用于高速公路的3D打印降噪屏障

本发明涉及隔音降噪技术领域，具体涉及一种用于高速公路的3d打印降噪屏障。

背景技术：

高速公路由于车流量大，汽车行驶过程中产生的噪音严重影响了高速公路两侧居民的正常生活与工作,因此，需要在高速公路两侧安装降噪屏障以降低高速公路上汽车产生的噪声污染；噪声通过降噪屏障到达受声点有三条路径：绕射、透射以及反射，将降噪屏障放置在噪声源和接收点之间时,降噪屏障可以将噪音的传播路径阻断，一部分传输的声能被降噪屏障反射或散射回噪声源,另一部分通过降噪屏障,从降噪屏障的边缘衍射或被降噪屏障上的吸声材料吸收；还有部分声波通过降噪屏障顶部绕射到受声点；目前，现有的降噪屏障，其顶部结构对绕射噪声的衰减有限,降噪效果不理想,导致降噪屏障整体降噪能力不足,不能满足降噪需求。

所以有必要提供一种用于高速公路的3d打印降噪屏障来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：

现有的降噪屏障，顶部结构对绕射噪声的衰减有限,降噪效果不理想,导致降噪屏障整体降噪能力不足,不能满足降噪需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于高速公路的3d打印降噪屏障，包括多个基础单元板和顶部单元板，多个所述基础单元板堆叠搭建，所述顶部单元板搭建在所述基础单元板的顶部，所述顶部单元板包括搭建在所述基础单元板上的底板以及两个斜向设置在所述底板上的斜面板，所述斜面板上安装有间隔排列的第一声子晶体和第二声子晶体，所述第一声子晶体为三棱柱形结构，所述第二声子晶体为五棱柱形结构，所述第一声子晶体上的外围四周套设有第一橡胶套，所述第一橡胶套与所述第一声子晶体之间形成有第一吸声腔，所述第一吸声腔具有三个，所述第二声子晶体的外围四周套设有第二橡胶套，所述第二橡胶套与所述第二声子晶体之间形成有第二吸声腔，所述第二吸声腔具有五个。

进一步地，所述基础单元板包括面板以及与所述面板平行设置的背板，所述面板与所述背板之间连接有连接块，所述连接块与所述面板和所述背板之间形成有空腔。

进一步地，所述面板的表面上开设有多个周期性阵列分布的吸音孔，所述面板的表面上还开设有多个散声圆弧槽，多个所述散声圆弧槽沿所述面板的长度方向平行设置，多个所述散声圆弧槽分别排列设置在所述吸音孔的两侧。

进一步地，所述斜面板成45°角的斜向设置在所述底板的两侧，所述斜面板沿着所述底板的斜上方延伸设置。

进一步地，所述第二声子晶体的内接圆半径为所述第一声子晶体的内接圆半径的1.5倍，所述第二声子晶体的高度为所述第一声子晶体的高度的1.5倍。

进一步地，所述第一声子晶体的中间开设有圆柱形的第一台阶孔，所述第一台阶孔的侧壁上沿所述第一台阶孔的圆周方向开设有多个均匀分布的第一声子晶体吸音孔。

进一步地，所述第一台阶孔的底壁上开设有第一安装孔，所述第一声子晶体通过螺栓穿过所述第一安装孔安装在所述斜面板的表面。

进一步地，所述第二声子晶体的中间开设有圆柱形的第二台阶孔，所述第二台阶孔的侧壁上沿所述第二台阶孔的圆周方向开设有多个均匀分布的第二声子晶体吸音孔。

进一步地，所述第二台阶孔的底壁上开设有第二安装孔，所述第二声子晶体通过螺栓穿过所述第二安装孔安装在所述斜面板的表面。

进一步地，所述第一橡胶套的侧壁上沿所述第一橡胶套的圆周方向开设有多个均匀分布的第一橡胶套吸音孔，所述第二橡胶套的侧壁上沿所述第二橡胶套的圆周方向开设有多个均匀分布的第二橡胶套吸音孔。

