CN106601224B - 一种混联结构公路声屏障板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混联结构公路声屏障板,包括底板(1)，底板（1）上设有混联结构吸声体，混联结构吸声体采用微粒吸声体，其包括异型吸声体和矩形板吸声体（3），异型吸声体通过粘结剂与底板（1）相连，矩形板吸声体（3）通过固定件固定在异型吸声体的背面。本发明的混联结构公路声屏障板不仅结构简单、制作方便、成本低，而且还具有非常良好的吸声性能，吸声频带宽，特别是具有较好的中、低频吸声性能，特别适用于公路噪声的吸收。

Description

一种混联结构公路声屏障板

技术领域

本发明涉及噪声控制用声屏障板，尤其是一种采用混联吸声结构的公路声屏障板。

背景技术

在城市高速发展的今天，公路、铁路噪声已经严重影响了周边居民的正常生活，为了降低噪声污染，往往会在公路边、铁路旁建设声屏障来解决噪声污染问题。目前，声屏障板一般采用金属材料或非金属材料制造而成，但是其最大的问题是不能有效地吸收中、低频的交通噪声。

经实际测量，公路段的噪声峰值在60Hz左右，在250Hz至2KHz区间内呈稳定状态，大于2KHz后,交通噪声快速衰减，这充分说明了公路段的交通噪声主要为中、低频噪声,而低频噪声的声压级最高，所以用于公路段的声屏障应该具备吸收中、低频噪声的能力，然而，目前的公路声屏障往往只采用玻璃棉作为吸声材料，该种声屏障的中、低频吸声性能较差。

再者，由于公路声屏障受投资成本限制，所以公路声屏障不可能采用价格昂贵的多层微穿孔板吸声结构。

研究表明，聚合微粒吸声与微穿孔板吸声无论是吸声机理还是吸声曲线都有非常高的相似性，微穿孔板吸声理论认为，当微孔直径为0.1mm时，可以获得很宽的吸声频带，超微孔板共振吸声结构具有宽频带、高频吸收的特性,使用超微孔板吸声结构是提高吸声效果的一个重要途径，微孔径穿孔板的获取技术,是把微穿孔板共振吸声结构由理论转化为实际应用的关键技术,但是，目前所使用的各种制造超微孔板的技术还很不成熟，因为要在每平方米的板上加工出几百万个孔径在0.1mm左右的超微孔，其加工难度非常大，加工成本高，而且其工艺性也不高，所以需要进一步地发展。

为了解决这个问题，许多研究人员通过采用串联微穿孔板结构或并联微穿孔板结构的方法来拓宽吸声体的吸声频带，而实际研究也表明采用双层或多层微穿孔板结构（串联结构）可以明显地拓宽吸声体的吸声频带；共振吸声结构的共振频率与空腔的厚度有关,如果一个吸声结构的空腔的厚度不同,那么它的共振频率就不是一个单一的值,这样可以使整个吸声结构的共振吸声频带加宽,从而达到宽频吸声的目的，把几个不同厚度空腔的吸声单元并联而成的吸声体称为并联微穿孔吸声体；实验数据表明,多个微穿孔板并联后,其组合吸声系数会出现多个吸收峰值,吸收性能得到很大的提升,吸收峰值明显提高,且吸收频宽大幅增大。

但是无论是并联结构还是串联结构，都需要使用双层或多层微穿孔吸声板，这样会使吸声结构的成本很高，同时，为了实现这种串联结构或并联结构，必须采用与其对应的较为复杂的连接结构，这也会使工艺变得更加复杂，最终使吸声体的成本进一步被增高，这也就是为何微穿孔板的并联结构或串联结构没有被工程广泛使用的直接原因。

需要指出的是，在以往对微穿孔吸声结构的研究中，还没有出现串联结构与并联结构相结合的“混联结构”，这是原因，要实现混联结构势，必使吸声体的结构变得更加复杂，从而使吸声体的成本居高不下。

