固定在铁路路基上，然后将预制的吸声板和背板安装在支撑肋柱前后两面形成延续的声屏障墙，吸声板安装在铁路行车面一侧，背板安装在背面一侧，吸声板与背板之间形成中空结构。
本发明采用具有无序连通的三维网状孔结构的微孔陶瓷复合板作为吸声板，微孔孔径为0.5至100微米。超微孔吸声陶瓷复合板与其它多孔吸声材料相比，吸声性能好，强度和刚度较高，尺寸稳定，不需要护面层，吸声构造简单，安装方便，特别适用于高速公路、铁路、城市高架铁路、轻轨交通等防噪声屏障以及隧道、地下车库、地下商场等地下建筑的降噪使用。列车运行产生的噪音首先经吸声板大幅降噪，再经吸声板与背板之间的中空空腔反射进一步降噪吸能，经检验测试本发明声屏障具有更优的降噪性能。
本发明结合声屏障的三层结构、以及吸声板的性能特点，将声屏障外形结构设计为弧面，弧面的凹面面向铁路行车面，并将弧面半径为设计为12±0.5米。弧面具有更好的吸音、反射性能，能进一步减少噪音外溢。
本发明支撑肋柱、吸声板和背板均预制后现场安装，方便施工，提高了效率；吸声板和背板采用可分拆组合的结构，降低了安装施工难度，方便材料运输，降低了工程成本。
本发明采用三层中空的吸音声屏障结构，进一步加强了吸声降噪能力；吸音板采用微孔陶瓷复合板，不仅具有优异的降噪功能，微孔陶瓷复合板还具有更好的加工性能，经实验检测具有优异的吸本声性能，材料具有0.1-100μｍ的连通孔、密度为0.2－0.4g/cm3；材料中加入氧化锆或/和稀土氧化物，使整体材料在保持良好的吸声性能的同时具有较高的强度；将基体材料进行施釉烧结，进一步增加了材料的强度和加工性能；本发明超微孔陶瓷材料因其强度比相同气孔率的普通陶瓷材料大得多，而且在结构中有韧性界面存在，使其容易用合金钢刀具加工；本发明降噪声屏障采用弧面结构具有更好的吸音、反射性能，能进一步减少噪音外溢。本发明声屏障具有更好的吸音性能，吸声系数高，吸声频带宽，低频吸声效果好，其噪声分频治理效果显著；本发明声屏障预制结构加工安装更方便，施工效率更高。
附图说明
图1是本发明声屏障结构示意图；
图2是本发明声屏障结构侧视示意图；
图3是本发明声屏障结构正面示意图；
图4是本发明声屏障安装状态结构示意图；
图5是本发明声屏障与轨梁安装结构示意图；
图6是现有声屏障安装状态结构示意图；
图7是本发明吸声材料制备工艺流程图；
图8是本发明制备材料的吸声系数曲线图；
图9是玻璃棉与本发明吸声材料的吸声系数曲线对比图；
图10是聚酯纤维棉与本发明吸声材料的吸声系数曲线对比图；
图11是陶氏聚乙烯泡沫制品与本发明吸声材料的吸声系数曲线对比图；
图12是本发明吸声材料与现有一种陶瓷吸声材料吸声系数曲线对比图。
图中，1是支撑肋柱，2是吸声板，3是背板，4是中空结构，6是铁路基础，7是道渣，8是轨道，9是轨枕，10是现有遮板，11是现有声屏障。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。
结构制备：
结合图1至图5。
如图所示，声屏障包括沿铁路轨道线延续间隔设置的支撑肋柱1，支撑肋柱1固定安装在铁路基础6结构上，每两根支撑肋柱1之间铁路行车面一侧安装固定有吸声板2、背面一侧安装固定有背板3，吸声板2与背板3之间形成中空结构。
吸声板2是具有无序连通的三维网状孔结构的微孔陶瓷复合板，微孔孔径为0.5至100微米。
如图所示，支撑肋柱1与吸声板2和背板3构成的声屏障为弧面，弧面的凹面面向铁路行车面，弧面半径为12±0.5米。
支撑肋柱1与吸声板2和背板3分别通过螺栓或/和粘接剂连接固定。
吸声板2和背板3分别均为可分拆组合结构。
背板3采用活性粉末混凝土材料制成。支撑肋柱1采用活性粉末混凝土材料制成。
制备加工超微孔陶瓷吸声屏障：预制混凝土支撑肋柱1和背板3，按尺寸切割加工超微孔陶瓷吸声板材料成吸声板2；将支撑肋柱1与吸声板2和背板3组合安装构成超微孔陶瓷吸声屏障。现场安装时，将预装组合好的超微孔陶瓷吸声屏障分段吊装组合固结。