本发明的有益效果是：

本发明提供的用于高速公路的3d打印降噪屏障，顶部单元板搭的斜面板上安装有间隔排列的第一声子晶体和第二声子晶体，第一声子晶体为三棱柱形结构，第二声子晶体为五棱柱形结构，第一声子晶体上的外围四周套设有第一橡胶套，第一橡胶套与第一声子晶体之间形成有第一吸声腔，第二声子晶体的外围四周套设有第二橡胶套，第二橡胶套与第二声子晶体之间形成有第二吸声腔，当噪声声波通过第一声子晶体和第二声子晶体的周壁时，噪声声波产生反射和折射，折射的噪声声波进入第一台阶孔和第二台阶孔内形成共振吸声腔，反射的噪声声波进入第一吸声腔和第二吸声腔内形成反射腔，可以有效地降低绕射噪声的传播，同时沿噪声源方向开设第一槽口和第二槽口可加速吸声腔和反射腔内噪声的流散；通过设置不同高度和内接圆半径的第一声子晶体和第二声子晶体，可以有效消除中、高频噪音，同时利用第一声子晶体和第二声子晶体内部结构的多重散射效应和吸声机制共同作用,有效地减少降噪屏障顶端的绕射声，提高了降噪屏障整体的降噪性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的用于高速公路的3d打印降噪屏障的立体结构示意图；

图2为图1所示本发明的用于高速公路的3d打印降噪屏障中填有吸音棉的基础单元板的立体结构示意图；

图3为图1所示本发明的用于高速公路的3d打印降噪屏障中顶部单元板的立体结构示意图；

图4为图3所示顶部单元板中套有第一橡胶套的第一声子晶体的立体结构示意图；

图5为图3所示顶部单元板中套有第二橡胶套的第二声子晶体的立体结构示意图。

图中：100、用于高速公路的3d打印降噪屏障,1、基础单元板，11、面板，111、吸音孔，112、散声圆弧槽，12、背板，13、连接块，14、空腔，15、吸音棉，2、顶部单元板，21、底板,22、斜面板，23、第一声子晶体，231、第一台阶孔，232、第一声子晶体吸音孔，233、第一安装孔，24、第一橡胶套，241、第一开槽，242、第一橡胶套吸音孔，243、第一吸声腔，25、第二声子晶体，251、第二台阶孔，252、第二声子晶体吸音孔，253、第二安装孔，26、第二橡胶套，261、第二开槽，262、第二橡胶套吸音孔，263、第二吸声腔。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1至图5所示，一种用于高速公路的3d打印降噪屏障100，设置在高速公路两侧用以吸声降噪，用于高速公路的3d打印降噪屏障100包括多个基础单元板1和顶部单元板2，其中，基础单元板1和顶部单元板2均采用纤维增强的高性能轻质混凝土通过3d打印制备而成，多个基础单元板1堆叠搭建，顶部单元板2搭建在基础单元板1的顶部。

基础单元板1的尺寸大小为3000mm×1500mm×800mm，基础单元板1包括面向高速公路噪声方向的面板11以及与面板11平行设置的背板12，面板11与背板12之间连接有连接块13，连接块13与面板11和背板12之间形成有用于填充吸音棉15的空腔14，吸音棉15的材质为矿棉层、玻璃纤维棉层、海绵层或岩棉层中的一种或多种，面板11的表面上开设有多个周期性阵列分布的吸音孔111，吸音孔111的直径为20-40mm，面板11的表面上还开设有多个散声圆弧槽112，多个散声圆弧槽112沿面板11的长度方向平行设置，多个散声圆弧槽112分别排列设置在吸音孔111的两侧。

顶部单元板2包括底板21和两个呈y形设置在底板21上的斜面板22，底板21规定设置在基础单元板1的顶端，两个斜面板22分别成45°角的向底板21两侧斜上方延伸设置，斜面板22上安装有阵列分布的第一声子晶体23和第二声子晶体25，第一声子晶体23和第二声子晶体25的材料均为尼龙pa66，第一声子晶体23和第二声子晶体25依次间隔排列；第一声子晶体23为三棱柱形结构，第二声子晶体25为五棱柱形结构，第二声子晶体25的内接圆半径为第一声子晶体23的内接圆半径的1.5倍，第二声子晶体25的高度为第一声子晶体23的高度的1.5倍。