另外，申请人于2015年12月5日向国家知识产权局提交了一件申请号为2015109291613，名称为“聚合微粒吸声体”的发明专利，该聚合微粒吸声体的形状为板块状，其一侧表面为具有规则起伏的柱面，另一侧表面为平面或具有同样的规则起伏的柱面，且在聚合微粒吸声体中，设有与每个起伏对应的中空结构，基于对该种结构的独特理解和实际运用，申请人研究出了本发明的混联结构公路声屏障板。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种混联结构公路声屏障板，该种声屏障板具有非常良好的吸声性能，吸声频带宽，特别是具有较好的中、低频吸声性能，特别适用于公路噪声的吸收。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种混联结构公路声屏障板,包括底板，所述底板上设有混联结构吸声体，所述的混联结构吸声体采用微粒吸声体，所述的微粒吸声体包括微粒和粘结剂，粘结剂覆盖在微粒外表面形成粘结剂层，覆盖粘结剂后的微粒间的空隙形成吸声孔隙。

进一步地，所述底板为矩形板，所述的混联结构吸声体包括异型吸声体和矩形板吸声体，所述异型吸声体的横截面大致呈“M”形，所述的M形吸声体通过粘结剂与底板相连，M形吸声体与底板之间形成两个厚度不一的第一空腔，所述的矩形板吸声体与M形吸声体的背面紧贴，矩形板吸声体与M形吸声体之间形成三个厚度不一的第二空腔，矩形吸声体还通过一固定件将其固定在M形吸声体上。

进一步地，所述M形吸声体的高度为50-100mm，厚度为6-12mm，所述矩形板吸声体的厚度为6-12mm。

进一步地，所述的固定件包括分别位于所述底板两长边侧的左、右矩形盖板和分别位于底板两短边侧的前、后矩形盖板，所述的前、后、左、右盖板靠近矩形板吸声体一侧的长边端部均弯制有一个台阶，且所有台阶的内侧面均与矩形板吸声体的外表面紧贴，而前、后、左、右盖板靠近底板的一侧均与底板焊接固定。

进一步地，所述的矩形底板由钢铁材料制成，且在其两长边端部弯制有台阶，所述M形吸声体通过粘结剂与底板的台阶相连从而在二者之间形成一个第三空腔。

进一步地，沿着所述矩形底板的长度方向和宽度方向于矩形底板内侧分别设有至少一根均布的横筋和竖筋，所述横筋和竖筋的高度均与底板台阶的高度相同且在30-60mm之间。

进一步地，所述微粒采用镍渣、钢渣或其它炉渣，其目数为30-60目。

进一步地，所述粘结剂采用改性环氧树脂或改性硅树脂，其占所述微粒的质量比为3-10%。

进一步地，所述异型吸声体还可以为弓形吸声体或台阶形吸声体。

进一步地，所述左、右盖板上设置有沿声屏障板延伸方向的凹凸接合端面，所述凹凸接合端面的凸面为凸起的冲压面，所述凹凸接合端面的凹面为冲压槽面。

本发明的有益效果是：本发明的混联结构公路声屏障板不仅结构简单、制作方便、成本低，而且还具有非常良好的吸声性能，吸声频带宽，特别是具有较好的中、低频吸声性能，特别适用于公路噪声的吸收。

