CN108342999A - 一种用于高架桥的环保降噪装置 - Google Patents

Abstract

本实发明公开了一种用于高架桥的环保降噪装置，所述的降噪装置的第一层为蓬松状珍珠岩，第二层为微孔层，以增强声音通透性，第三层为吸音层，其内可以填充吸音材料，提高降噪效果，使噪音被吸音材料充分吸收，第四层为传递震荡层，消除共振，有效降低噪音的传播，其包含有废纺织纤维板，第五层为隔音层，其内可填充隔音材料，进一步提高降噪效果，第六层为水泥结实面，底层设有加强钢筋网板，以提高降噪装置的整体强度和耐用性，降噪装置为一次成型体；提供一种同时具有吸引和隔音功能，并能消除共振的降噪装置，具有降噪效果好，造价低，环保等特点。

Description

一种用于高架桥的环保降噪装置

技术领域

本发明涉及降噪材料及声环境工程技术领域，具体为一种便用于高架桥的环保降噪装置。

背景技术

随着我国城市化的深入，城市建设中有很多公路和高架桥都是建设在居民楼的旁边，施工的噪音以及交通车辆的噪音严重干扰了居民的正常生活，建筑噪音以及交通噪音会对人体产生危害，导致烦躁、失眠、神经衰弱、脾气暴躁等问题，严重影响人们的工作和学习，因此，控制和消除噪声对环境的污染和对人们生活、工作的骚扰显得尤其重要。

为了降低交通噪音以及建筑噪音对居民的干扰，在高架桥两旁以及建筑工地周围设置一些板材来阻隔噪音，以降低交通或建筑噪声对周围居民生活的干扰，目前板材多选用铝合金、铝箔板封装吸引材料制成，吸音、隔音效果有限，造价偏高，易腐蚀。选用适当的材料对建筑物进行吸音和隔音处理是建筑物噪音控制工程中最常用的基本措施，由于对噪音控制缺乏深入的了解，“吸音”和“隔音”常被混淆，玻璃棉、岩矿棉一类具有良好吸音性能但隔音效果极差的材料会被称为“隔音材料”，也有一些以织物纤维为材料制成的吸音板被命名为“板材”并用以解决建筑物的隔音问题，为了合理的使用材料，提高建筑物的噪音控制效果，对“吸音”和“隔音”有必要进行深入有效的了解。

吸音材料对于入射声能的反射很小，就是声能容易进入和透过这种材料，吸音材料的材料应该是多孔、疏松和透气的，也就是典型的多孔性吸音材料，在工艺上通常是用纤维状、颗粒状或发泡材料以形成多孔性结构，结构特征是材料中具有大量的、互相贯通的、从表及里的微孔，即具有一定的透气性，当声波入射到多孔材料表面时，引起微孔中的空气振动，由于摩擦阻力和空气的粘滞阻力以及热导作用，将相当一部分声能转化为热能，从而期吸音作用。

隔音材料是减弱投射声能，阻挡声音的传播，它的材质一般是重而密实的，如钢板、铅板、砖墙等材料，隔音材料要求要求是密实无空隙或缝隙，具有较大的重量，鉴于其材料密实，难于吸收和透过声能，而是反射声能，因此，其吸音效果差。

吸音材料如单独使用可以吸收和降低声源，但不能有效的隔绝噪音，当吸音材料和隔音材料组合使用，或者吸音材料作为隔音材料的构造的一部分，则表现为隔音结构隔音量的提高。

消声隔音板是声源和接收者之间插入，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的一种设施。消声隔音板按类可分为隔声型、吸声型和二者混合型，目前常用的是吸声和隔声混合型。消声隔音板按形式又可分为弧形和直平形两种基本形式，每种形式又可分为多种结构形式。

吸音，对同一个空间，改变室内声场的特性。吸音的主要作用是吸收室内的混响声，对直达声不起作用，也就是说吸音可提高音质，但对降噪能力效果不好；且吸音材料是以多孔、疏散的材质，隔音则是以密质为主的；

隔音，相对两个空间的，隔音的主要作用就是隔断声音从一个空间到另一个空间，防止噪声的干扰。隔音材料材质的具体要求是：密实无孔隙、有较大的重量.