如图1、图2和图3所示，图1表示了两根支撑肋柱1与吸声板2和背板3组合构成的声屏障立体结构示意图；图2表示了声屏障结构侧视示意图；图3表示了三根支撑肋柱1与吸声板2和背板3组合构成的两组声屏障结构示意图；在实际应用时，可沿铁路轨道线两侧无限延续设置声屏障。图中可见，将预制的吸声板2和背板3安装在支撑肋柱1前后两面形成延续的声屏障墙，吸声板2安装在铁路行车面一侧，背板3安装在背面一侧，吸声板2与背板3之间形成中空结构。本例吸声板2在一组声屏障结构中采用五组组合方式，即将预制的五块吸声板2组合与支撑肋柱1固定，同样将预制的五块背板3与支撑肋柱1固定，构成声屏障。固定方式可采用螺栓固定；粘接剂粘接固定，粘接剂可采用环氧树脂粘接剂；也可以采用螺栓和粘接剂同时使用的固定方式，即用连接螺栓固定时，同时在各连接部使用粘接剂。上述固定连接包括支撑肋柱1与吸声板2和背板3的连接固定，还包括吸声板2之间和背板3之间的连接固定。
如图4、图5所示，图4是本发明声屏障安装状态结构示意图；图5是本发明声屏障与轨梁安装结构示意图。声屏障可安装在修建于地面和架设在桥梁上的铁路基础6结构上。将本发明声屏障设置于高速铁路路基6结构上，图5中路基是铁路箱梁，图4中是地面基础，声屏障沿铁路线的两侧设置。支撑肋柱1沿铁路轨道线延续间隔设置，将预制的支撑肋柱1与铁路路基连接固定，设置时根据吸声板2和背板3的大小尺寸将预制的支撑肋柱1间隔固定在铁路基础6结构上，然后将预制的吸声板2和背板3安装在支撑肋柱1前后两面形成延续的声屏障墙。支撑肋柱1与铁路基础6的固定方式可以是现浇混凝土固结结构方式，也可以是其他结构方式。
如图1至图5及图6所示，本发明声屏障结构将背板3下缘伸出支撑肋柱1底端，将铁路基础6外边部分覆盖。在现有的声屏障结构中，通常是将现有声屏障11固定在设置于铁路基础6外边部分的现有遮板10上，其结构复杂，需要进行多次施工，并且现有声屏障11通过螺栓固定方式，维护成本高，存在安全隐患。本发明结构取消遮板结构，一次成型将支撑肋柱1与铁路基础6结构固结，将背板3与支撑肋柱1连接固定并将背板3下缘伸出支撑肋柱1底端将铁路基础6外边部分覆盖，结构更优，施工更方便。图6中现有声屏障11是通过螺栓固定在现有遮板10上的，现有遮板10通过混凝土与铁路基础6结构固结。
材料制备
实施例1
按如下材料质量份数进行制备：
水8.93份、PVA（10%）水溶液22.32份、复合溶胶26.79份、氧化铝纤维（直径<0.07mm，长度2-10mm）13.39份、氧化锆1.79份、气相二氧化硅（Aerosil200）6.70份、膨胀珍珠岩（粒径0.6-1.3mm，密度80-90kg/m3）20.09份、三聚磷酸钠0.50份。
釉层组分：氧化铈2.50份、氧化镧6.50份、玻璃粉12.0份、碳酸钙4.50份、二氧化硅29.70份、三氧化二铝15.60份、硼酸22.40份、二氧化钛6.80份。
工艺过程：1.浆料制备：首先将PVA调制成10%水溶液，然后与水、表面活性剂和氧化铝纤维混合，高速分散（1500转／分）20－60分钟，得到含有大量泡沫的纤维浆，再加入复合溶胶高速搅拌10分钟左右，使其混合均匀，再加入气相二氧化硅、氧化锆，高速搅拌10－30分钟，最后加入膨胀珍珠岩混合搅拌5-10分钟形成均匀浆料。2.注模：将浆料注入模具中，加压成型，压力不大于0.5Mpa；3.干燥：先在室温下晾干8－24小时，然后在48－80℃烘干12－24小时至含水量小于1%。4.烧结：烧结温度为1000－1300℃，时间8小时，控制升温速度不大于3℃／分钟，降温时随炉冷却。5.将烧结得到的吸声材料基体浸渍到陶瓷釉料浆料中10－30分钟，取出基体，去除表面多余釉浆，在1000－1200℃温度条件下烧结2-4小时，得到超微孔陶瓷吸声材料。
