声屏障用吸隔声材料及其发展趋势

声屏障用吸隔声材料及其发展趋势

陈少静

摘要：介绍声屏障常用吸隔声材料，并对吸隔声材料的发展进行展望。

关键词：吸隔声材料声屏障

1 前言

近年来，随着我国城市化建设的不断推进，为高效快速的交通行业提供了一个极佳的发展机遇。目前，新建的城际高铁、轻轨、高速公路和市内地铁、高架路已经比比皆是，给人们出行和货物运输行业带来了极大方便。但是，我们也无需讳言，日趋严峻的交通噪声给人们的身心健康造成严重危害。在国际学术界普遍公认设置“道路声屏障”是降低交通噪音的一项有效技术措施，它在国外已经使用多年，在我国国内也开始普遍推广。声屏障的关键核心技术就是吸隔声材料的性能。本文仅从材料角度进行综述并对新型声屏障用材料进行展望。

2吸隔声材料分类

目前市场主要应用的吸隔声材料包括以下几类：金属类，混凝土类，玻璃钢类，纤维类，多孔陶瓷类。

2.1金属吸隔声材料

包括金属纤维材料和多孔泡沫金属材料。其中金属纤维材料有不锈钢纤维，铝纤维等，其优点是强度高、耐高温、耐水性好。多孔泡沫金属材料主要应用的是泡沫铝，其优点是吸声性能稳定，吸声系数大于常用吸声材料，对中低频噪声有良好的吸能能力。金属纤维板和泡沫铝吸声板都可以直接暴露在空气中，不需要护面穿孔板和填充物。但是他们易遭受有害物质破坏，尤其在氯盐的环境下，与基础连接的部位更易遭受破坏。另外，金属材料的隔声屏单元结构连接处容易产生噪声泄漏。金属声屏障生产工艺需要严格控制，生产成本高，故国内应用较少。

2.2混凝土吸隔声材料

混凝土吸隔声材料采用传统工艺和材料生产，它具有成本低、维护费用低、坚固、耐久性好等优点，同时在色彩、形状、形式和文理装饰方面有很大自由度，是国内外交通声屏障中最常用的一种。传统的混凝土声屏障为普通反射式声屏障，能够降噪约5 dB，它吸声性能低，易开裂，自重大，给设计施工带来很大的困难。新型多孔混凝土声屏障扩大了其在降噪领域的应用。如DurisoI Inc．生产的混凝土木屑复合声屏障，降噪系数分别为0.7或0.8；

而Concrete Precast svstems生产的混凝土橡胶颗粒复合声屏障降噪系数为0.8（厚度：4英寸橡胶颗粒＋4英寸混凝土）。

2.3玻璃钢吸隔声材料

玻璃钢声屏障是指由玻璃钢为主要材料组成的声屏障。玻璃钢声屏障的结构组成为：正面由工程塑料穿孔板护面；内部填充物由用无碱憎水玻纤布或防水吸声薄膜包裹离心复合玻纤面组成；背面隔声板由玻璃钢挤拉型材组成。它自重轻，耐腐蚀，化学性能稳定，景观效果好，后期维护方便，不变色、易清洗、受破坏后易更换等。但是耐候性差，耐紫外线性差。

2.4纤维吸隔声材料

早期使用的吸声材料为植物纤维，如棉麻制品，木质纤维板等，这些材料在高频段吸声能力好，但是防火，防潮，防腐能力差。之后有无机纤维材料问世，如玻璃棉，岩棉，矿渣棉等，这些材料不仅有良好的吸能能力，而且质轻，不燃，不腐，不易老化等优点。但是无机纤维吸声材料的缺点是在施工安装的过程中因纤维性脆，容易折断形成粉尘散逸而污染环境、影响呼吸、刺痒皮肤，且软性结构，表面需有保护层，如穿孔板、透气织物等进行保护和装饰，构造比较复杂，体积大，储存和运输麻烦。

2.5多孔陶瓷吸隔声材料

多孔陶瓷是采用陶瓷原料及相应工艺制造而成的具有三维连通的网状结构材料，具有开口孔隙率高，耐气候变化，抗腐蚀，抗热震等特点，它能在野外长年经受风吹，日晒雨淋，不会疲劳、变形和破裂，不会改变网状结构。多孔陶瓷吸声构件在公路交通噪声能量集中在200～1kHZ具有良好的吸声性能，能很好的吸收因反射而产生的混响声，使屏障内行车道区域声环境得到有效改善。但是泡沫陶瓷在高频段吸声能力差，目前国内生产厂家较少。

3 吸隔声材料发展展望

目前市场上现有的吸声材料，由于自身存在的缺点，适用范围受到很大的限制，因此如果继续走单一材料结构的模式，其发展将会遇到很大的困难。今后吸声材料有几个大的发展方向。

3.1改性混凝土吸声材料

针对混凝土吸声材料的缺点，用高分子类材料进行改性，增强其吸能能力，同时改善混凝土材料本身的易开裂等问题，扩大其应用范围。

3.2高分子粘弹性吸声材料

利用高分子材料的粘弹特性，将吸收的声能或者机械能转化为热能耗散是高分子粘弹性吸声材料的主要机理，主要有橡胶和互传聚合物网络材料等。

3.3高分子复合吸声材料

从材料设计角度出发，通过混合，填充填料等方式，将高分子聚合物和金属材料或者无机材料有机结合；从结构设计角度出发，通过将多孔吸声，阻尼吸声，和共振吸声合理匹配，实现对噪声的最大程度吸声。

3.4废旧橡胶吸声材料

我国每年产生大量的废旧橡胶，其中很大部分都可以重复利用，如废丁腈胶，这些橡胶本身具有较好的阻尼性能，通过对他们进行材料设计、结构设计，可以成为优异的吸声材料。对它们的回收利用会产生较大的社会效益和经济效益。

4 结语

吸声材料是材料研究的一个重要方向，新型吸声材料会促进声屏障生产技术的发展甚至给其带来革命性的变革。吸声材料的研究具有重要的社会意义和经济效益。