第一声子晶体23的中间开设有圆柱形的第一台阶孔231，第一台阶孔231的侧壁上沿第一台阶孔231的圆周方向开设有多个均匀分布的第一声子晶体吸音孔232，第一声子晶体吸音孔232的直径为5-10mm，第一台阶孔231的底壁上开设有第一安装孔233，第一声子晶体23通过螺栓穿过第一安装孔233安装在斜面板22的表面；第一声子晶体23的外围四周套设有圆柱形的第一橡胶套24，第一橡胶套24的壁厚为10-15mm，第一橡胶套24上开设有宽度为10-20mm的第一开槽241，第一开槽241沿噪声传播方向轴向设置，第一橡胶套24的侧壁上沿第一橡胶套24的圆周方向开设有多个均匀分布的第一橡胶套吸音孔242，第一橡胶套吸音孔242的直径为5-10mm，第一橡胶套24与第一声子晶体23之间形成有第一吸声腔243，第一吸声腔243具有三个。

第二声子晶体25的中间开设有圆柱形的第二台阶孔251，第二台阶孔251的侧壁上沿第二台阶孔251的圆周方向开设有多个均匀分布的第二声子晶体吸音孔252，第二声子晶体吸音孔252的直径为5-10mm，第二台阶孔251的底壁上开设有第二安装孔253，第二声子晶体25通过螺栓穿过第二安装孔253安装在斜面板22的表面；第二声子晶体25的外围四周套设有圆柱形的第二橡胶套26，第二橡胶套26的壁厚为10-15mm，第二橡胶套26上开设有宽度为10-20mm的第二开槽261，第二开槽261沿噪声传播方向轴向设置，第二橡胶套26的侧壁上沿第二橡胶套26的圆周方向开设有多个均匀分布的第二橡胶套吸音孔262，第二橡胶套吸音孔262的直径为5-10mm，第二橡胶套26与第二声子晶体25之间形成有第二吸声腔263，第二吸声腔263具有五个。

所述用于高速公路的3d打印降噪屏障的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份数计，分别称量100-120份硅酸盐水泥、100-120份尾矿砂、10-20份快硬硫铝酸盐水泥、0.2-0.4份长度5-10mm的聚乙烯醇纤维、20-40份粉煤灰、10-20份石膏、10-20份煅烧黏土、2-2.4份粉末状聚羧酸系减水剂和200-240份水，其中，所述硅酸盐水泥的型号为p.o42.5r，所述尾矿砂为含有二氧化硅、氧化铝和氧化铁且细度小于80um的粉料，所述煅烧黏土为高岭石黏土；

(2)将硅酸盐水泥、尾矿砂、快硬硫铝酸盐水泥和聚乙烯醇纤维置于混凝土电动式搅拌机内，以100-140r/min转速搅拌混合10-20min，得预混料；

(3)将粉煤灰、石膏、煅烧黏土依次加入步骤(2)的预混料中，以100-140r/min的转速搅拌混合5-10min，得混合料；

(4)将粉末状聚羧酸系减水剂加入水中搅拌均匀，得减水剂溶液，将减水剂溶液加入步骤(3)的混合料中，以100-140r/min的转速搅拌混合5-10min，得3d打印用复合水泥料浆；

(5)采用三维软件创建降噪屏障中基础单元板1和顶部单元板2的三维数字模型，经数据转换后输入到水泥3d打印成型系统中，其中，所述三维软件为ug、solidworks、pro-e中的一种，所述数据转换格式为stl；

(6)采用3d打印切片软件对步骤(5)中的基础单元板1和顶部单元板2的三维数字模型按照一定的厚度进行分层切片，其中，所述3d打印切片软件为simplify3d、slic3r、easyprint3d中的一种；

(7)根据步骤(5)和步骤(6)建立的3d打印程序，将步骤(4)中的3d打印用复合水泥料浆送入3d打印机的进料体系中，将进料体系与3d打印机的打印喷头连通，通过打印喷头对3d打印用复合水泥料浆进行逐层打印，分别得到基础单元板1和顶部单元板2；