但是一般在进行降噪处理时都是吸、隔音相结合来治理，即运用隔音隔断外来的噪声及室内噪声传于外面，再用吸音调解室内的混响声.建筑物的围护结构如墙体、门、窗、楼板及屋顶的隔音，直接涉及户外交通、施工以及邻居生活噪声的传入和工厂生产设备噪声、机房以及迪斯科舞厅等室内高噪声的向外传播影响周围环境。因此，建筑隔音材料是获得安静声环境的技术保证，室内低的环境噪声也是室内良好音质的基本条件，隔音就是降低从声源到目的地的声压级水平.从能动性角度看，隔音措施分为主动和被动两种；但常采用的是被动方法----即使声能转化为另一种形式的能量消耗掉。

中国专利CN203782911U公开了一种施工通道轻质防噪隔音板，包括多孔植物纤维板与多孔植物陶瓷吸音板通过密封胶连接，多孔高温陶瓷吸音板与轻质蜂窝冲孔板通过密封胶连接，多孔植物纤维板、多孔高温陶瓷吸音板、轻质蜂窝冲孔板具有一组相同阵列排布的消音孔。所述的消音孔为口小腔大的孔，施工通道钢管通过紧固件与多孔植物纤维板、多孔高温陶瓷吸音板、轻质蜂窝冲孔板连接，这种轻质防噪隔音板吸收噪音，降低噪音污染，由于加入了密封胶安装时只需要紧固件与施工通道钢管连接，节约时间，由于使用了高温陶瓷吸音板具有很强的防火性能。

中国专利CN204311369U公开了一种新型高架桥隔声屏障,包括隔音路基，设置在隔音路基上的多个支撑柱，且相邻的支撑柱之间依次设置有第一隔声屏障板透明屏体及第二隔声屏障板，且第一隔声屏障板、透明屏体及第二隔声屏障板的一侧贴附有第一PUF吸声层；其中第二隔声屏障板的顶部斜置有L型隔音屏，L形隔音屏的凹陷方向朝向第一PUF吸声层的设置方向，且L型隔音屏的凹陷侧设置有第二PUF吸声层。本发明的有益效果是：通过在屏障板路面一侧附上吸声材料，将有效吸收交通噪音，减少对底层周围居民的影响，通过在隔音屏上部设置一种弯曲的超强吸声材料，一方面声音对高层的传播，改变声音向高层的传播，改善了隔音效果。

中国专利CN2536674Y公开了一种高级铅塑隔音板，其特征在于：有成组的有序排列的空心铅板圆球，在各空心铅板圆球之间及周围填充有橡、塑材料，并联合构成板状。优点是：结构新型独特、应用领域广、有十分良好的防护和隔音效果，能有效的防止噪音污染。

传统的建筑通道隔音板并不能有效的解决上述问题，主要存在隔音效果差，不能有效的隔断和吸收噪音，安装复杂，安装费用高，不够防火。为了合理的选用材料，提高建筑物吸音和隔音处理的效果，急需一种隔音和吸音功能强，降噪效果好，造价低的材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时具有吸引和隔音功能，并能消除共振的降噪装置，具有降噪效果好，造价低，环保等效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：所述的降噪装置的第一层为蓬松状珍珠岩，第二层为微孔层，以增强声音通透性，第三层为吸音层，其内可以填充吸音材料，提高降噪效果，使噪音被吸音材料充分吸收，第四层为传递震荡层，消除共振，有效降低噪音的传播，其包含有废纺织纤维板，第五层为隔音层，其内可填充隔音材料，进一步提高降噪效果，第六层为水泥结实面，底层设有加强钢筋网板，以提高降噪装置的整体强度和耐用性，降噪装置为一次成型体。

进一步的，降噪装置的各层之间采用耐水性树脂为粘结固定。

进一步的，每层自身的厚度要求厚薄均匀，各层之间的厚度相互比例可根据需要确定，本实施例中，第一层：第二层：第三层：第四层：第五层：第六层：底层比例基本为1.5:1:2:2:2：1.5:1.5。