实施例１所表现的吸声性能、强度、密度、孔隙率、孔径见下表1、图8和表5。
表1，实施例1制备材料吸声系数检测结果
| 频率（Ｈｚ） | 吸声系数 |
| ５０．０００ | ０．０６２ |
| ６３．０００ | ０．０９３ |
| ８０．０００ | ０．１２６ |
| １００．０００ | ０．１７６ |
| １２５．０００ | ０．２０７ |
| １６０．０００ | ０．４１６ |
| ２００．０００ | ０．５８０ |
| ２５０．０００ | ０．７５２ |
| ３１５．０００ | ０．９１０ |
| ４００．０００ | ０．９９１ |
| ５００．０００ | ０．９８０ |
| ６３０．０００ | ０．９０１ |
| ８００．０００ | ０．７７５ |
| １０００．０００ | ０．６３７ |
| １２５０．０００ | ０．５７２ |
| １６００．０００ | ０．８８５ |
实施例2
按如下材料质量份数进行制备：
PVA（10%）水溶液21.05份、复合溶胶31.58份、莫来石纤维19.39份、氧化铈7.66份、分子筛20.32份。
釉层组分：氧化铈2.50份、氧化镧6.50份、玻璃粉12.0份、碳酸钙4.50份、二氧化硅29.70份、三氧化二铝15.60份、硼酸22.40份、二氧化钛6.80份。
工艺过程：1.浆料制备：首先将PVA调制成10%水溶液，然后与莫来石纤维混合，高速分散（1500转／分）20-60分钟，得到含有大量泡沫的纤维浆，加入复合溶胶高速搅拌10分钟左右，使其混合均匀，再加入氧化铈和分子筛，高速搅拌10-30分钟，形成均匀浆料。2.注模：将浆料注入模具中，加压成型，压力不大于0.5Mpa；3.干燥：先在室温下晾干8-24小时，然后在48－80℃烘干12－24小时至含水量小于1%。4.烧结：烧结温度为1000－1250℃，时间8小时，控制升温速度不大于3℃／分钟，降温时随炉冷却。5.将烧结得到的吸声材料基体浸渍到陶瓷釉料浆料中10－30分钟，取出基体，去除表面多余釉浆，在1000－1200℃温度条件下烧结2-4小时，得到超微孔陶瓷吸声材料。
实施例２所表现的吸声性能、强度、密度、孔隙率、孔径见表2和表5。
表2，实施例2制备材料吸声系数检测结果
| 频率（Ｈｚ） | 吸声系数 |
| ５０．０００ | ０．０８ |
| ６３．０００ | ０．１０ |
| ８０．０００ | ０．１４ |
| １００．０００ | ０．１９ |
| １２５．０００ | ０．３１ |
| １６０．０００ | ０．４８ |
| ２００．０００ | ０．６８ |
| ２５０．０００ | ０．８５ |
| ３１５．０００ | ０．９５ |
| ４００．０００ | ０．９３ |
| ５００．０００ | ０．７７ |
| ６３０．０００ | ０．６２ |
| ８００．０００ | ０．５１ |
| １０００．０００ | ０．４８ |
| １２５０．０００ | ０．５９ |
| １６００．０００ | ０．９４ |
实施例3
按如下材料质量份数进行制备：
水11.46份、PVA（10%）水溶液18.35份、复合溶胶28.78份、石英纤维12.25份、氧化铈2.32份、氧化钇3.30份、气相二氧化硅（R972）4.82份、膨胀珍珠岩（粒径0.6-1.3mm，密度80-90kg/m3）12.32份、聚轻球（直径0.5-2mm，密度0.03-0.07）0.60份、锯末5.80份、三聚磷酸钠0.30份。
釉层组分：氧化铈2.50份、氧化镧6.50份、玻璃粉12.0份、碳酸钙4.50份、二氧化硅29.70份、三氧化二铝15.60份、硼酸22.40份、二氧化钛6.80份。