(8)将步骤(7)中通过3d打印完成的基础单元板1和顶部单元板2送至蒸汽养护房中，首先在环境温度下自然养护24-28h，再以10℃/h的升温速率升温至50-55℃，保温养护5-7h，然后以10℃/h的降温速率降温至环境温度，取出，分别得到养护后的基础单元板1和养护后的顶部单元板2；

(9)向步骤(8)中养护后的基础单元板1的空腔内填充吸音棉，再向步骤(8)养护后的顶部单元板2的两个斜面上采用螺栓固定的方式阵列安装三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体，三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体依次间隔排列，并在三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体的外围套装橡胶套，然后向三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体的内圆柱孔中间填充吸音棉，得填有吸音棉的基础单元板1和装有声子晶体的顶部单元板2；

(10)根据高速公路的具体路段及噪声情况确定降噪屏障的高度和长度，将多个步骤(9)中填有吸音棉的基础单元板1依次堆叠拼装，再将步骤(9)中装有声子晶体的顶部单元板2搭建在填有吸音棉的基础单元板1的顶部，接缝处用水泥浆料涂补固定，得高度4-6m的用于高速公路的3d打印降噪屏障。

实施例1

本实施例的用于高速公路的3d打印降噪屏障，包括多个基础单元板1和顶部单元板2，其中，基础单元板1和顶部单元板2均采用纤维增强的高性能轻质混凝土通过3d打印制备而成，多个基础单元板1堆叠搭建，顶部单元板2搭建在基础单元板1的顶部。

基础单元板1的尺寸大小为3000mm×1500mm×800mm，基础单元板1包括面向高速公路噪声方向的面板11以及与面板11平行设置的背板12，面板11与背板12之间连接有连接块13，连接块13与面板11和背板12之间形成有用于填充吸音棉15的空腔14，吸音棉15的材质为矿棉层，面板11的表面上开设有多个周期性阵列分布的吸音孔111，吸音孔111的直径为20mm，面板11的表面上还开设有多个散声圆弧槽112，多个散声圆弧槽112沿面板11的长度方向平行设置，多个散声圆弧槽112分别排列设置在吸音孔111的两侧。

顶部单元板2包括底板21和两个呈y形设置在底板21上的斜面板22，底板21规定设置在基础单元板1的顶端，两个斜面板22分别成45°角的向底板21两侧斜上方延伸设置，斜面板22上安装有阵列分布的第一声子晶体23和第二声子晶体25，第一声子晶体23和第二声子晶体25的材料均为尼龙pa66，第一声子晶体23和第二声子晶体25依次间隔排列；第一声子晶体23为三棱柱形结构，第二声子晶体25为五棱柱形结构，第二声子晶体25的内接圆半径为第一声子晶体23的内接圆半径的1.5倍，第二声子晶体25的高度为第一声子晶体23的高度的1.5倍。

第一声子晶体23的中间开设有圆柱形的第一台阶孔231，第一台阶孔231的侧壁上沿第一台阶孔231的圆周方向开设有多个均匀分布的第一声子晶体吸音孔232，第一声子晶体吸音孔232的直径为5mm，第一台阶孔231的底壁上开设有第一安装孔233，第一声子晶体23通过螺栓穿过第一安装孔233安装在斜面板22的表面；第一声子晶体23的外围四周套设有圆柱形的第一橡胶套24，第一橡胶套24的壁厚为10mm，第一橡胶套24上开设有宽度为10mm的第一开槽241，第一开槽241沿噪声传播方向轴向设置，第一橡胶套24的侧壁上沿第一橡胶套24的圆周方向开设有多个均匀分布的第一橡胶套吸音孔242，第一橡胶套吸音孔242的直径为5mm，第一橡胶套24与第一声子晶体23之间形成有第一吸声腔243，第一吸声腔243具有三个。

