CN105541211A - 一种交通用无机高性能薄壁声屏障 - Google Patents

一种交通用无机高性能薄壁声屏障 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种交通用无机高性能薄壁声屏障，包括多根立柱和设于相邻立柱之间的多个上下连接的墙板，且最顶部的墙板上设有压顶，所述墙板和压顶采用如下重量份的各原料浇筑而成：平均粒径30~60μm的等级不低于42.5水泥350~500份；平均粒径0.1~10μm，SiO2含量≥85%的活性掺合料200~300份；粒径0.16~0.63mm河沙骨料1400~1600份减水率大于30%的高效减水剂12~16份；水110~160份；长度8~12毫米PVA纤维10份；长度10~14mm的玄武岩纤维30份。本发明结构重量轻，壁厚仅有25~45毫米，隔音降噪效果明显，隔音量在30分贝以上，优于城市降噪标准要求。

Description

一种交通用无机高性能薄壁声屏障
技术领域
本发明涉及城市交通环境声频降噪防护领域，尤其涉及一种交通用无机高性能薄壁声屏障。
背景技术
城市交通声屏障是在声源和接收者之间插入一个设施，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响，一般噪音主要是指公路汽车噪音和工厂机械噪音等等。现有的传统金属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，该种声屏障板主要靠内部吸音棉进行吸音，由于表面大量开孔，内部容易进水，致使吸音棉消除噪音的效果并不十分理想，且立柱采用钢材料，导致其耐腐蚀性较差、螺丝容易松动、抗风荷载性能差，维护多、施工带来不便，整体耐久性能差，材料造价相对昂贵，综合造价昂贵。
另一种声屏障为传统混凝土声屏障，主要采用一定厚度的混凝土浇筑而成，其原理主要采用隔声原理进行降低噪音，充分利用混凝土的致密性能阻隔声音穿透，现阶段使用该声屏障数量已经不断减少，主要是该声屏障混凝土壁厚较厚，200mm以上才能达到一定的隔音效果，制作体积量大，整体自重大，承载性能好，但大幅度增加了桥面自重，搬运、吊装需要大型吊机设备，施工安装难度大，美观程度差，整体耐久性能好，材料造价低廉，相对综合造价一般。
现阶段还有一种交通用声屏障采用有机玻璃钢板或PVC亚克力作为隔音板，其外形美观，重量轻、施工安装方便，材料造价一般，综合造价低廉，但使用周期寿命短，安装后使用热胀冷缩变形大。板材受紫外线辐射老化、抗风荷载差、抗冲击荷载差等等，已经很少单独使用该类声屏障。
申请号为201510318000.0的发明专利公开了一种声屏障，包括多根立柱和设于相邻立柱之间的多个上下连接的墙板，所述最顶部墙板上设有弧形板，所述墙板为两块隔音板中间设有吸音板。所述隔音板为超高性能粉末混凝土浇
筑而成，所述超高性能粉末混凝土包括如下重量份原料：平均粒径30~60μm的52.5等级硅酸盐水泥1000~1200份；平均粒径0.1~0.5μm，SiO2含量≥92%的微硅粉100~150份；平均粒径10~50μm,的矿粉100~150份；平均粒径0.5~25μm的抛光砖粉60~100份；粒径为0.63~0.16mm石英砂1050~1450份；减水率大于30%的高效减水剂16~22份；无机颜料粉60~80份；水180~220份；平均直径0.10~0.15mm,长度8~12毫米钢纤维50份；长度8~12mm的玄武岩纤维40份。虽然该发明达到了一定的隔音效果，但其配方主要隔音骨料颗粒较细，低频率下隔音效果响度较弱，高频声波情况下，效果较好，由于城市交通公路声波低频率较多，用隔音层浇注层较薄，部分声波不是反射而是穿透后再进行吸音消除，隔音量大幅度下降。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种消除噪音效果好、轻质、结构简单的交通用无机高性能薄壁声屏障。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：