进一步的，在吸音层内填充有纤维状、颗粒状或发泡材料以形成多孔性结构的吸音材料，包含玻璃棉、聚酯纤维棉隔音棉、离心玻璃棉、岩棉、矿棉、植物纤维中的一种或其混合物。

进一步的，在吸音层内填充有玻璃纤维复合吸音材料，该玻璃纤维复合吸音材料是由玻璃纤维为框架，框架内填充吸音棉，使用耐水性树脂将吸音棉粘结在框架内。具有吸音效果好，耐腐蚀性，耐久性，成本低，重量轻，强度高等优点。

进一步的，在吸音层内填充有泡沫陶瓷。其由30％的SiO₂，3％的AL₂O₃， 60％的CaO以及7％的MgO组成，其中含量百分比均为重量比。具有上述含量百分比的泡沫陶瓷具有吸音效果高，制造成本低廉的效果。

进一步的，在传递震荡层内好包含有树脂组合物，该树脂组合物包含含氯热塑性树脂以及氯化石蜡。该树脂组合物为高阻尼材料，具有高减振性和高吸音性。

进一步的，在隔音层内填充有重而密实的隔音材料，包括钢实心砖块、钢筋混泥土墙、木板、石膏板、铁板、隔音毡、纤维板中的一种或其组合件。

进一步的，降噪装置的板体可由水泥、珍珠岩、陶粒等轻质材料制成。

进一步的，根据临界吻合频率计算公式：

式中ρ、σ、e分别为隔层材料的密度、泊松比和杨氏模量，h 是隔层厚度。同一种材料，由于面密度不同，其隔音量存在比较大的变化。隔音量遵循质量定律原则，就是隔音材料的单位密集面密度越大，隔音量就越大，面密度与隔音量成正比关系，

进一步的，根据质量定律，频率降低一半，传递损失要降6db；而要提高隔音效果时，质量增加一倍，传递损失增加6db。在这一定律支配下，若要显著地提高隔音能力，单靠增加隔层的质量，例如增加墙的厚度，显然不能行之有效，有时甚至是不可能的，如航空器上的隔音结构。这时解决的途径主要是采用双层以至多层隔音结构。

双层隔音结构，单位面积质量分别为m1、m2，中间空气层厚度为l。双层结构的传递损失可以进行理论计算，结果比较复杂，在不同频率范围可以得到不同的简化表示，这里只作定性介绍。

两个隔层与中间空气层组成一个共振系统，共振频率为fr(m的单位为kg/m2)：

fr＝60/(m1m2*L/(m1+m2))^1/2

在此共振频率附近，隔音效果大为降低。不过对于重墙来说，此频率已低于可闻频率范围。双层隔音结构显著地提高了隔音效能。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明同时运用吸音和隔音原理，采用复合结构，隔音效果极为显著；

2、本发明降噪装置的板材的板面呈蓬松状，可将声波吸收减弱；

3、本发明降噪装置的板材为一体结构，板体结实，整体安装方便使用、不易损坏，间隔设置空腔既可以吸收消除噪音，有使复合板具有相当的强度和质量轻等优点。

4、本发明板材可由水泥，珍珠岩、陶粒等轻质材料制成，材料来源广泛，造价低，能够极大地降低成本，节约资金。

附图说明

图1为现有的消音板材的结构示意图。

图2为本发明结构示意图；

在图2中：1珍珠岩层、2微孔层、3吸音层、4传递震荡层、5隔音层、6水泥结实面层、7钢筋网板层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参见附图1-2，所述的降噪装置的第一层为蓬松状珍珠岩1，第二层为微孔层2，以增强声音通透性，第三层为吸音层3，其内可以填充吸音材料，提高降噪效果，使噪音被吸音材料充分吸收，第四层为传递震荡层4，消除共振，有效降低噪音的传播，其包含有废纺织纤维板，第五层为隔音层5，其内可填充隔音材料，进一步提高降噪效果，第六层为水泥结实面6，底层设有加强钢筋网板7，以提高降噪装置的整体强度和耐用性，降噪装置为一次成型体；本发明的降噪装置可由水泥，珍珠岩、陶粒等轻质材料制成，造价低廉，材料来源广泛。由于第四层采用了废纤维纺织板，可以使废料得到再次利用，在降低成本的同时，减少了环境的污染，