第二声子晶体25的中间开设有圆柱形的第二台阶孔251，第二台阶孔251的侧壁上沿第二台阶孔251的圆周方向开设有多个均匀分布的第二声子晶体吸音孔252，第二声子晶体吸音孔252的直径为5mm，第二台阶孔251的底壁上开设有第二安装孔253，第二声子晶体25通过螺栓穿过第二安装孔253安装在斜面板22的表面；第二声子晶体25的外围四周套设有圆柱形的第二橡胶套26，第二橡胶套26的壁厚为10mm，第二橡胶套26上开设有宽度为10mm的第二开槽261，第二开槽261沿噪声传播方向轴向设置，第二橡胶套26的侧壁上沿第二橡胶套26的圆周方向开设有多个均匀分布的第二橡胶套吸音孔262，第二橡胶套吸音孔262的直径为5mm，第二橡胶套26与第二声子晶体25之间形成有第二吸声腔263，第二吸声腔263具有五个。

本实施例的用于高速公路的3d打印降噪屏障的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份数计，分别称量100份42.5r的普通硅酸盐水泥、100份尾矿砂、10份快硬硫铝酸盐水泥、0.2份长度5mm的聚乙烯醇聚乙烯醇纤维、20份粉煤灰、10份石膏、10份煅烧黏土、2份粉末状聚羧酸系减水剂和200份水；

(2)将普通硅酸盐水泥、尾矿砂、快硬硫铝酸盐水泥和聚乙烯醇聚乙烯醇纤维置于混凝土电动式搅拌机内，以100r/min转速搅拌混合10min，得预混料；

(3)将粉煤灰、石膏、煅烧黏土依次加入步骤(2)的预混料中，以100r/min的转速搅拌混合5min，得混合料；

(4)将粉末状聚羧酸系减水剂加入水中搅拌均匀，得减水剂溶液，将减水剂溶液加入步骤(3)的混合料中，以100r/min的转速搅拌混合5min，得3d打印用复合水泥料浆；

(5)采用ug三维软件创建降噪屏障中基础单元板1和顶部单元板2的三维数字模型，经stl数据转换后输入到水泥3d打印成型系统中；

(6)采用simplify3d打印切片软件对步骤(5)中的基础单元板1和顶部单元板2的三维数字模型按照一定的厚度进行分层切片；

(7)根据步骤(5)和步骤(6)建立的3d打印程序，将步骤(4)中的3d打印用复合水泥料浆送入3d打印机的进料体系中，将进料体系与3d打印机的打印喷头连通，通过打印喷头对3d打印用复合水泥料浆进行逐层打印，分别得到基础单元板1和顶部单元板2；

(8)将步骤(7)中通过3d打印完成的基础单元板1和顶部单元板2送至蒸汽养护房中，首先在环境温度下自然养护24h，再以10℃/h的升温速率升温至50℃，保温养护5h，然后以10℃/h的降温速率降温至环境温度，取出，分别得到养护后的基础单元板1和养护后的顶部单元板2；

(9)向步骤(8)中养护后的基础单元板1的空腔内填充吸音棉，再向步骤(8)养护后的顶部单元板2的两个斜面上采用螺栓固定的方式阵列安装三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体，三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体依次间隔排列，并在三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体的外围套装橡胶套，然后向三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体的内圆柱孔中间填充吸音棉，得填有吸音棉的基础单元板1和装有声子晶体的顶部单元板2；

(10)根据高速公路的具体路段及噪声情况确定降噪屏障的高度和长度，将多个步骤(9)中填有吸音棉的基础单元板1依次堆叠拼装，再将步骤(9)中装有声子晶体的顶部单元板2搭建在填有吸音棉的基础单元板1的顶部，接缝处用水泥浆料涂补固定，得高度4m的用于高速公路的3d打印降噪屏障。

实施例2

本实施例的用于高速公路的3d打印降噪屏障100，包括多个基础单元板1和顶部单元板2，其中，基础单元板1和顶部单元板2均采用纤维增强的高性能轻质混凝土通过3d打印制备而成，多个基础单元板1堆叠搭建，顶部单元板2搭建在基础单元板1的顶部。