一种交通用无机高性能薄壁声屏障，包括多根立柱和设于相邻立柱之间的多个上下连接的墙板，且最顶部的墙板上设有压顶，所述墙板和压顶采用如下重量份的各原料浇筑而成：
平均粒径30~60μm的等级不低于42.5水泥350~500份；
平均粒径0.1~10μm，SiO2含量≥85%的活性掺合料200~300份；
粒径0.16~0.63mm河沙骨料1400~1600份
减水率大于30%的高效减水剂12~16份；
水110~160份；
长度8~12毫米PVA纤维5~15份；
长度10~14mm的玄武岩纤维20~40份。
本发明采用新的无机高性能纤维复合材料制作墙板以作为隔音之用，新型的复合材料形成致密的堆积结构，选用颗粒级配超细材料分级堆积，形成无空隙仿金属结构，充分发挥了界面堆积填充的效应，且大幅度降低了混凝土结构壁厚及自重，提高风荷承载力及耐冲击力，较少后续维护维修。本配方骨料相对颗粒较大，更加适合与低频率隔音效果，尤其是城市交通低频噪音较多地带，正是由于新型的复合材料具有如此优点，故本发明采用了纯隔音结构形式去消除噪音，结构形式简单，施工安装快捷方便。
优选地，所述墙板和压顶采用如下重量份的各原料浇筑而成：
平均粒径30~60μm的等级不低于42.5水泥400~450份；
平均粒径0.1~10μm，SiO2含量≥85%的活性掺合料230~270份；
粒径0.16~0.63mm河沙骨料1450~1550份
减水率大于30%的高效减水剂13~15份；
水130~140份；
长度8~12毫米PVA纤维8~12份；
长度10~14mm的玄武岩纤维25~35份。
所述活性掺合料包括超细陶瓷淤泥粉、硅灰和粉煤灰，三者比例为1~4:1~4:1。
优选地，所述活性掺合料包括超细陶瓷淤泥粉、硅灰和粉煤灰，三者比例为2:2:1。
墙板和压顶的制备方法如下：
S1：将配方限定的水泥、活性掺合料、纤维依次加入搅拌机搅拌至分散均匀；
S2：再加入配方限定的河沙搅拌至均匀；
S3：向步骤S2所得的材料中依次加入高效减水剂和水继续搅拌至分散均匀，
S4：将步骤S3所制备的材料通过布料装置均匀布在模具中进入中频加热养护恒温90~100度，恒温10~12小时，拆模形成墙板及压顶构件。
所述墙板的厚度为25~45mm。正是由于本发明采用了新型的复合材料，使得墙板的厚度大大降低，并且同时保持高强度、高韧性、高耐久性、高抗冲击等性能。
所述墙板上下两端分别设有凹槽和凸槽，所述凹槽与相邻墙板的凸槽对应拼接，所述凸槽与相邻墙板的凹槽对应拼接，且墙板与墙板之间的接缝采用弹性发泡密封胶进行密封。所述立柱包括设于左右两端的凹型金属边柱和设于边柱之间的多根H型金属中柱，所述边柱的一侧和中柱的左右两侧成型用于安置墙板的插槽，所述压顶设有与最顶部墙板凸槽相适应的卡槽。
通过相邻墙板、墙板与立柱之间的拼接，使得施工更为简单方便，并在拼接时在拼接处中加入防水密封胶，使得拼接更牢固，不易松动。
最顶部的墙板与立柱的接触部位和与压顶的接触部位分别设有预埋螺母，所述立柱和压顶设有与预埋螺母相对应的螺栓孔。
只在最顶部的墙板上设有预埋螺母，主要是由于墙板采用了新型的复合材料，具备轻质高强的特点，在固定最顶部的墙板前提下，其下方的墙板也得到紧固，大大降低了施工所费时间。
还包括梯形防撞护栏，所述立柱通过螺栓固定在梯形防撞护栏上。防撞护栏与立柱、最底部墙板之间预埋扁铁，使得连接更坚固。防撞护栏为梯形，结构上相对稳固。
所述墙板内设有保护层，所述保护层为纵横交错的钢筋网片。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1．采用了隔音构件形式原理结构设计简单，制作方便，对于传统隔音类声屏障，不仅仅可以大幅度降低隔音产品厚度，减轻隔音构件重量，提高耐久性能和承载力性能；