附图说明

图1是本发明的混联吸声结构原理图。

图2是本发明实施例1的结构示意图。

图3是图2的爆炸图。

图4是本发明实施例2的结构示意图。

图5是本发明实施例3的结构示意图。

图6是M形吸声体的结构示意图。

图7是弓形吸声体的结构示意图。

图8是台阶形吸声体的结构示意图。

图9是左盖板的结构示意图。

图10是右盖板的结构示意图。

图11是前盖板的结构示意图。

图12是后盖板的结构示意图。

图13是矩形板吸声体的结构示意图。

图14是本发明实施例4的结构示意图。

图15是本发明各实施例的综合实测吸声性能图。

图中标记为：1-底板，2-M形吸声体，3-矩形板吸声体，4-第一空腔，5-第二空腔，6-左盖板，7-右盖板，8-前盖板，9-后盖板，10-第三空腔，11-横筋，12-竖筋，13-弓形吸声体，14-台阶形吸声体，15-凸面，16-凹面，17-小吸声板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1至图14所示，本发明的混联结构公路声屏障板,包括一块由钢铁材料制成的矩形底板1，在所述矩形底板1的两长边端部弯制有台阶，沿着矩形底板1的长度方向和宽度方向于矩形底板1内侧分别设有一根横筋11和三根均布的竖筋12，所述横筋11和竖筋12的高度均与所述台阶的高度相同且在30-60mm之间，这样不仅可以增加底板1的刚度，还能为后述的异型吸声体与底板1相连并与底板之间形成第三空腔10（共振吸声腔）作好铺垫；然后在底板1具有台阶和横、竖筋的一侧布置至少一块横截面大致呈“M”形的异型吸声体（即M形吸声体2），显然，所述M形吸声体2的长度、宽度及块数均是由底板1的大小所决定的，M形吸声体2的左、右两端部及中部均通过粘结剂与底板1的两台阶及横筋11相连，从而使底板1与M形吸声体2之间构成两个厚度不一的第一空腔4（共振吸声腔），第一空腔4的厚度与M形吸声体2的高度一致，根据亥姆霍兹共振吸声理论，M形吸声体2的高度可选取50-100mm，即第一空腔4的厚度在0-50mm或0-100mm范围内变化，同时，由后述可知，本发明的M形吸声体2采用的是微粒吸声体，当其厚度为6-12mm之间时，其与第一空腔4匹配后，能获得较好的吸声性能，特别是中、低频吸声性能；之后再在M形吸声体2的背面布置一块大小与所述底板1相匹配的矩形板吸声体3，所述矩形吸声体3与M形吸声体2紧贴， M形吸声体2与矩形板吸声体3之间形成三个厚度不一的第二空腔5（共振吸声腔），从而使矩形底板1、M形吸声体2以及矩形板吸声体3之间构成混联吸声结构；同样，根据亥姆霍兹共振吸声理论及考虑到矩形板吸声体3与第二空腔5的匹配关系，矩形板吸声体3的厚度选取为6-12mm，这样可以获得较好的吸声性能，尤其是中、低频吸声性能；本发明所述的混联吸声结构是指：矩形板吸声体3置于M形吸声体2背面，而与每个第二空腔5相对应的M形吸声体2的斜面板部分可以看做是由与矩形板吸声体3相平行的若干块小吸声板17构成的，从而使矩形板吸声体3与若干块小吸声板17在垂直方向上构成了若干个双层串联吸声结构，同时，由于若干块小吸声板17还分别与矩形板吸声体3之间对应了不同厚度（图1中的D1-D7，仅示意作用）的第二空腔5，所以矩形板吸声体3还与若干块小吸声板17在水平方向上构成了若干个相互并联的吸声结构，同理，M形吸声体2与底板1之间也形成了该种混联吸声结构，由此构成本发明所称的混联吸声结构；显然，本发明的异型吸声体的形状还可以为弓形或台阶形等，只要能使其与底板1和矩形板吸声体3之间形成厚度不一的空腔即可，同理，矩形板吸声体3的形状也可以为其它形状，只要满足其与异型吸声体之间形成的空腔厚度不一即可，也即只要二者能与底板1之间构成混联吸声结构即可。

之后再采用固定件将矩形板吸声体3固定牢靠即可，本发明所使用的固定件包括分别位于矩形底板1两长边侧的左、右矩形盖板6,7和分别位于矩形底板1两短边侧的前、后矩形盖板8,9，所述的前、后、左、右盖板靠近矩形板吸声体3一侧的长边端部均弯制有一个台阶，且所有台阶的内侧面均与矩形板吸声体3的外表面紧贴，而前、后、左、右盖板靠近底板1的一侧均与底板1焊接固定，从而实现对矩形板吸声体3的固定。另外，本发明的M形吸声体2和矩形板吸声体3的相对位置可变，即矩形板吸声体3可以与底板1相连，M形吸声体2布置于矩形板吸声体3的背面，同样也能构成混联吸声结构。

为了方便地将声屏障板与声屏障板连接起来以构成公路声屏障，在所述左、右盖板6,7上设置有沿公路声屏障板延伸方向的凹凸接合端面，所述凹凸接合端面的凸面15为凸起的冲压面，所述凹凸接合端面的凹面16为冲压槽面。

