微粒声屏障及其吸隔声屏板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种隔声降噪工程材料，尤其是一种用于声屏障的消声组件。
【背景技术】
[0002] 随着我国高速铁路的快速发展，高铁噪声给周边居民、学校带来的影响日益增多。 因此，在高铁施工的同时，一般都会设置高铁声屏障。通过声屏障，在声源和接收者之间插 入一个设施，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。
[0003] 声屏障主要由钢结构立柱和吸隔声屏板两部分组成，立柱是声屏障的主要受力构 件，它通过螺栓或焊接固定在道路防撞墙或轨道边的预埋钢板上；吸隔声屏板是主要的隔 声吸声构件，它一般是通过机械的方式将其固定在H型立柱槽内。
[0004] 根据吸隔声屏板的材质，高铁声屏障主要分为金属声屏障和非金属混凝土声屏障 两大类。从声屏障使用情况看，金属声屏障会因为疲劳而引起破坏。如法国、日本等高铁技 术发展较早的国家，以前主要采用金属声屏障，大部分因疲劳破坏，已进行更换，高速铁路 发达的德国普遍使用非金属混凝土声屏障，该种结构形式耐久性好、且坚同、牢靠，可根据 当地民族文化创作成各种艺术结构体，建造及维护费用低，相比金属声屏障有较大的优势。
[0005] 但现有的高铁声屏障无论是金属声屏障还是非金属混凝土声屏障，其主要的吸声 功能均来自于吸隔声屏板内填充的吸声材料，常规是玻璃棉。玻璃棉在长期使用中易发生 受潮或纤维化，玻璃棉受潮下坠结块，影响吸声性能，玻璃棉老化后形成的粉尘及微纤维飞 散，会对大气环境造成污染。
[0006] 为此，迫切需要寻求一种耐久性更好的声屏障。
【发明内容】
[0007] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有稳定声学性能、主要以微粒板制 成的微粒声屏障及其吸隔声屏板。
[0008] 发明人在对微粒板进行研究的过程中，研制出一种具有优良吸声性能的新型 微粒板，即微粒吸声板，并于2014年7月22日向中国国家知识产权局提交了申请号为 CN2014103477351的发明申请"一种微粒吸声板及其制备方法"。使用廉价的微粒如砂粒、 陶粒和再生建筑废料颗粒等用粘结剂覆膜修形后粘接，微粒间相互挤靠而形成微孔。这种 微粒吸声板的微孔隙是依靠不同直径的微粒紧密挤靠而形成的，它依靠骨架颗粒形成吸声 板的骨架，通过填入一定比例的较骨架颗粒细的填充颗粒来填充骨架间空隙，这些空隙分 为能导通至少两个相邻空隙连通的连通空隙和至多与一个相邻空隙连通的半连通空隙，从 而形成吸声所需要的一种特定微孔隙结构。通过研究，我们发现所形成微孔隙的等效直径 与微粒的粒径有关。例如，以半径均为R的同样大小圆形微粒相互挤靠所形成的微孔的横 截面积S x~0? 163R2，
[0009]微孔直径 d ~（4X 0? 163R2/3. 14) 1/2= (0? 207R2)1/2~0? 455R，
[0010] 即：当选用20~24目微粒形成的10mm的微粒板，微粒直径为0? 8~0? 9mm，其微 孔隙的直径约为0. 182~0. 2mm，孔隙率约为25%。
[0011] 当选用24~40目微粒形成的10mm的微粒板，微粒直径为0? 5~0? 8mm，其微孔隙 的直径约为0. 12~0. 182mm，孔隙率约为25%。
[0012] 当选用40~50目微粒形成的10mm的微粒板，微粒直径为0? 37~0? 5mm，其微孔 隙的直径约为0. 09~0. 12mm，孔隙率约为25%。
[0013] 因此，对微粒板共振吸声结构来说，要获得不同等效直径的微孔只需调整微粒的 粒径即可。其获取的成本十分低廉。即用非常便宜的材料，用简单的工艺，就能获得具有优 良吸声性能的微粒吸声板。
[0014]在对该微粒吸声板的吸声机理进行理论研究并进行大量试验后，发明人发现，以 微粒吸声板制作成的共振吸声结构具有以下吸声特性。