2．墙板整体结构重量轻，每平方结构重量60~100kg重量左右，抗风压可达到兆帕左右，自身强度高，表面美观、使用全寿命周期长，耐腐蚀性能好；
3．本发明相对彩钢结构声屏障，耐腐蚀性能更好，隔音效果更稳定，隔音量在30分贝以上，远大于城市降噪标准要求。
附图说明
图1为实施例1结构示意图；
图2为墙板剖视图；
图3为图2中标记为B的放大图；
图4为图2中标记为C的放大图；
图5为中柱与墙板结合示意图；
图6为边柱与墙板结合示意图；
图7为梯形防撞护栏结构示意图；
图8为压顶剖视图；
其中，111、边柱；112、中柱；2、墙板；221、凸槽；222、凹槽；3、压顶；311、卡槽；4、螺栓孔；5、梯形防撞护栏。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
实施例1
如图1所述一种交通用无机高性能薄壁声屏障，包括多根立柱和设于相邻立柱之间的多个上下连接的墙板2，且最顶部的墙板上设有压顶3。所述立柱包括设于左右两端的边柱111和设于边柱111之间的多根中柱112，如图5和6所示，所述边柱111的一端和中柱112的左右两端设有用于安置墙板2的插槽。如图8所示，所述压顶3设有与最顶部墙板凸槽相适应的卡槽311。如图2、3和4所示，所述墙板2上下两端分别设有凹槽和凸槽，所述凹槽与相邻墙板的凸槽对应拼接，所述凸槽与相邻墙板的凹槽对应拼接，墙板与墙板之间的接缝采用弹性发泡密封胶进行密封。所述墙板2内设有保护层，所述保护层为纵横交错的钢筋网片。最顶部的墙板与立柱的接触部位和与压顶的接触部位分别设有预埋螺母，所述立柱和压顶设有与预埋螺母相对应的螺栓孔4。如图7所示，还包括梯形防撞护栏5，所述立柱通过螺栓固定在梯形防撞护栏5上。
所述墙板和压顶采用如下重量份的各原料浇筑而成：
平均粒径30~60μm的等级不低于42.5水泥350份；
平均粒径0.1~10μm，SiO2含量≥85%的活性掺合料200份；
粒径0.16~0.63mm河沙骨料1400份
减水率大于30%的高效减水剂12份；
水110份；
长度8~12毫米PVA纤维5份；
长度10~14mm的玄武岩纤维20份。
所述活性掺合料包括超细陶瓷淤泥粉、硅灰和粉煤灰，三者比例为1：1：1。
制备方法如下：
S1：将配方限定的水泥、活性掺合料、纤维依次加入搅拌机搅拌至分散均匀；
S2：再向搅拌机中加入配方限定的河沙搅拌至均匀；
S3：向步骤S2所得的材料中依次加入高效减水剂和水继续搅拌至分散均匀；
S4：将步骤S3所制备的材料通过布料装置均匀布在模具中进入中频加热养护恒温90度，恒温10小时，拆模形成25mm墙板和压顶。
实施例2
除了墙板和压顶的组成和制备方法与实施例1不一致外，其它条件同实施例1。
所述墙板和压顶采用如下重量份的各原料浇筑而成：
平均粒径30~60μm的等级不低于42.5水泥500份；
平均粒径0.1~10μm，SiO2含量≥85%的活性掺合料300份；
粒径0.16~0.63mm河沙骨料1600份
减水率大于30%的高效减水剂16份；
水160份；
长度8~12毫米PVA纤维15份；
长度10~14mm的玄武岩纤维40份。
所述活性掺合料包括超细陶瓷淤泥粉、硅灰和粉煤灰，三者比例为4:4:1。
制备方法如下：
S1：将配方限定的水泥、活性掺合料、纤维依次加入搅拌机搅拌至分散均匀；
S2：再向搅拌机中加入配方限定的河沙搅拌至均匀；
S3：向步骤S2所得的材料中依次加入高效减水剂和水继续搅拌至分散均匀；
S4：将步骤S3所制备的材料通过布料装置均匀布在模具中进入中频加热养护恒温100度，恒温12小时，拆模形成45mm墙板和压顶。
实施例3
除水泥为400份、活性掺合料230份、河沙骨料1450份、高效减水剂13、水130份、PVA纤维8份、玄武岩纤维25份，超细陶瓷淤泥粉：硅灰：粉煤灰=2:2:1外，其它条件同实施例1。
实施例4
除水泥为450份、活性掺合料270份、河沙骨料1550份、高效减水剂15、水140份、PVA纤维12份、玄武岩纤维35份，超细陶瓷淤泥粉：硅灰：粉煤灰=2:2:1外，其它条件同实施例2。
