CN110172931A - 组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及吸声屏障技术领域，公开了一种组合式超高强混凝土‑微孔陶瓷复合声屏障及其制造方法，组合式超高强混凝土‑微孔陶瓷复合声屏障包括包括混凝土基础、立柱和设置于两个相邻立柱之间的吸隔声单元板。本发明的吸隔声单元板兼具隔声性能和吸声性能，且微孔陶瓷吸声板的孔径由靠近背板一侧向靠近道路形成面一侧逐渐减小，能实现对不同频率噪声的分频治理；超高强混凝土与微孔陶瓷吸声板采用一体化成型的生产工艺，两种材料无需二次组装配合即形成具有吸隔声功能的统一整体，稳定性较好；在安装施工时无需大型机械吊装设备，节约了成本，提高了效率，同时对已建成道路声屏障可进行快速安装，对交通行车影响较小。
Description
技术领域
本发明涉及吸声屏障技术领域，具体涉及一种组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合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，分为铝纤维吸声板、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。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，具有非常好的吸声性能，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，特别适用于道路、铁路、城市高架铁路、轻轨交通以及厂区围墙等的降噪使用。
现有的路用声屏障有将隔声板或吸声板单独使用的，也有将隔声板和吸声板叠合在一起使用，起到更好的吸、隔声作用；但现有的声屏障无法起到对不同频率的噪声进行分频治理，且采用简单的叠合的方式，需要在各自成型后，进行多次组装，组装过程需要对齐、涂胶、加压粘合，工作量较大，组装出来的复合声屏障稳定性较差。而且大部分整体成型的声屏障由于体积较大，需要在施工现场制作或进行吊装，对于已建成的道路交通影响较大。
发明内容
基于以上问题，本发明提供一种组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障及其制造方法，兼具隔声性能和吸声性能，且能实现对不同频率噪声的分频治理；超高强混凝土与微孔陶瓷吸声板采用一体化成型的生产工艺，两种材料无需二次组装配合即形成具有吸隔声功能的统一整体，稳定性较好；在安装施工时无需大型机械吊装设备，节约了成本，提高了效率，同时对已建成道路声屏障可进行快速安装，对交通行车影响较小。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障，包括设置于道路两侧并沿道路延伸方向的混凝土基础，和多个竖直且间隔安装于每侧混凝土基础上的立柱，每侧混凝土基础上的两个相邻立柱之间设置有声屏障，声屏障主要由多个吸隔声单元板排列而成；吸隔声单元板包括背板和设置于朝向道路行车面的背板一侧的表面上的微孔陶瓷吸声板，微孔陶瓷吸声板的孔径由靠近背板一侧向靠近道路形成面一侧逐渐减小，背板由超高强混凝土制得。
进一步地，吸隔声单元板沿道路延伸方向的长度包括至少两种尺寸规格，每侧混凝土基础上的两个相邻立柱之间的间距等于吸隔声单元板长度尺寸的公倍数。
进一步地，每个吸隔声单元板沿道路延伸方向的两个侧面上分别设置有相匹配的第一卡头和第一卡槽，每两个相邻的吸隔声单元板沿道路延伸方向的两个侧面通过第一卡槽和第一卡头卡接。
进一步地，第一卡槽和第一卡头沿吸隔声单元板的竖直侧面设置，立柱沿道路延伸方向的两个侧面上分别设置有与第一卡头和第一卡槽相匹配的卡头和卡槽。
进一步地，每个吸隔声单元板在底面设置有第二卡头，每个吸隔声单元板在顶面设置有与第二卡头相匹配的第二卡槽，每两个相邻的吸隔声单元板沿道路竖直方向通过第二卡头和第二卡槽卡接。
进一步地，声屏障的顶部设置有混凝土压顶，混凝土压顶的底面设置有与第二卡槽相匹配的卡头；混凝土基础的顶面设置有与第二卡头相匹配的卡槽。
进一步地，微孔陶瓷吸声板内设有空腔。
为解决以上技术问题，本发明还提供了组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障的其制造方法，包括如下步骤：
S1：按照吸隔声单元板的设计形状、尺寸制作模具；