降噪装置的各层之间采用耐水性树脂为粘结固定。

每层自身的厚度要求厚薄均匀，各层之间的厚度相互比例可根据需要确定，本实施例中，第一层：第二层：第三层：第四层：第五层：第六层：底层比例基本为1.5:1:2:2:2：1.5:1.5。

在吸音层内填充有纤维状、颗粒状或发泡材料以形成多孔性结构的吸音材料，包含玻璃棉、聚酯纤维棉隔音棉、离心玻璃棉、岩棉、矿棉、植物纤维中的一种或其混合物。

纤维多孔吸音材料，如聚酯纤维棉隔音棉、离心玻璃棉、岩棉、矿棉、植物纤维喷涂等，隔音机理是材料内部有大量微小的连通的孔隙，声波沿着这些孔隙可以深入材料内部，与材料发生摩擦作用将声能转化为热能。多孔吸音材料的吸音特性是随着频率的增高隔音系数逐渐增大，这意味着低频吸收没有高频吸收好。多孔材料吸音的必要条件是：材料有大量空隙，空隙之间互相连通，孔隙深入材料内部。错误认识之一是认为表面粗糙的材料具有隔音性能，其实不然，例如拉毛水泥、表面凸凹的石才基本不具有吸音能力。错误认识之二是认为材料内部具有大量孔洞的材料，如聚苯、聚乙烯、闭孔聚氨脂等，具有良好的吸音性能，事实上，这些材料由于内部孔洞没有连通性，声波不能深入材料内部振动摩擦，因此吸音系数很小。

在传递震荡层内好包含有树脂组合物，该树脂组合物包含含氯热塑性树脂以及氯化石蜡。该树脂组合物为高阻尼材料，具有高减振性和高吸音性。

在隔音层内填充有重而密实的隔音材料，包括钢实心砖块、钢筋混泥土墙、木板、石膏板、铁板、隔音毡、纤维板中的一种或其组合件。

作为吸音层填充的另一实施例，在吸音层内填充有玻璃纤维复合吸音材料，该玻璃纤维复合吸音材料是由玻璃纤维为框架，框架内填充吸音棉，使用耐水性树脂将吸音棉粘结在框架内。具有吸音效果好，耐腐蚀性，耐久性，成本低，重量轻，强度高等优点。

作为吸音层填充的第三实施例，在吸音层内填充有泡沫陶瓷。其由 30％的SiO₂，3％的AL₂O₃，60％的CaO以及7％的MgO组成，其中含量百分比均为重量比。具有上述含量百分比的泡沫陶瓷具有吸音效果高，制造成本低廉的效果。

同一种材料，由于面密度不同，其隔音量存在比较大的变化。隔音量遵循质量定律原则，就是隔音材料的单位密集面密度越大，隔音量就越大，面密度与隔音量成正比关系。

隔音材料在物理上有一定弹性，当声波入射时便激发振动在隔层内传播。当声波不是垂直入射，而是与隔层呈一角度θ入射时，声波波前依次到达隔层表面，而先到隔层的声波激发隔层内弯曲振动波沿隔层横向传播，若弯曲波传播速度与空气中声波渐次到达隔层表面的行进速度一致时，声波便加强弯曲波的振动，这一现象称吻合效应，这时候板就非常“顺从”地跟随入射声波弯曲，使入射声能大量透射到另一侧去。这时弯曲波振动的辐度特别大，并向另一面空气中辐射声波的能量也特别大，从而降低隔音效果。

当入射角＝π/2时，可得到发生吻合效应的最低频率即“吻合临界频率fc”；当f>fc，某个入射声频率总跟某个入射角对应，产生吻合效应。当入射角为0时，板面上各点振动情况相同，板不发生弯曲振动，只有和声波传播方向一致的纵振动。