对比例1
除了活性掺合料成分为硅灰和粉煤灰，两者比例为1:5外，其它条件同实施例1。
对比例2
除了河沙骨料为普通河沙外，其它条件同实施例1。
对比例3
除了PVA纤维为0份外，其它条件同实施例1。
对比例3
除了活性掺合料为100份外，其它条件同实施例1。
对比例4
除了活性掺合料为400份外，其它条件同实施例2。
对以上实施例和对比例制备的声屏障进行性能测试，结果如下
实施例1~4所制备的声屏障具有优秀抗折抗压强度，且重量较轻，可抗风压可达兆帕，具有优秀的隔音效果，对比例1和2分别改变了活性掺合料和骨料的组分，使得力学性能大幅下降，且隔音效果降低，对比例4改变了活性掺合料的用量虽然能提高力学性能，但是隔音效果降低。

Claims (10)

1.一种交通用无机高性能薄壁声屏障，包括多根立柱和设于相邻立柱之间的多个上下连接的墙板，且最顶部的墙板上设有压顶，其特征在于，所述墙板和压顶采用如下重量份的各原料浇筑而成：
平均粒径30~60μm的等级不低于42.5水泥350~500份；
平均粒径0.1~10μm，SiO2含量≥85%的活性掺合料200~300份；
粒径0.16~0.63mm河沙骨料1400~1600份
减水率大于30%的高效减水剂12~16份；
水110~160份；
长度8~12毫米PVA纤维5~15份；
长度10~14mm的玄武岩纤维20~40份。
2.根据权利要求1所述的交通用无机高性能薄壁声屏障，其特征在于，所述墙板和压顶采用如下重量份的各原料浇筑而成：
平均粒径30~60μm的等级不低于42.5水泥400~450份；
平均粒径0.1~10μm，SiO2含量≥85%的活性掺合料230~270份；
粒径0.16~0.63mm河沙骨料1450~1550份
减水率大于30%的高效减水剂13~15份；
水130~140份；
长度8~12毫米PVA纤维8~12份；
长度10~14mm的玄武岩纤维25~35份。
3.根据权利要求1所述的交通用无机高性能薄壁声屏障，其特征在于，所述活性掺合料包括超细陶瓷淤泥粉、硅灰和粉煤灰，三者比例为1~4:1~4:1。
4.根据权利要求1所述的交通用无机高性能薄壁声屏障，其特征在于，所述活性掺和料包括超细陶瓷淤泥粉、硅灰和粉煤灰，三者比例为2:2:1。
5.根据权利要求1所述的交通用无机高性能薄壁声屏障，其特征在于，所述墙板和压顶的制备方法如下：
S1：将配方限定的水泥、活性掺合料、纤维依次加入搅拌机搅拌至分散均匀；
S2：再加入配方限定的河沙搅拌至均匀；
S3：向步骤S2所得的材料中依次加入高效减水剂和水继续搅拌至分散均匀，
S4：将步骤S3所制备的材料通过布料装置均匀布在模具中进入中频加热养护恒温90~100度，恒温10~12小时，拆模形成墙板及压顶构件。
6.根据权利要求1所述的交通用无机高性能薄壁声屏障，其特征在于，所述墙板的厚度为25~45mm。
7.根据权利要求1所述的交通用无机高性能薄壁声屏障，其特征在于，所述墙板上下两端分别设有凹槽和凸槽，所述凹槽与相邻墙板的凸槽对应拼接，所述凸槽与相邻墙板的凹槽对应拼接，且墙板与墙板之间的接缝采用弹性发泡密封胶进行密封。
8.根据权利要求1所述的交通用无机高性能薄壁声屏障，其特征在于，所述立柱包括设于左右两端的凹型金属边柱和设于边柱之间的多根H型金属中柱，所述边柱的一侧和中柱的左右两侧成型用于安置墙板的插槽，所述压顶设有与最顶部墙板凸槽相适应的卡槽。
9.根据权利要求1所述的交通用无机高性能薄壁声屏障，其特征在于，最顶部的墙板与立柱的接触部位和与压顶的接触部位分别设有预埋螺母，所述立柱和压顶设有与预埋螺母相对应的螺栓孔。
10.根据权利要求1所述的交通用无机高性能薄壁声屏障，其特征在于，还包括梯形防撞护栏，所述立柱通过螺栓固定在梯形防撞护栏上。
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