S2：按照满足背板的设计强度及厚度的配合比拌制超高强混凝土，将超高强混凝土拌合料浇筑在模具内，并对模具加以振动，使超高强混凝土拌合料在模具底部均匀摊开；
S3：将不同孔径的微孔陶瓷颗粒预处理后，分别加入胶结剂搅拌混合均匀，并分层摊铺在超高强混凝土拌合料的表面，其中下层微孔陶瓷颗粒的孔径大于上层微孔陶瓷颗粒的孔径；
S4：超高强混凝土、多层微孔陶瓷颗粒分别浇筑完成后振动压制成型，形成一个整体的吸隔声单元板，然后脱模养护；
S5：用混凝土浇筑立柱，在道路两侧浇筑混凝土基础，并在混凝土基础上间隔预留立柱的安装槽；
S6：待混凝土基础及立柱养护至达到要求强度后，在混凝土基础上进行立柱的安装，并在同侧混凝土基础上的两个相邻立柱之间安装吸隔声单元板。
进一步地，步骤S1中吸隔声单元板的模具制作时，预留第一卡头和第一卡槽的位置，在吸隔声单元板上、下表面对应的位置预留第二卡头和第二卡槽。
进一步地，步骤S1中吸隔声单元板的模具制作时，在模具内微孔陶瓷吸声板对应的位置设置用于形成空腔的模具条，并在吸隔声单元板浇筑前对模具内表面涂刷脱模剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障，吸隔声单元板兼具隔声性能和吸声性能，且微孔陶瓷吸声板的孔径由靠近背板一侧向靠近道路形成面一侧逐渐减小，能实现对不同频率噪声的分频治理；超高强混凝土与微孔陶瓷吸声板采用一体化成型的生产工艺，两种材料无需二次组装配合即形成具有吸隔声功能的统一整体，稳定性较好；且在安装施工时无需大型机械吊装设备，节约了成本，提高了效率，同时对已建成道路声屏障可进行快速安装，对交通行车影响较小。
附图说明
图1为实施例1和2中组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障的正视图；
图2为图1中剖面A-A的结构示意图；
图3为图1中剖面B-B的结构示意图；
图4为实施例1和2中一个隔吸声单元板沿水平面剖开后的结构示意图；
图5为实施例1和2中一个隔吸声单元板沿竖直平面剖开后的结构示意图；
其中：1、混凝土基础；2、立柱；3、吸隔声单元板；4、背板；5、微孔陶瓷吸声板；6、第一卡头；7、第一卡槽；8、第二卡头；9、第二卡槽；10、混凝土压顶；11、空腔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
参见图1-4，组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障，包括设置于道路两侧并沿道路延伸方向的混凝土基础1，和多个竖直且间隔安装于每侧混凝土基础1上的立柱2，每侧混凝土基础1上的两个相邻立柱2之间设置有声屏障，声屏障主要由多个吸隔声单元板3排列而成；吸隔声单元板3包括背板4和设置于朝向道路行车面的背板4一侧的表面上的微孔陶瓷吸声板5，微孔陶瓷吸声板5的孔径由靠近背板4一侧向靠近道路形成面一侧逐渐减小，背板4由超高强混凝土制得。
在本实施例中，道路两侧的混凝土基础1通过现浇或预制的方式制作，成型前预留用于安装立柱2的安装槽，立柱2安装于安装槽内，便于立柱2的快速安装；多个吸隔声单元板3安装于同侧混凝土基础1上的立柱2之间，并进行多层排列，安装过程中保证带有微孔陶瓷吸声板5的一侧面向道路行车面。道路中间有车辆通过时，传递至两侧的微孔陶瓷吸声板5的噪声在微孔陶瓷的微孔内被吸收或进行多次反射，振动能量逐渐减弱，达到吸声降噪的目的，且微孔陶瓷吸声板5的孔径由靠近背板4一侧向靠近道路形成面一侧逐渐减小，能实现对不同频率噪声的分频治理；传递出微孔陶瓷板的噪声在超高强混凝土制得的背板4上被阻隔，起隔声降噪作用。本发明的吸隔声单元板3兼具隔声性能和吸声性能，超高强混凝土背板4与微孔陶瓷吸声板5采用一体化成型的生产工艺，两种材料无需二次组装配合即形成具有吸隔声功能的统一整体，稳定性较好；且在安装施工时无需大型机械吊装设备，节约了成本，提高了效率，同时对已建成道路声屏障可进行快速安装，对交通行车影响较小。
工程上为保证结构稳定，纵向相邻的吸隔声单元板3之间需要进行错缝对接，若吸隔声单元板3只采用一种长度规格，则需要对吸隔声单元板3进行切割，操作较为繁琐；吸隔声单元板3沿道路延伸方向的长度包括至少两种尺寸规格，每侧混凝土基础1上的两个相邻立柱2之间的间距等于吸隔声单元板3长度尺寸的公倍数，可以满足两相邻层之间的吸隔声单元板3的对接面自然错缝，无需进行二次切割，施工方便，安装速度快。
