收稿日期 2001-12-14 修回日期 2002-03-22
・环境噪声・
A New S ound
B a rrie r M a te ria l 2Foam
C hinaw a re
周海燕 (武汉大学资源与环境科学学院 武汉 430070)
摘要 通过对泡沫陶瓷吸声特性的介绍，指出泡沫陶瓷具有良好的声学性能，力学性能，耐候性，防火性等特点，其材料制成的吸声元件，在中低频具有良好的吸声性能，适于在公路建造声屏障时使用。 关键词 泡沫陶瓷 声屏障
Abs tra c t T h is paper po in ts ou t the n icer perfo rm ance of acou stics ,m echan ics ,fire 2resistan t acco rding to the sound ab 2
so rp ti on characteristic of foam ch inaw are .T he better sound ab so rp ti on characteristic in m id o r low frequency m ade it a good m aterial to bu ild sound barrier along road .
Ke y w o rds Foam C hinaw a re S ound B a rrie r
1 前言
近年来，随着越来越多的高等级公路建成通车，交通噪声的污染日益突出，越来越引起各方的重视，目前，解决交通噪声的办法和措施很多，但相对经济和有效的措施是在道路两侧设置声屏障，我国北京、上海、贵阳、广东等城市采用传统的吸声材料或透明板修建隔声屏障，发达国家如美国、日本、德国和澳大利亚等采用新型材料——泡沫陶瓷修建的高架桥和高速公路的消声隔音屏障，取得非常好的降噪效果。
声屏障设置的目的是隔声降噪，因此，在声屏障的设计中除了要求有一定的隔声量外，还需借助材料本身的吸声性能来减少噪声福射强度。目前国内外用于道路声屏障的吸声材料主要有超细玻璃棉、矿棉等无机纤维类材料，作为吸声材料，该类材料具有许多优点，如：吸声系数大、比重轻、阻燃、导热系数低、价格便宜等，但作为声屏障的吸声材料，仅有以上性能是不够的。交通噪声发生于室外露天环境，条件比较恶劣，因此，在选择吸声材料时首先要满足在任何气候和室外环境，都不会改变其原有的声学特性，其次还要求有较高的强度、经久耐用、耐污染、美观，易于施工和维护，防火防潮
等特性。
泡沫陶瓷能够满足以上要求，特别适宜在高
温、潮湿的环境下使用，能经受风吹、日晒、雨淋和水浸，具有比较稳定的力学性能和良好的吸声性能。因此，开展泡沫陶瓷声屏材料的研究，为开发声学性能良好、重量轻、易于安装维护的公路声屏障吸声材料具有重要的实用价值。
2 吸声泡沫陶瓷的特性
泡沫陶瓷具有大量的，从表到里的三维互相贯通的网状小孔结构，当声波入射到材料表面时，绝大部分的声波会沿着迷宫式的小孔隧道进入泡沫陶瓷内部。声波在泡沫陶瓷内部传播引起孔隙中的空气振动，同形成孔隙的表面十分粗糙的陶瓷筋络发生摩擦，一部分声能被转变为热能；一部分声能到达刚性壁后，被反射回泡沫陶瓷，声波又会象初次入射声一样重新回到迷宫式的小孔遂道中，带动空气与陶瓷筋络发生摩擦，声能继续被转化、消耗。这两种效应相互作用，使泡沫陶瓷有效地消耗入射声能，获得良好的吸声效果。
微型麦克风泡沫陶瓷的声学性能与泡沫陶瓷材料的流阻、开口孔隙率、结构因子和孔隙的平均半径有关。当泡沫陶瓷的开口孔隙率和结构因子相对稳定的情
况下，其吸声性能主要取决于公称孔数(孔隙半径)
包塑轴承
—
垂直母排24—环境保护科学 第28卷 总第112期 2002年8月
和材料厚度。
吸声系数是评价吸声材料或结构的声学性能的一项最重要的技术参数，吸声系数高表示吸声性能好。按国标GBJ 88-85“驻波管法吸声系数与声阻抗测量规范”中有关规定，据测定，公称孔数为30pp i ，厚50mm 的泡沫陶瓷材料及公称孔数为30pp i ，后留10c m 空腔，厚50mm 的泡沫陶瓷材
料，在高、中、低三段频率范围的14种不同频率声波作用下的吸声系数见图1,
盲源分离
主要性能指标见表1。
a —厚50mm ，公称孔数为30pp i 的泡沫陶瓷材料
b —厚50mm ，后留10伯努利方程实验
c m 空腔，公称孔数为30pp i 的泡沫陶瓷材料
图1 泡沫陶瓷吸声曲线
表1 泡沫陶瓷主要性能指标
序号
项 目技术指标
备 注123456
公称孔数开口孔隙率密度常温抗压强度降噪系数防火性
20～50pp i 78%～83%541～557 kg ・m -3
2112～2129M Pa
0170B 1
GB 1964-80GBJ 88-85
从泡沫陶瓷(50mm 厚)吸声曲线以及主要性
能指标表中，能够看出泡沫陶瓷是一种吸声系数高、质轻高强、不燃、综合性能优良的吸声材料。留有空腔的泡沫陶瓷的吸声性能，尤其在低频部分的吸声性能将会有很大的改善。
3 泡沫陶瓷的构造及特点
泡沫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。具体有如下特点。
3.1 中低频吸声性能优良
道路交通噪声主要是由于车辆发动机进气、排
气、燃烧，冷却风扇空气涡流、摩擦、车体结构的振动、轮胎与路面的摩擦和信号喇叭综合作用形成的，低频率噪声的声压级最强，中频率次之，高频率最小。
用泡沫陶瓷制作的消声隔音体，由泡沫陶瓷吸声板，隔音钢板，钢板与泡沫陶瓷之间形成空腔组成，这种结构对低频噪声的吸收能力非常强，同时对全频率范围的噪声都有很好的降噪效果。3.2 重量轻力学性能好