工艺过程：１.浆料制备：首先将PVA制成10%水溶液，然后与水、表面活性剂和石英纤维混合，高速分散（1500转／分）20-60分钟，得到含有大量泡沫的纤维浆，加入复合溶胶高速搅拌10分钟左右，使其混合均匀，再加入气相二氧化硅、稀土氧化物，高速搅拌10-30分钟，最后加入膨胀珍珠岩、聚轻球、锯末混合搅拌5-10分钟形成均匀浆料。2.注模：将浆料注入模具中，加压成型，压力不大于0.5Mpa；3.干燥：先在室温下晾干8-24小时，然后在48－80℃烘干12－24小时至含水量小于1%。4.烧结：烧结温度为1000－1250℃，时间8小时，控制升温速度不大于3℃／分钟，降温时随炉冷却。5.将烧结得到的吸声材料基体浸渍到陶瓷釉料浆料中10－30分钟，取出基体，去除表面多余釉浆，在1000－1200℃温度条件下烧结2-4小时，得到超微孔陶瓷吸声材料。
实施例３所表现的吸声性能、强度、密度、孔隙率、孔径见表3和表5。
表3，实施例3制备材料吸声系数检测结果
| 频率（Ｈｚ） | 吸声系数 |
| １６．０００ | ０．００ |
| ２５．０００ | ０．０２ |
| ４０．０００ | ０．０４ |
| ６３．０００ | ０．１０ |
| １００．０００ | ０．１８ |
| １６０．０００ | ０．４０ |
| ２００．０００ | ０．５５ |
| ２５０．０００ | ０．７３ |
| ３１５．０００ | ０．８９ |
| ４００．０００ | ０．９７ |
| ５００．０００ | ０．９６ |
| ６３０．０００ | ０．８８ |
| ８００．０００ | ０．７５ |
| １０００．０００ | ０．６３ |
| １２５０．０００ | ０．５４ |
| １６００．０００ | ０．６４ |
实施例4
按如下材料质量份数进行制备：
水12.73份、PVA（10%）水溶液15.95份、复合溶胶23.32份、莫来石纤维6.85份、硅藻土（粒径3.7-24.6μm）4.74份、膨胀珍珠岩（粒径0.6-1.3mm，密度80-90kg/m3）26.73份、铝酸盐水泥（CA80）4.52份、聚轻球（直径0.5-2mm，密度0.03-0.07）0.52份、锯末4.64份。
釉层组分：氧化铈2.50份、氧化镧6.50份、玻璃粉12.0份、碳酸钙4.50份、二氧化硅29.70份、三氧化二铝15.60份、硼酸22.40份、二氧化钛6.80份。
工艺过程：１.浆料制备：首先将PVA制成10%水溶液，然后与水和莫来石纤维混合，高速分散（1500转／分）20-60分钟，得到含有大量泡沫的纤维浆，加入复合溶胶高速搅拌10分钟左右，使其混合均匀，再加入硅藻土、铝酸盐水泥，高速搅拌10-30分钟，最后加入膨胀珍珠岩、聚轻球、锯末混合搅拌5-10分钟形成均匀浆料。2.注模：将浆料注入模具中，加压成型，压力不大于0.5Mpa；3.干燥：先在室温下晾干8-24小时，然后在48－80℃烘干12－24小时至含水量小于1%。4.烧结：烧结温度为1000－1300℃，时间8小时，控制升温速度不大于3℃／分钟，降温时随炉冷却。5.将烧结得到的吸声材料基体浸渍到陶瓷釉料浆料中10－30分钟，取出基体，去除表面多余釉浆，在1000－1200℃温度条件下烧结2-4小时，得到超微孔陶瓷吸声材料。
实施例４所表现的吸声性能、强度、密度、孔隙率、孔径见表4和表5。
表4，实施例4制备材料吸声系数检测结果
| 频率（Ｈｚ） | 吸声系数 |
| ５０．０００ | ０．０７ |
| ６３．０００ | ０．１０ |
| ８０．０００ | ０．１３ |
| １００．０００ | ０．１８ |
| １２５．０００ | ０．２６ |
| １６０．０００ | ０．４２ |
| ２００．０００ | ０．５７ |
| ２５０．０００ | ０．７４ |
| ３１５．０００ | ０．８８ |
| ４００．０００ | ０．９５ |
| ５００．０００ | ０．９４ |
| ６３０．０００ | ０．８６ |