每个吸隔声单元板3沿道路延伸方向的两个侧面上分别设置有相匹配的第一卡头6和第一卡槽7，每两个相邻的吸隔声单元板3沿道路延伸方向的两个侧面通过第一卡槽7和第一卡头6卡接。多个吸隔声单元板3安装于同侧混凝土基础1上的立柱2之间，且通过第一卡槽7的第一卡头6依次卡接；第一卡槽7和第一卡头6沿吸隔声单元板3对的竖直侧面设置，可以减少两个相邻复合声屏障之间的横向缝隙，进一步保证组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障的吸隔声效果。立柱2沿道路延伸方向的两个侧面上分别设置有与第一卡头6和第一卡槽7相匹配的卡头和卡槽，便于吸隔声单元板3的快速定位，可以使快速安装与立柱2相接触的吸隔声单元板3，同时也有利于保证组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障的整体稳定性。
参见图1和图5，每个吸隔声单元板3在底面设置有第二卡头8，每个吸隔声单元板3在顶面设置有与第二卡头8相匹配的第二卡槽9，每两个相邻的吸隔声单元板3沿道路竖直方向通过第二卡头8和第二卡槽9卡接。可以使竖直方向上的相邻吸隔声单元板3之间通过第二卡槽9与第二卡头8卡接契合，便于吸隔声单元板3在竖直方向上进行快速铺叠与安装。
声屏障的顶部设置有混凝土压顶10，混凝土压顶10的底面设置有与第二卡槽9相匹配的卡头；混凝土基础1的顶面设置有与第二卡头8相匹配的卡槽，组合拼装的多个吸隔声单元板3卡接于混凝土基础1、混凝土压顶10以及两个相邻立柱2围成的矩形结构中，安装方便，整体结构较为稳定，同时混凝土压顶10还可以防止吸隔声单元板3顶部直接受雨水冲刷，对吸隔声单元板3起到一定的保护作用。本实施例中吸隔声单元板3、立柱2、混凝土基础1和混凝土压顶10中任意两个的接触面之间通过砂浆或水泥浆胶结，施工速度快，且可以进一步保证组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障的整体稳定性。
参见图4或图5，每个微孔陶瓷吸声板5内设有空腔11，噪声在空腔11会进行多次反射，一部分振动能量被空腔11壁吸收产生衰减，进一步提升吸声效果。
实施例2：
参见图1-5，组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障的其制造方法，包括如下步骤：
S1：按照吸隔声单元板3的设计形状、尺寸制作模具，模具制作过程中预留第一卡头6和第一卡槽7的位置，在吸隔声单元板3上、下表面对应的位置预留第二卡头8和第二卡槽9，在模具内微孔陶瓷吸声板5对应的位置设置用于形成空腔11的模具条，并在吸隔声单元板3浇筑前对模具内表面涂刷脱模剂。
S2：按照满足背板4的设计强度及厚度的配合比拌制超高强混凝土，将超高强混凝土拌合料浇筑在模具内，并对模具加以振动，使超高强混凝土拌合料在模具底部均匀摊开；
S3：将不同孔径的微孔陶瓷颗粒预处理后，分别加入胶结剂搅拌混合均匀，并分层摊铺在超高强混凝土拌合料的表面，其中下层微孔陶瓷颗粒的孔径大于上层微孔陶瓷颗粒的孔径；
S4：超高强混凝土、多层微孔陶瓷颗粒分别浇筑完成后振动压制成型，形成一个整体的吸隔声单元板3，然后脱模养护；
S5：用混凝土浇筑立柱2，在道路两侧浇筑混凝土基础1，并在混凝土基础1上间隔预留立柱2的安装槽；
S6：待混凝土基础1及立柱2养护至达到要求强度后，在混凝土基础1上进行立柱2的安装，并在同侧混凝土基础1上的两个相邻立柱2之间安装吸隔声单元板3。
本实施例中声屏障的顶部设置有混凝土压顶10，吸隔声单元板3、立柱2、混凝土基础1和混凝土压顶10中任意两个的接触面之间通过砂浆或水泥浆胶结，施工速度快，且可以进一步保证组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障的整体稳定性。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障，其特征在于：包括设置于道路两侧并沿道路延伸方向的混凝土基础(1)，和多个竖直且间隔安装于每侧混凝土基础(1)上的立柱(2)，每侧所述混凝土基础(1)上的两个相邻立柱(2)之间设置有声屏障，所述声屏障主要由多个吸隔声单元板(3)排列而成；所述吸隔声单元板(3)包括背板(4)和设置于朝向道路行车面的所述背板(4)一侧的表面上的微孔陶瓷吸声板(5)，所述微孔陶瓷吸声板(5)的孔径由靠近背板(4)一侧向靠近道路形成面一侧逐渐减小，所述背板(4)由超高强混凝土制得。