基础单元板1的尺寸大小为3000mm×1500mm×800mm，基础单元板1包括面向高速公路噪声方向的面板11以及与面板11平行设置的背板12，面板11与背板12之间连接有连接块13，连接块13与面板11和背板12之间形成有用于填充吸音棉15的空腔14，吸音棉15的材质为玻璃纤维棉层，面板11的表面上开设有多个周期性阵列分布的吸音孔111，吸音孔111的直径为30mm，面板11的表面上还开设有多个散声圆弧槽112，多个散声圆弧槽112沿面板11的长度方向平行设置，多个散声圆弧槽112分别排列设置在吸音孔111的两侧。

顶部单元板2包括底板21和两个呈y形设置在底板21上的斜面板22，底板21规定设置在基础单元板1的顶端，两个斜面板22分别成45°角的向底板21两侧斜上方延伸设置，斜面板22上安装有阵列分布的第一声子晶体23和第二声子晶体25，第一声子晶体23和第二声子晶体25的材料均为尼龙pa66，第一声子晶体23和第二声子晶体25依次间隔排列；第一声子晶体23为三棱柱形结构，第二声子晶体25为五棱柱形结构，第二声子晶体25的内接圆半径为第一声子晶体23的内接圆半径的1.5倍，第二声子晶体25的高度为第一声子晶体23的高度的1.5倍。

第一声子晶体23的中间开设有圆柱形的第一台阶孔231，第一台阶孔231的侧壁上沿第一台阶孔231的圆周方向开设有多个均匀分布的第一声子晶体吸音孔232，第一声子晶体吸音孔232的直径为7mm，第一台阶孔231的底壁上开设有第一安装孔233，第一声子晶体23通过螺栓穿过第一安装孔233安装在斜面板22的表面；第一声子晶体23的外围四周套设有圆柱形的第一橡胶套24，第一橡胶套24的壁厚为13mm，第一橡胶套24上开设有宽度为15mm的第一开槽241，第一开槽241沿噪声传播方向轴向设置，第一橡胶套24的侧壁上沿第一橡胶套24的圆周方向开设有多个均匀分布的第一橡胶套吸音孔242，第一橡胶套吸音孔242的直径为7mm，第一橡胶套24与第一声子晶体23之间形成有第一吸声腔243，第一吸声腔243具有三个。

第二声子晶体25的中间开设有圆柱形的第二台阶孔251，第二台阶孔251的侧壁上沿第二台阶孔251的圆周方向开设有多个均匀分布的第二声子晶体吸音孔252，第二声子晶体吸音孔252的直径为7mm，第二台阶孔251的底壁上开设有第二安装孔253，第二声子晶体25通过螺栓穿过第二安装孔253安装在斜面板22的表面；第二声子晶体25的外围四周套设有圆柱形的第二橡胶套26，第二橡胶套26的壁厚为13mm，第二橡胶套26上开设有宽度为15mm的第二开槽261，第二开槽261沿噪声传播方向轴向设置，第二橡胶套26的侧壁上沿第二橡胶套26的圆周方向开设有多个均匀分布的第二橡胶套吸音孔262，第二橡胶套吸音孔262的直径为7mm，第二橡胶套26与第二声子晶体25之间形成有第二吸声腔263，第二吸声腔263具有五个。

本实施例的用于高速公路的3d打印降噪屏障的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份数计，分别称量110份42.5r的普通硅酸盐水泥、110份尾矿砂、15份快硬硫铝酸盐水泥、0.3份长度7mm的聚乙烯醇纤维、30份粉煤灰、15份石膏、15份煅烧黏土、2.2份粉末状聚羧酸系减水剂和220份水；

(2)将普通硅酸盐水泥、尾矿砂、快硬硫铝酸盐水泥和聚乙烯醇纤维置于混凝土电动式搅拌机内，以120r/min转速搅拌混合15min，得预混料；

(3)将粉煤灰、石膏、煅烧黏土依次加入步骤(2)的预混料中，以120r/min的转速搅拌混合7min，得混合料；

(4)将粉末状聚羧酸系减水剂加入水中搅拌均匀，得减水剂溶液，将减水剂溶液加入步骤(3)的混合料中，以120r/min的转速搅拌混合7min，得3d打印用复合水泥料浆；