本发明的异型吸声体和矩形板吸声体3均采用的是微粒吸声体，该种微粒吸声体的制作方法与申请人前期已经向中国国家知识产权局提交了申请号为2014103477351的发明专利所使用的方法相同，即本发明的异型吸声体和矩形板吸声体3均包括微粒和粘结剂，粘结剂覆盖在微粒外表面形成粘结剂层，覆盖粘结剂后的微粒间的空隙形成吸声孔隙，所述微粒采用镍渣、钢渣或其它炉渣，其目数为30-60目，所述粘结剂采用改性环氧树脂或改性硅树脂，其占微粒的质量比为3-10%。

首先，本发明的混联结构吸声体采用的是微粒吸声体，除了通过使用价格低廉的材料制成微粒吸声体以大大降低声屏障板的制造成本外，其本身也具备了非常良好的吸声性能，再加上本发明的M形吸声体2与矩形板吸声体3构成了混联吸声结构，既在垂直方向上构成了串联吸声结构，即矩形板吸声体3与M形吸声体2以及M形吸声体2与底板1之间在垂直方向上构成了若干个双层串联吸声结构，从而使混联结构吸声体的吸声性能和吸声频带得到了增强，又在水平方向上构成了并联吸声结构，即矩形板吸声体3与M形吸声体2以及M形吸声体与底板1之间在水平方向上构成了若干个并联吸声结构，所以进一步增加了混联吸声体的吸声频带，而且经过发明人长期多次试验发现，该种混联吸声结构具有很宽的吸声频带，尤其是具有很好的中低频吸声性能，能很好地吸收公路交通噪声；其次，将底板1的两长边端部弯制成台阶，也是为了增加M形吸声体2与底板1之间的共振吸声腔厚度，从而增加整个公路声屏障板的吸声性能和吸声频带；再者，本发明的双层混联吸声结构的连接结构十分简单，M形吸声体2+矩形板吸声体3的混联结构使得M形吸声体2成为矩形板吸声体3的安装支点，避免了因单纯实现两层吸声体之间的连接而需设计较为复杂的连接结构，进一步降低了声屏障板的制造成本；最后，本发明使用的微粒为镍渣、钢渣或其它炉渣，实现了废旧资源的再利用，变废为宝。

实施例1：

如图2所示，选用30-40目的镍渣与改性环氧树脂制作成8mm厚的M形吸声体2和8mm厚的矩形板吸声体3，且M形吸声体2的高度为60mm，然后将矩形底板1的两长边端部弯制成台阶，并在底板1内侧布置一根横筋11和三根竖筋12，所述台阶、横筋11及竖筋12的高度均为40mm，之后将M形吸声体2通过粘结剂与底板1相连，最后通过前、后、左、右盖板将矩形板吸声体3固定在M形吸声体2背面，从而构成一个完整的公路声屏障板。

实施例2：

如图4所示，选用40-50目的镍渣与改性环氧树脂制作成10mm厚的弓形吸声体13和10mm厚的矩形板吸声体3，且弓形吸声体13的高度为70mm，然后将矩形底板1的两长边端部弯制成台阶，并在底板1内侧布置一根横筋11和三根竖筋12，所述台阶、横筋11及竖筋12的高度均为50mm，之后将弓形吸声体13通过粘结剂与底板1相连，最后通过前、后、左、右盖板将矩形板吸声体3固定在弓形吸声体13背面，从而构成一个完整的公路声屏障板。

实施例3：

如图5所示，选用50-60目的镍渣与改性环氧树脂制作成12mm厚的台阶形吸声体14和12mm厚的矩形板吸声体3，且台阶形吸声体14的高度为80mm，然后将矩形底板1的两长边端部弯制成台阶，并在底板1内侧布置一根横筋11和三根竖筋12，所述台阶、横筋11及竖筋12的高度均为60mm，之后将台阶形吸声体14通过粘结剂与底板1相连，最后通过前、后、左、右盖板将矩形板吸声体3固定在台阶形吸声体14背面，从而构成一个完整的公路声屏障板。