2.根据权利要求1所述的组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障，其特征在于：所述吸隔声单元板(3)沿道路延伸方向的长度包括至少两种尺寸规格，每侧混凝土基础(1)上的两个相邻立柱(2)之间的间距等于吸隔声单元板(3)长度尺寸的公倍数。
3.根据权利要求1所述的组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障，其特征在于：每个所述吸隔声单元板(3)沿道路延伸方向的两个侧面上分别设置有相匹配的第一卡头(6)和第一卡槽(7)，每两个相邻的吸隔声单元板(3)沿道路延伸方向的两个侧面通过第一卡槽(7)和第一卡头(6)卡接。
4.根据权利要求3所述的组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障，其特征在于：所述第一卡槽(7)和所述第一卡头(6)沿吸隔声单元板(3)的竖直侧面设置，所述立柱(2)沿道路延伸方向的两个侧面上分别设置有与第一卡头(6)和第一卡槽(7)相匹配的卡头和卡槽。
5.根据权利要求1所述的组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障，其特征在于：每个所述吸隔声单元板(3)在底面设置有第二卡头(8)，每个所述吸隔声单元板(3)在顶面设置有与第二卡头(8)相匹配的第二卡槽(9)，每两个相邻的吸隔声单元板(3)沿道路竖直方向通过第二卡头(8)和第二卡槽(9)卡接。
6.根据权利要求5所述的组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障，其特征在于：所述声屏障的顶部设置有混凝土压顶(10)，所述混凝土压顶(10)的底面设置有与第二卡槽(9)相匹配的卡头；所述混凝土基础(1)的顶面设置有与第二卡头(8)相匹配的卡槽。
7.根据权利要求1所述的组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障，其特征在于：所述微孔陶瓷吸声板(5)内设有空腔(11)。
8.基于权利要求1-7任意一项所述的组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障的其制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：按照吸隔声单元板(3)的设计形状、尺寸制作模具；
S2：按照满足背板(4)的设计强度及厚度的配合比拌制超高强混凝土，将超高强混凝土拌合料浇筑在模具内，并对模具加以振动，使超高强混凝土拌合料在模具底部均匀摊开；
S3：将不同孔径的微孔陶瓷颗粒预处理后，分别加入胶结剂搅拌混合均匀，并分层摊铺在超高强混凝土拌合料的表面，其中下层微孔陶瓷颗粒的孔径大于上层微孔陶瓷颗粒的孔径；
S4：超高强混凝土、多层微孔陶瓷颗粒分别浇筑完成后振动压制成型，形成一个整体的吸隔声单元板(3)，然后脱模养护；
S5：用混凝土浇筑立柱(2)，在道路两侧浇筑混凝土基础(1)，并在混凝土基础(1)上间隔预留立柱(2)的安装槽；
S6：待混凝土基础(1)及立柱(2)养护至达到要求强度后，在混凝土基础(1)上进行立柱(2)的安装，并在同侧混凝土基础(1)上的两个相邻立柱(2)之间安装吸隔声单元板(3)。
9.根据权利要求8所述的组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障的其制造方法，其特征在于：步骤S1中吸隔声单元板(3)的模具制作时，预留第一卡头(6)和第一卡槽(7)的位置；在吸隔声单元板(3)上、下表面对应的位置预留第二卡头(8)和第二卡槽(9)。
10.根据权利要求9所述的组合式超高强混凝土-微孔陶瓷复合声屏障的其制造方法，其特征在于：步骤S1中吸隔声单元板(3)的模具制作时，在模具内微孔陶瓷吸声板(5)对应的位置设置用于形成空腔(11)的模具条，并在吸隔声单元板(3)浇筑前对模具内表面涂刷脱模剂。
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