(5)采用solidworks三维软件创建降噪屏障中基础单元板1和顶部单元板2的三维数字模型，经stl数据转换后输入到水泥3d打印成型系统中；

(6)采用slic3r3d打印切片软件对步骤(5)中的基础单元板1和顶部单元板2的三维数字模型按照一定的厚度进行分层切片；

(7)根据步骤(5)和步骤(6)建立的3d打印程序，将步骤(4)中的3d打印用复合水泥料浆送入3d打印机的进料体系中，将进料体系与3d打印机的打印喷头连通，通过打印喷头对3d打印用复合水泥料浆进行逐层打印，分别得到基础单元板1和顶部单元板2；

(8)将步骤(7)中通过3d打印完成的基础单元板1和顶部单元板2送至蒸汽养护房中，首先在环境温度下自然养护26h，再以10℃/h的升温速率升温至53℃，保温养护6h，然后以10℃/h的降温速率降温至环境温度，取出，分别得到养护后的基础单元板1和养护后的顶部单元板2；

(9)向步骤(8)中养护后的基础单元板1的空腔内填充吸音棉，再向步骤(8)养护后的顶部单元板2的两个斜面上采用螺栓固定的方式阵列安装三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体，三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体依次间隔排列，并在三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体的外围套装橡胶套，然后向三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体的内圆柱孔中间填充吸音棉，得填有吸音棉的基础单元板1和装有声子晶体的顶部单元板2；

(10)根据高速公路的具体路段及噪声情况确定降噪屏障的高度和长度，将多个步骤(9)中填有吸音棉的基础单元板1依次堆叠拼装，再将步骤(9)中装有声子晶体的顶部单元板2搭建在填有吸音棉的基础单元板1的顶部，接缝处用水泥浆料涂补固定，得高度5m的用于高速公路的3d打印降噪屏障。

实施例3

本实施例的用于高速公路的3d打印降噪屏障100，包括多个基础单元板1和顶部单元板2，其中，基础单元板1和顶部单元板2均采用纤维增强的高性能轻质混凝土通过3d打印制备而成，多个基础单元板1堆叠搭建，顶部单元板2搭建在基础单元板1的顶部。

基础单元板1的尺寸大小为3000mm×1500mm×800mm，基础单元板1包括面向高速公路噪声方向的面板11以及与面板11平行设置的背板12，面板11与背板12之间连接有连接块13，连接块13与面板11和背板12之间形成有用于填充吸音棉15的空腔14，吸音棉15的材质为海绵层，面板11的表面上开设有多个周期性阵列分布的吸音孔111，吸音孔111的直径为40mm，面板11的表面上还开设有多个散声圆弧槽112，多个散声圆弧槽112沿面板11的长度方向平行设置，多个散声圆弧槽112分别排列设置在吸音孔111的两侧。

顶部单元板2包括底板21和两个呈y形设置在底板21上的斜面板22，底板21规定设置在基础单元板1的顶端，两个斜面板22分别成45°角的向底板21两侧斜上方延伸设置，斜面板22上安装有阵列分布的第一声子晶体23和第二声子晶体25，第一声子晶体23和第二声子晶体25的材料均为尼龙pa66，第一声子晶体23和第二声子晶体25依次间隔排列；第一声子晶体23为三棱柱形结构，第二声子晶体25为五棱柱形结构，第二声子晶体25的内接圆半径为第一声子晶体23的内接圆半径的1.5倍，第二声子晶体25的高度为第一声子晶体23的高度的1.5倍。

第一声子晶体23的中间开设有圆柱形的第一台阶孔231，第一台阶孔231的侧壁上沿第一台阶孔231的圆周方向开设有多个均匀分布的第一声子晶体吸音孔232，第一声子晶体吸音孔232的直径为10mm，第一台阶孔231的底壁上开设有第一安装孔233，第一声子晶体23通过螺栓穿过第一安装孔233安装在斜面板22的表面；第一声子晶体23的外围四周套设有圆柱形的第一橡胶套24，第一橡胶套24的壁厚为15mm，第一橡胶套24上开设有宽度为20mm的第一开槽241，第一开槽241沿噪声传播方向轴向设置，第一橡胶套24的侧壁上沿第一橡胶套24的圆周方向开设有多个均匀分布的第一橡胶套吸音孔242，第一橡胶套吸音孔242的直径为10mm，第一橡胶套24与第一声子晶体23之间形成有第一吸声腔243，第一吸声腔243具有三个。