实施例4：

如图14所示，选用30-40目的镍渣与改性环氧树脂制作成10mm厚的M形吸声体2和10mm厚的矩形板吸声体3，且M形吸声体2的高度为60mm，然后将矩形底板1的两长边端部弯制成台阶，并在底板1内侧布置一根横筋11和三根竖筋12，所述台阶、横筋11及竖筋12的高度均为50mm，之后将矩形吸声体3通过粘结剂与底板1相连，最后通过盖板将M形板吸声体2固定在矩形吸声体3背面，从而构成一个完整的公路声屏障板。

上述4个实施例的综合实测吸声性能见图15，由图15可知本发明的混联结构公路声屏障板具有非常良好的吸声性能，吸声频带也很宽，尤其是中、低频吸声性能较佳，所以特别适合用于公路噪声的吸收。

Claims (10)

1.一种混联结构公路声屏障板,其特征在于：包括底板(1)，所述底板（1）上设有混联结构吸声体，所述的混联结构吸声体采用微粒吸声体，所述的微粒吸声体包括微粒和粘结剂，粘结剂覆盖在微粒外表面形成粘结剂层，覆盖粘结剂后的微粒间的空隙形成吸声孔隙，所述的混联结构吸声体包括异型吸声体和矩形板吸声体（3），异型吸声体的形状使其与底板（1）和矩形板吸声体（3）之间形成厚度不一的空腔。

2.如权利要求1所述的混联结构公路声屏障板，其特征在于：所述底板（1）为矩形板，所述异型吸声体的横截面大致呈“M”形，所述的M形吸声体（2）通过粘结剂与底板（1）相连，M形吸声体（2）与底板（1）之间形成两个厚度不一的第一空腔（4），所述的矩形板吸声体（3）与M形吸声体（2）的背面紧贴，矩形板吸声体（3）与M形吸声体（2）之间形成三个厚度不一的第二空腔（5），矩形吸声体（3）还通过一固定件将其固定在M形吸声体（2）上。

3.如权利要求2所述的混联结构公路声屏障板，其特征在于：所述M形吸声体（2）的高度为50-100mm，厚度为6-12mm，所述矩形板吸声体（3）的厚度为6-12mm。

4.如权利要求3所述的混联结构公路声屏障板，其特征在于：所述的固定件包括分别位于所述底板（1）两长边侧的左、右矩形盖板（6,7）和分别位于底板（1）两短边侧的前、后矩形盖板（8,9），所述的前、后、左、右盖板靠近矩形板吸声体（3）一侧的长边端部均弯制有一个台阶，且所有台阶的内侧面均与矩形板吸声体（3）的外表面紧贴，而前、后、左、右盖板靠近底板（1）的一侧均与底板（1）焊接固定。

5.如权利要求2至4中任一项所述的混联结构公路声屏障板，其特征在于：所述的矩形底板（1）由钢铁材料制成，且在其两长边端部弯制有台阶，所述M形吸声体（2）通过粘结剂与底板（1）的台阶相连从而在二者之间形成一个第三空腔（10）。

6.如权利要求5所述的混联结构公路声屏障板，其特征在于：沿着所述矩形底板（1）的长度方向和宽度方向于矩形底板（1）内侧分别设有至少一根均布的横筋（11）和竖筋（12），所述横筋（11）和竖筋（12）的高度均与底板台阶的高度相同且在30-60mm之间。

7.如权利要求1所述的混联结构公路声屏障板，其特征在于：所述微粒采用镍渣、钢渣或其它炉渣，其目数为30-60目。

8.如权利要求7所述的混联结构公路声屏障板，其特征在于：所述粘结剂采用改性环氧树脂或改性硅树脂，其占所述微粒的质量比为3-10%。

9.如权利要求2所述的混联结构公路声屏障板，其特征在于：所述异型吸声体还可以为弓形吸声体（13）或台阶形吸声体（14）。

10.如权利要求4所述的混联结构公路声屏障板，其特征在于：所述左、右矩形盖板（6,7）上设置有沿声屏障板延伸方向的凹凸接合端面，所述凹凸接合端面的凸面（15）为凸起的冲压面，所述凹凸接合端面的凹面（16）为冲压槽面。