| ８００．０００ | ０．７４ |
| １０００．０００ | ０．６２ |
| １２５０．０００ | ０．５１ |
| １６００．０００ | ０．５０ |
检测实验
将实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备的吸声材料进行检测，在，检测结果如下表5。
表5，各实施例制备材料检测结果
| 产品 | 实施例１ | 实施例２ | 实施例３ | 实施例４ | 检测标准 |
| 密度 | ０．２３３ | ０．４０ | ０．２８８ | ０．３８ | GB/T5071-1997 |
| 最大吸声系数 | ０．９９１ | ０．８４３ | ０．９５０ | ０．９０３ | |
| 最大吸声频率 | ４００ | ３１５ | ４００ | ４００ | |
| 孔隙率％ | ８９．５ | ８１．４ | ８６．８ | ８２．０ | GB/T2997-2000 |
| 平均孔径ｍｍ | ０．０２５ | １．５００ | ０．０７５ | ０．０７５ | YB/T118-1997 |
| 抗压强度ｍpa | １０．２ | １０．０ | １０．５ | １０．６ | GB/T5072.2-2004 |
| 抗折强度 | ２．６７ | ２．６３ | ２．６６ | ２．６５ | GB/T3001-2000 |
为了说明本发明超微孔陶瓷制品的吸声性能，将其与几种常见吸声材料进行了比较。
1、与玻璃棉的比较
以厚度同为15mm的玻璃棉吸声材料样品与本发明超微孔陶瓷吸声材料的吸声系数曲线对比图9可以看到，后者的吸声性能大大优于前者。本发明超微孔陶瓷吸声材料的最大吸声系数和平均吸声系数都显著地超过玻璃棉。
图9中，纵坐标为吸声系数，横坐标为声波频率，单位Hz，曲线A为玻璃棉吸声材料吸声系数曲线，曲线B为发明超微孔陶瓷吸声材料吸声系数曲线。
2、与聚酯纤维棉的比较
聚酯纤维棉这种吸声材料富有弹性和韧性，因此也可用作吸声填料。在这一对比测试中，本发明超微孔陶瓷吸声材料的厚度为28mm，与之比较所用的聚酯纤维棉样品厚度为44.14mm。吸声系数曲线对比图10表明，在声频为500～1600Hz和3150～4000Hz的范围内本发明超微孔陶瓷吸声材料的吸声系数高于聚酯纤维棉，其余测试频段内略低于聚酯纤维棉。总的来看，两种材料的平均吸声系数相差无几，但考虑到聚酯纤维棉样品的厚度大大超过本发明超微孔陶瓷吸声材料（前者比后者要厚16.14mm之多），因此可以认为，本发明超微孔陶瓷吸声材料的吸声性能要好于聚酯纤维棉。
图10中，纵坐标为吸声系数，横坐标为声波频率，单位Hz，曲线A为聚酯纤维棉材料吸声系数曲线，曲线B为发明超微孔陶瓷吸声材料吸声系数曲线。
3、与陶氏聚乙烯泡沫材料的比较
陶氏聚乙烯泡沫材料是陶氏化学生产的一种吸声材料，主要用来解决中低频（低于2000Hz频段）和潮湿环境的吸声问题。对比聚乙烯泡沫样品厚度为50.48mm，本发明超微孔陶瓷吸声材料的厚度为28mm。由于陶氏聚乙烯泡沫厚度大，并且内部孔壁为穿孔结构，这使得其在中低频范围内具备良好的吸声性能。吸声系数曲线对比图11显示，在频率低于500Hz时陶氏聚乙烯泡沫的吸声性能好于本发明超微孔陶瓷吸声材料，而在500～2000Hz范围内则本发明超微孔陶瓷吸声材料在所测频段吸声性能的优势是显而易见的。
图11中，纵坐标为吸声系数，横坐标为声波频率，单位Hz，曲线A为陶氏聚乙烯泡沫材料吸声系数曲线，曲线B为发明超微孔陶瓷吸声材料吸声系数曲线。
4、与现有一种陶瓷吸声材料对比
现有一种以沸石为主要原材料的多孔陶瓷材料，实验测试表明其吸声性能优异，将其与本发明超微孔陶瓷吸声材料的吸声试验数据对比以曲线形式表示如图12所示。本发明超微孔陶瓷吸声材料的吸声性能优于现有陶瓷吸声材料。
图12中，纵坐标为吸声系数，横坐标为声波频率，单位Hz，曲线A为现有陶瓷吸声材料吸声系数曲线，曲线B为发明超微孔陶瓷吸声材料吸声系数曲线。