第二声子晶体25的中间开设有圆柱形的第二台阶孔251，第二台阶孔251的侧壁上沿第二台阶孔251的圆周方向开设有多个均匀分布的第二声子晶体吸音孔252，第二声子晶体吸音孔252的直径为10mm，第二台阶孔251的底壁上开设有第二安装孔253，第二声子晶体25通过螺栓穿过第二安装孔253安装在斜面板22的表面；第二声子晶体25的外围四周套设有圆柱形的第二橡胶套26，第二橡胶套26的壁厚为15mm，第二橡胶套26上开设有宽度为20mm的第二开槽261，第二开槽261沿噪声传播方向轴向设置，第二橡胶套26的侧壁上沿第二橡胶套26的圆周方向开设有多个均匀分布的第二橡胶套吸音孔262，第二橡胶套吸音孔262的直径为10mm，第二橡胶套26与第二声子晶体25之间形成有第二吸声腔263，第二吸声腔263具有五个。

本实施例的用于高速公路的3d打印降噪屏障的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份数计，分别称量120份42.5r的普通硅酸盐水泥、120份尾矿砂、20份快硬硫铝酸盐水泥、0.4份长度10mm的聚乙烯醇纤维、40份粉煤灰、20份石膏、20份煅烧黏土、2.4份粉末状聚羧酸系减水剂和240份水；

(2)将普通硅酸盐水泥、尾矿砂、快硬硫铝酸盐水泥和聚乙烯醇纤维置于混凝土电动式搅拌机内，以140r/min转速搅拌混合20min，得预混料；

(3)将粉煤灰、石膏、煅烧黏土依次加入步骤(2)的预混料中，以140r/min的转速搅拌混合10min，得混合料；

(4)将粉末状聚羧酸系减水剂加入水中搅拌均匀，得减水剂溶液，将减水剂溶液加入步骤(3)的混合料中，以140r/min的转速搅拌混合10min，得3d打印用复合水泥料浆；

(5)采用pro-e三维软件创建降噪屏障中基础单元板1和顶部单元板2的三维数字模型，经stl数据转换后输入到水泥3d打印成型系统中；

(6)采用easyprint3d打印切片软件对步骤(5)中的基础单元板1和顶部单元板2的三维数字模型按照一定的厚度进行分层切片；

(7)根据步骤(5)和步骤(6)建立的3d打印程序，将步骤(4)中的3d打印用复合水泥料浆送入3d打印机的进料体系中，将进料体系与3d打印机的打印喷头连通，通过打印喷头对3d打印用复合水泥料浆进行逐层打印，分别得到基础单元板1和顶部单元板2；

(8)将步骤(7)中通过3d打印完成的基础单元板1和顶部单元板2送至蒸汽养护房中，首先在环境温度下自然养护24-28h，再以10℃/h的升温速率升温至55℃，保温养护7h，然后以10℃/h的降温速率降温至环境温度，取出，分别得到养护后的基础单元板1和养护后的顶部单元板2；

(9)向步骤(8)中养护后的基础单元板1的空腔内填充吸音棉，再向步骤(8)养护后的顶部单元板2的两个斜面上采用螺栓固定的方式阵列安装三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体，三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体依次间隔排列，并在三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体的外围套装橡胶套，然后向三棱柱声子晶体和五棱柱声子晶体的内圆柱孔中间填充吸音棉，得填有吸音棉的基础单元板1和装有声子晶体的顶部单元板2；

(10)根据高速公路的具体路段及噪声情况确定降噪屏障的高度和长度，将多个步骤(9)中填有吸音棉的基础单元板1依次堆叠拼装，再将步骤(9)中装有声子晶体的顶部单元板2搭建在填有吸音棉的基础单元板1的顶部，接缝处用水泥浆料涂补固定，得高度6m的用于高速公路的3d打印降噪屏障。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。