泡沫陶瓷的容重与硬质矿棉板的容重相近，但强度却大大超过硬质矿棉板，不会因振动和风压而发生折损粉化现象。经浸泡试验和实践证明，自然硬化工艺生产的泡沫陶瓷与烧结泡沫陶瓷一样，具有比较稳定的力学性能，能在室外露天使用，常年经受风吹、日晒、雨淋，不会改变自身的网状结构和吸声性能，是一种理想的公路声屏障材料。3.3 优良的耐候性
为了验证泡沫陶瓷耐酸雨的浸蚀能力，将制备好的6件泡沫陶瓷试样，放入pH 值为5的H 2SO 4溶液中浸泡10d ，试样均未出现明显的侵蚀现象。
将泡沫陶瓷样品，放在紫外线灯下，连续照射250h ，全部样品均未出现粉化、裂纹和变等现象。
以上试验表明泡沫陶瓷具有耐酸性和抗老化性能，能在公路较恶劣的环境下使用。3.4 泡沫陶瓷吸声构件的防火性
电磁
泡沫陶瓷经测试达到GB 8624中B 1级难燃材料规定的要求。3.5 性能价格比高
自然硬化工艺生产的厚度为5c m 的吸声泡沫陶瓷价格为300 元・m 2，相当于国际市场烧结泡沫陶瓷的1 28，国内烧结泡沫陶瓷的1 10。自然硬化法生产的泡沫陶瓷性能价格比高，经济实惠，具有很强的市场竞争力。3.6 安装施工简便
用钢板、泡沫陶瓷连接组成大小各异的声学元件，用H 型钢，方钢与槽钢做立柱为骨架，安装时将消声隔音体插入立柱即可，非常简便，各连接处可选用密封垫圈和密封膏来密封，防止漏音，有灯杆的地方，可形成弧形连接。
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34—新型声屏障材料泡沫陶瓷 周海燕
4 结语
通过对泡沫陶瓷吸声材料和吸声结构体的声
学性能和力学性能研究，综上所述得出如下结论:
(1)泡沫陶瓷具有重量轻、强度高、吸声性能好、经久耐用、安全可靠、结构形式灵活、施工安装简便等特点，吸声用泡沫陶瓷特别适合在高温、潮湿的环境下使用。
(2)泡沫陶瓷具有比较稳定的力学性能，能在室外露天使用，常年经受风吹、日晒、雨淋，不会改变自身的网状结构和吸声性能，是一种理想的公路声屏障材料。
(3)泡沫陶瓷吸声构件在公路交通噪声能量集中在200～1kH Z 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。
(4)泡沫陶瓷性能 价格比高，经济和社会效益好，代表了新世纪吸声材料的发展方向，使我国的公路声屏障材料又增添一优良品种，具有十分广阔的应用前景。
参 考 文 献
1 C lay Foam Bati m ent ΚInternati onal Building R easearch&P ract
ce ΚV 15N 5Sep 2O ct 1987Λ
2 N ew Sound 2A bso rbing So luti ons fo r N o isy Industrial Room Κ
Sound 2A bso rbing Panels O btained by T urning Industrial
W aste to A ccount ΚBuletinul Stiintific 2Institutul de Constructi 2
i ΚBucuresti V 27N 21984.
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声与振动控制Λ1999;5ΓΚ39～42Λ
5 宋国平等Λ成绵高速公路新型声屏障设计探讨Λ交通环保Κ2001
;3ΓΚ19～22Λ
(上接第20页)
蒸发膜传递理论的研究方向提出了建议。渗透蒸发近年研究虽然进展很快，但它单独使用的经济性并不好，工业上多用于集成过程(In tegrati on p rocess )或组合过程(H yb rid p rocess )，即与其它
分离过程结合起来使用，可以发挥有关分离过程的
优点，做到扬长避短，达到优化的目的。
3 结语
任何水处理技术都有它的适用范围，往往使用某一种膜技术并不一定能够解决各种水处理问题，因此在实际应用中通常将不同的膜技术进行组合使用，如ED 与RO 的结合,RO 与U F 的结合，及RO 与M F 的结合使用等，这样往往可以发挥各自的特点，取得更大的技术和经济效果。同时膜技术与常规的水处理技术联合使用也是不可忽视的，如高纯水制备中将膜技术与离子交换及常规过滤技术相结合，则可发挥它们各自的优势，使处理效果大大提高，而处理成本则大大下降。在废水深度处理方面，膜与常规的生化处理相结合(膜生物反应器)则可实现水的回用。如在酒精稀端的浓缩、恒沸体系(浓端)的脱水，若采用膜分离方法，与中间段常规精溜法相结合，就可降低能耗、改进设备并提高经济效益。因此，在研究水处理工艺时，将各种膜分离技术的相互配合使用，以及膜技术与常规水处
理技术的联合使用是十分重要的，是今后开发新型水处理工艺的一个重要方向。相信膜技术在水处理技术中的作用和地位会日益突出，其应用范围也日益广阔。
参 考 文 献
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水处理技术,2000,26(6):367.2.陈效勤等.工业用水与废水,1999,30(4),5～7.3.闻瑞梅等.微电子子学,199
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44—环境保护科学 第28卷 总第112期 2002年8月
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