临界吻合频率计算公式：

式中ρ、σ、e分别为隔层材料的密度、泊松比和杨氏模量，h 是隔层厚度。任意吻合频率fc与声波入射角θ有关。在大多数房间中的声场都接近于混响声场，到达隔层的入射角从0°到90°都有可能，因此吻合频率出现在从掠入射(θ＝90°)的fc开始的一个频率范围，也就是说吻合效应使某一频率范围的隔音效果变差。一般这一频率范围发生在中高频。从质量定律知道，中高频隔音量较大。

根据质量定律，频率降低一半，传递损失要降6db；而要提高隔音效果时，质量增加一倍，传递损失增加6db。在这一定律支配下，若要显著地提高隔音能力，单靠增加隔层的质量，例如增加墙的厚度，显然不能行之有效，有时甚至是不可能的，如航空器上的隔音结构。这时解决的途径主要是采用双层以至多层隔音结构。

双层隔音结构，单位面积质量分别为m1、m2，中间空气层厚度为l。双层结构的传递损失可以进行理论计算，结果比较复杂，在不同频率范围可以得到不同的简化表示，这里只作定性介绍。

两个隔层与中间空气层组成一个共振系统，共振频率为fr(m的单位为kg/m²,L的单位为m)：

fr＝60/(m1m2*L/(m1+m2))^1/2,

在此共振频率附近，隔音效果大为降低。不过对于重墙来说，此频率已低于可闻频率范围。例如m1为半砖墙250kg/m2，m2为一砖墙500kg/m2，空气层厚度0至5m，这时共振频率在7hz左右。

对于轻结构双层隔音，共振频率可能落在可闻频率范围内，例如两层铝板分别为5至2kg/m²和2至6kg/m²，中间空气层5cm，可计算出共振频率约为200hz。这时应在两板间填塞阻尼材料，以抑制板的振动。一般若用薄钢板做双层隔音结构时，钢板上都涂好阻尼层来抑制钢板的振动。双层隔音结构显著地提高了隔音效能。

对于隔墙隔音存在一个普遍的规律，即材料越重(面密度，或单位面积质量越大)隔音效果越好。对于单层密致匀实墙，面密度每增加一倍，隔音量在理论上增加6dB,这种规律即为质量定律。对于双层的纸面石膏板墙，质量定律发挥着重要作用，即增加板的层数或厚度都可以获得隔音量的提高。由于龙骨双层墙系统声频振动形式非常复杂，故质量定律的体现要比单纯的单层墙复杂。

任何隔墙都存在固有的共振频率,当声波的频率和墙的共振频率一致时，墙体整体产生共振，该频率的隔音量将大大下降。一般地，墙体越厚重，共振频率越低，吻合效应的因素比较复杂，不但与材料的面密度有关，还和材料的弹性模量、厚度、泊松比等条件有关。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种用于高架桥的环保降噪装置，所述的降噪装置包括多层结构的板材，所述板材的第一层为蓬松状珍珠岩；第二层为微孔层；第三层为吸音层，其内可以填充吸音材料；第四层为传递震荡层，其包含有废纺织纤维板；第五层为隔音层，其内可填充隔音材料；第六层为水泥结实面，底层设有加强钢筋网板；降噪装置多层板材为一次成型体。

2.根据权利要求1所述的一种用于高架桥的环保降噪装置，其特征在于：每层自身的厚度要求厚薄均匀，各层之间的厚度相互比例为第一层：第二层：第三层：第四层：第五层：第六层：底层比例基本为1.5:1:2:2:2:1.5:1.5。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种用于高架桥的环保降噪装置，其特征在于：在吸音层内填充有纤维状、颗粒状或发泡材料以形成多孔性结构的吸音材料，包含玻璃棉、聚酯纤维棉隔音棉、离心玻璃棉、岩棉、矿棉、植物纤维中的一种或其混合物。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于高架桥的环保降噪装置，其特征在于：在吸音层内填充有玻璃纤维复合吸音材料，该玻璃纤维复合吸音材料是由玻璃纤维为框架，框架内填充吸音棉，使用耐水性树脂将吸音棉粘结在框架内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种用于高架桥的环保降噪装置，其特征在于：该降噪装置的隔音效果满足临界吻合频率计算公式：

式中ρ、σ、e分别为隔层材料的密度、泊松比和杨氏模量，h是隔层厚度。