检测试样的吸声系数采用驻波管法测试，本发明超微孔陶瓷吸声材料吸声性能比常用吸声材料吸声系数高，而且分布频带宽，特别低频段吸声系数高，因此，特别适合铁路噪声声屏障使用。
Claims (7)
1.一种超微孔陶瓷吸声屏障，包括沿铁路轨道线延续间隔设置的支撑肋柱(1)，支撑肋柱(1)固定安装在铁路基础(6)结构上，其特征是：每两根支撑肋柱(1)之间铁路行车面一侧安装固定有吸声板(2)、背面一侧安装固定有背板(3)，吸声板(2)与背板(3)之间形成中空结构；所述吸声板(2)是具有无序连通的三维网状孔结构并经上釉后烧结的微孔陶瓷复合板；
所述吸声板(2)基体由下列重量份数的材料制成：水0～17.86份，浓度为10％的PVA水溶液9.25～33.48份，复合溶胶3.34～40.35份，无机纤维6.70～33.62份，稀土氧化物0～7.66份，氧化锆0～1.8份，微孔材料4～26.7份，成孔材料0～7份，表面活性剂0～0.5份，铝酸盐水泥0～4.52份；所述复合溶胶是硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶、钛溶胶中的一种或几种，其中固体含量大于20％；
浸渍在吸声板(2)基体中的陶瓷釉料由下列重量份数的材料制成：氧化铈2.50份，氧化镧6.50份，玻璃粉12.0份，碳酸钙4.50份，二氧化硅29.70份，三氧化二铝15.60份，硼酸22.40份，二氧化钛6.80份。
2.根据权利要求1所述的超微孔陶瓷吸声屏障，其特征是：所述支撑肋柱(1)与吸声板(2)和背板(3)构成的声屏障为弧面，弧面的凹面方向面向铁路行车面，弧面半径为12±0.5米。
3.根据权利要求1所述的超微孔陶瓷吸声屏障，其特征是：所述背板(3)下缘伸出支撑肋柱(1)底端。
4.根据权利要求1所述的超微孔陶瓷吸声屏障，其特征是：所述支撑肋柱(1)与吸声板(2)和背板(3)分别通过螺栓或/和粘接剂连接固定。
5.根据权利要求1所述的超微孔陶瓷吸声屏障，其特征是：所述吸声板(2)和背板(3)均为可分拆组合结构。
6.一种超微孔陶瓷吸声屏障制造方法，其特征是包括以下步骤：
下列各步骤中各材料的用量按权利要求1至5任一项中的原料组成比例配制；
1)浆料制备：将PVA调制成浓度为10％的水溶液，然后与水、表面活性剂和无机纤维混合，高速分散20－60分钟，搅拌速度1500转/分，得到含有大量泡沫的纤维浆，加入复合溶胶高速搅拌10分钟混合均匀，再加入微孔材料、氧化锆、稀土氧化物、铝酸盐水泥，高速搅拌10－30分钟，最后加入成孔材料混合搅拌5－10分钟形成均匀浆料；
2)注模：步骤1)得到的浆料注入模具中，加压成型，压力不大于0.5Mpa；
3)干燥：在室温下晾干8－24小时，再在48－80℃温度条件下烘干12－24小时，烘干后含水量小于1％；
4)烧结：烧结温度为1000－1300℃，时间8小时，控制升温速度不大于3℃/分钟，然后随炉冷却得到吸音材料基体；
5)上釉烧结：将步骤4)得到的吸音材料基体浸渍到陶瓷釉料浆料中10－30分钟，取出基体，去除表面多余釉浆，在1000－1200℃温度条件下烧结2-4小时，得到超微孔陶瓷吸声板材料；
6)预制混凝土支撑肋柱(1)和背板(3)，按尺寸切割加工超微孔陶瓷吸声板材料成吸声板(2)；
7)将支撑肋柱(1)与吸声板(2)和背板(3)组合安装构成超微孔陶瓷吸声屏障。
7.根据权利要求6所述的超微孔陶瓷吸声屏障制造方法，其特征是：所述陶瓷釉料浆料通过以下步骤制备：按陶瓷釉料组成比例配制各组分并混合，将混合物在1100－1200℃温度下熔化，将熔融物水淬，冷却后球磨并过360目筛，加水磨浆制成陶瓷釉料浆料。
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