[0015] 随板厚增加，吸声峰值增加，共振频率向低频移动。
[0016] 随着使用的微粒的目数增加，微粒板的空隙变小，频带加宽，吸声系数增加。
[0017] 当微粒的配比一定、板厚一定时，增加后部空腔深度，吸声频谱向低频移动。
[0018] 通过比较，以该种微粒吸声板制作成的共振吸声结构，基本上与微穿孔板吸声结 构的吸声特性一致，其区别在于空腔深度。例如：微穿孔板+50_(深度）空腔的吸声曲线 与10mm(板厚）微粒吸声板+40mm(深度）空腔的吸声曲线几乎完全一致。造成上述偏差 的原因，据发明人分析，在于微粒吸声板中，微孔不是直线，它是弯曲拐弯的，等同于增加了 其后空腔的深度。
[0019] 为了保证微粒吸声板能形成合适的缝隙，更好地控制其吸声性能，微粒吸声板所 选择的覆盖粘结剂后的微粒的角形系数最好小于1. 3。
[0020] 发明人在对微粒板进行研究的过程中，还研制出一种具有优良隔声性能的新型 微粒板，即微粒隔声板，并于2014年8月18日向中国国家知识产权局提交了申请号为 CN2014104053830的发明申请"一种微粒隔声板及其制备方法"，它以微粒作为隔声板用基 材，其结构包括骨架和填充料，填充料填满骨架缝隙；所述骨架由骨架微粒粘接形成，所述 填充料包括填充微粒、粘结剂和偶联剂。通过添加不同粒径的较小微粒以及过量的粘结剂 来填满大粒径微粒间所形成的空隙，达到隔声板密实无缝隙，实现微粒之间的空隙几乎全 部被封闭，从而达到隔声板的要求，阻隔声波穿透。
[0021] 推荐选择骨架微粒的粒径是填充微粒粒径的2~8倍。进一步的，所述骨架微粒包 括大骨架微粒和小骨架微粒，大骨架微粒粒径是小骨架微粒粒径的2倍。隔声板的微粒选 自砂粒、陶粒和再生建筑废料形成的微粒，这些原料质轻价廉，来源广泛，从而降低了微粒 隔声板的生产成本。同时，为了保证微粒的粘结强度和粘结力，所述粘结剂选自环氧树脂、 酚醛树脂、脲醛树脂和糠醇树脂，而粘结剂的加入量以隔声微粒重量计为4~6%，保证了 隔声板中微粒形成的缝隙都被粘结剂所填满同时也防止粘结剂溢出造成浪费。
[0022] 在隔声板使用的粘结剂中加入硅烷偶联剂和含异丁基官能团的偶联剂，加入量以 粘结剂重量计为1~5%，偶联剂的加入能够在隔声板上形成憎水层，抑制水分进入到微粒 板内部，从而使隔声板具有防水、防腐性能。
[0023] 为了保证隔声层密实无缝隙，隔声板所选择的原料颗粒的角形系数最好大于1. 5。
[0024] 隔声板使用的骨架颗粒、填充颗粒可选自砂粒、陶粒和再生建筑废料形成的微粒， 这些原料质轻价廉，来源广泛，从而降低了微粒隔声板的生产成本。
[0025] 发明人考虑将该种微粒吸声板和微粒隔声板应用于声屏障的制作，以提高其耐久 性。
[0026] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：微粒吸隔声屏板，包括屏板本 体和其内部空腔，屏板本体包括一侧的吸声面层和相对侧的隔声面层，所述吸声面层采用 微粒吸声板，屏板本体内部空腔构成与吸声面层共同作用的共振吸声腔。所述微粒吸声板 包括微粒和所述微粒外表面覆盖的粘结剂层，所述微粒包括骨架微粒和填充微粒，骨架微 粒构成吸声板骨架，填充微粒进入骨架微粒间的孔隙形成吸声缝隙。
[0027] 所述屏板本体内部无吸声填充材料。
[0028] 所述吸声面层与共振吸声腔的厚度比d:D为1:4~8。
[0029] 所述吸声面层的厚度为10~30mm，共振吸声腔的厚度为40~100mm〇
[0030] 所述隔声面层采用微粒隔声板，隔声面层的厚度为20~50mm。所述微粒隔声板包 括骨架和填充料，所述骨架由骨架颗粒粘接形成，所述填充料包括填充颗粒、粘结剂和偶联 剂，填充料填满骨架缝隙。
[0031] 所述微粒隔声板按以下重量份组成，骨架，平均粒径为0.8mm的骨架颗粒4