■试验研究2019年
张勇林
（福建省建筑科学研究院有限责任公司，福建省绿建筑技术重点实验室，福建福州350108）
摘要透水水泥混凝土是一种具有吸声降噪功能的透水铺装材料。研究了不同孔隙率、孔径、厚度对透水水泥混凝土路面吸声性能的影响。结果表明，透水水泥混凝土路面吸声系数会随着孔隙率和孔径的增加呈现先增后减的趋势，且适宜孔隙率为15%~20%，适宜平均孔径为2.0~2.5mm；随着厚度增大，其在中低频段的吸声系数增加，高频段的吸声系数减小，适宜厚度为60~100mm o 关键词透水水泥混凝土；吸声降噪；吸收系数；孔隙率；孔径
0引言降压散
随着城市化和工业化进程的不断加快，城市内
涝、噪声污染等城市生态问题日益突出。为改善人居
环境，我国正在通过加强城市绿化、推广透水性铺装
等措施，积极建设能自然积存、自然渗透、自然净化的
海绵城市。透水水泥混凝土是一种由粗集料及水泥基
胶结料经拌合形成的具有连续空隙结构的混凝土叫
具有蓄排水和吸声降噪功能0，能广泛适用于广场、停
车场、城镇和园林中的轻型荷载道路等。推广透水水泥混凝
图1驻波管法测量吸声系数的装置2结果与讨论
土铺装，能提高城市路面渗排水功能，吸收部分交通噪声，改善城市生态环境。
1原材料及试验方法
1.1原材料
水泥采用福建炼石水泥厂生产的P-042.5水泥，性能满足GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的相关规定；
集料采用2.36~4.75mm、4.75~9.5mm碎石，性能符合GBrT14685-2011《建设用碎石卵石》的相关规定；增强剂采用福建建工建材科技开发有限公司生产的强凝胶，性能满足CJJ/T135-2009（透水水泥混凝土路面技术规程》的相关规定。迎宾机器人
1.2透水水泥混凝土制备
透水水泥混凝土按水泥：集料：增强剂：水=1:4~6: 0.03:0.32进行配制。拌制时，宜先将集料和50%用水量加入搅拌机拌合30s，再加入水泥、增强剂拌合40s，最后加入剩余用水量拌合50s以上。
1.3吸声系数测试方法
吸声系数测试采用驻波管+频率”析仪+音频信号发生器进行，试验方法参照GBJ88-1985《驻波管法吸声系数与声阻抗测量规范》的相关规定。测试频率为160、200、315、400、500、630、800、1000、1250、1600和2000Hz，测试装置如图1所示。2.1不同孔隙率对透水水泥混凝土吸声性能的影响
当声波入射到透水水泥混凝土表面时，大部分声波将通过孔隙传播到材料内部，激发材料孔隙内的空气分子与固体筋络间产生相对运动。由于空气的粘滞性在微孔内产生相应的粘滞阻力，使振动空气的动能不断转化为热能，从而使声能衰减叫因此，孔隙率大小是影响透水水泥混凝土吸声性能的重要因
素。选取水灰比为0.32，胶骨比为1：4~6不等，制备了孔隙率为5%~24%的透水水泥混凝土样品，并测试了其吸声系数，测试结果如图2所示。
—5.2%
-»-113%
-*-15.2%
螺旋桨设计
-**-18.2%
-*-21.8%
—23.9%
图2不同孔隙率对透水水泥混凝土吸声性能的影响
从图2可知，随着孔隙率的增大，透水水泥混凝土的吸声系数峰值和平均值呈现先增加后减少的趋势，且峰值对应的吸声频率向高频扩展；大部分吸声系数峰值出现在500-800Hz范围内，低谷出现在1250Hz附近；不同孔隙率透水水
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第11期(总第223期)试验研究・
泥混凝土的吸声系数在低频区差别不大。这主要是在孔径和
厚度相近的情况下，透水水泥混凝土孔隙率越高，孔隙曲折
苯并芘结构式
度越大，内部通道越复杂，会导致其孔隙壁的摩擦及空气粘
滞阻力就越大，转化为热能而被耗散的声能就越多，吸声系
数就越高。但当孔隙率过大时，试块底部和表面的连通性增
大，会造成当声波入射到多孔材料内部时直接通过内部孔隙
的空气传播到试块的底部，未能引起与混凝土骨架的相对运
动，消耗的声能就较少，吸声系数较小。在满足力学性能要求
的前提下，为实现较好的吸声性能和透水性能，透水水泥混凝土路面孔隙率宜为15%~20%。
2.2孔径大小对透水水泥混凝土吸声性能的影响
孔径是指透水水泥混凝土内部孔隙的名义直径，是影响声波传播的重要因素之一。选取水灰比为0.32，
胶骨比为1: 5，集料级配分别为2.36~4.75mm、4.75~9.5mm以及两者按一定比例混合，成型透水水泥混凝土试块。不同孔径透水水泥混凝土吸声系数峰值测试结果如图3所示。
图3不同孔径对透水水泥混凝土吸声性能的影响
从图3可知，随着平均孔径增大，吸声系数峰值呈现先增加后下降的趋势；当平均孔径为2~2.5mm时，吸声系数达到峰值。这主要是由于当孔径过小时，声波在透水水泥混凝土路面更容易发生反射而非衍射，因而吸声性能下降；当孔径过大时，声波通过透水混凝土路面时与孔壁产生的有效摩擦阻尼比较小，能量消耗降低，吸声效果不佳叫此外，孔径也影响着透水水泥混凝土的力学性能和透水性能。因此为使透水水泥混凝土路面吸声性能较好，可通过调整骨料级配和胶骨比，使其内部孔隙平均孔径宜为2.0~2.5mm。
2.3厚度对透水水泥混凝土吸声性能的影响
不同厚度的透水水泥混凝土路面在不同频率段的吸声系数有所不同。选取水灰比0.32，胶骨比1：5，集料选用2.36~4.75mm碎石，分别制备了厚度为60、80、100、120和140mm的透水水泥混凝土试块。不同频率下吸声系数测试结果如图4所示。
从图4可知，在孔隙率相同的情况下，随着透水水泥混凝土厚度的增大，中低频段的吸声系数有所增
加，高频段的吸声系数则有所减小。相同孔隙率条件下，随着透水混凝土厚度的增加吸声系数呈增长趋势，但达到一定厚度时，吸声
塑料水嘴图4厚度对透水水泥混凝土吸声性能的影响
系数不再增加。这是由于在孔径和孔隙率一定的情况下，随着厚度的增大，声波在孔隙中传播的距离越长，受到曲折通道的阻挡次数增多，因而能量损失越大叫多孔吸声材料中，高频声波主要在材料的表面被吸收，低频声波的吸收在材料内部，随着厚度的增大，低频时吸声系数有随厚度的增加而增加的趋势，而高频吸声系数有所下降。由于汽车公路行驶产生的噪声主要以中高频为主，频率范围主要集中在600-1200Hz，因此透水水泥混凝土路面面层厚度宜为60〜100mm。
3结论
(1)透水水泥混凝土吸声系数峰值随着孔隙率的增加呈现先增加后减小的趋势，且峰值对应于的频率越高。不同孔隙率的透水水泥混凝土在低频区差别不大。当孔隙率为15%~20%时，透水水泥混凝土吸声性能较好。
(2)透水水泥混凝土吸声系数随着孔径增大呈现先增加后减小的趋势。当平均孔径为2.0~2.5mm时，透水水泥混凝土路面吸声性能较好。
(3)透水水泥混凝土随着厚度增大在中低频段的吸声系数有所增加，在高频段的吸声系数有所减小，厚度宜为60~100mm o
参考文献
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京：东南大学,2006.
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⑸赵晶，刘茜，刘军•透水性道路混凝土吸声性能研究山•低温
建筑技术,2016(02):10-13.
作者简介：张勇林(1989-)，男，硕士学历，从事高性能混凝土、特种砂浆、泡沫混凝土、土壤固化剂等建材研究工作。
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