一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构的制作方法

1.本实用新型涉及吸声板材领域，具体涉及一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构。

背景技术：

2.随着社会经济的发展，城镇化日益突出，道路交通、地铁、高速、铁路建设产生的噪声问题也越来越引起社会公众的关注。我国投入的噪声治理费用逐年增加，以铁路为例，截至2021年底仅用于铁路两侧隔绝铁路辐射噪声的声屏障投资已达500多亿元。
3.目前，各类吸声结构内部传统的吸声材料为岩棉、聚酯纤维等，这些吸声材料的缺点是：耐久性差、强度差，雨水侵蚀后塌落难以维持其声学性能，需要大量资金维护替换，造成国家资金的浪费；其生产中易形成危害性粉尘，吸声材料中的纤维及颗粒经雨水塌落粉化后飘散至空气中，对人体健康安全造成危害，相关国家标准已明确不推荐使用。开发环保、耐久、经济、声学性能优良的新型吸声材料，对于交通噪声控制尤其是高速铁路等轨道交通的噪声控制，实现我国长期的双碳目标，保障交通沿线居民健康的生活品质具有重大意义。由于低频率噪音的波长长，极易穿过吸隔声结构，目前现有的吸隔板结构大部分很难实现对低频率噪音和高频噪音的吸收。
4.轻集料一般指具有微孔状的轻质颗粒，经胶凝材料粘结固化后制备成板材。轻集料制备工艺简单，可为天然的火山灰或由建筑弃土、河道淤泥、危废污泥、煤矸石、黏土、页岩等烧制而成，能够实现废物循环再利用。影响轻集料性能的主要因素是材料品种、生产工艺或形成条件、孔隙结构、颗粒形状和级配等。传统采用轻集料制备的板材，主要用于保温隔热及防排水工程中，其吸声性能、隔声性能较差，部分用于噪声治理的轻集料板材难以同时实现交通噪声治理中对吸声性能、隔声性能的要求，其强度、密度、粒径、级配等参数难以与其声学要求相匹配。

技术实现要素：

5.本实用新型对现有技术中的问题，对于现有的铁路运输关于吸隔声结构的吸声性能行业推荐标准(tb/t 3122-2019)和隔声性能(tb/t 3122-2019)的要求，现有的吸隔声结构无法同时满足在高频和低频噪音的吸声性能和隔声性能。由于低频噪音波长较长，极易穿过吸隔声板，可以通过增加吸声板的厚度来满足低频噪音的吸声性能，但是这样也会导致吸隔声结构重量的增加，不利于运输安装，并且也会增加成本；又或者通过吸隔声结构的第二空气腔来满足低频噪音的吸声性能，但是这样会增加吸隔声结构的厚度，由于吸隔声结构在道路交通、地铁、高速、铁路中的运用，常会遇见狭窄的安装环境，比如在城市的高架桥两侧，因为安装环境受限，吸隔声结构增厚导致不利于安装。本实用新型公开了一种重量小于80kg/m2、总厚度在200mm以下用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，该吸隔声结构能同时实现交通噪声治理中对低频噪音和高频噪音的吸声性能(tb/t 3122-2019)、隔声性能(tb/t 3122-2019)的要求。
6.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
7.本实用新型提供了一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，在封闭空腔中固定有单层的超细轻集料吸声板，在沿声音传播的方向上，超细轻集料吸声板的背面与封闭空腔形成第二空气腔，超细轻集料吸声板中轻集料的粒径范围在0.4-2.5mm，超细轻集料吸声板的厚度在30-60mm，超细轻集料吸声板的厚度和第二空气腔的厚度之和不小于85mm。
8.本实用新型的上述设计，使用不同尺寸的轻集料颗粒，可以使轻集料颗粒之间存在连续的孔隙结构，在较宽频带范围有较高的吸声系数；超细轻集料吸隔声板在较宽频带范围有较高的吸声系数，第二空气腔的设置起到改善不同频段吸隔声结构声学性能的作用；此外，搭配超细轻集料吸声板和第二空气腔的厚度，使吸隔声结构能同时实现交通噪声治理中对低频噪音和高频噪音的吸声性能、隔声性能的要求，并且可以控制吸隔声结构的重量小于80kg/m2、吸隔声结构的总厚度小于200mm。
9.作为进一步方案，所述超细轻集料吸声板面向声源的一侧表面可以为平面或者连续的波纹面。
10.作为进一步方案，所述波纹面的波峰高度在2-10mm。超细轻集料吸声板表面设置有不同高度的连续波峰，连续的波峰可以增大超细轻集料吸声板的吸声面积，从而进一步提高超细轻集料板式吸隔声结构的对于低频声音的吸声性能。
11.作为进一步方案，所述超细轻集料吸声板的厚度和第二空气腔的厚度之和的范围不小于90mm。
12.作为进一步方案，所述吸隔声结构的重量小于80kg/m2，吸隔声结构的总厚度小于200mm。
13.作为进一步方案，所述封闭空腔由顶部型材、底部型材和壳体封闭形成，顶部型材固定于超细轻集料吸声板顶部，底部型材固定于超细轻集料吸声板底部，超细轻集料吸声板竖直于顶部型材和底部型材中间，超细轻集料吸声板的正面与封闭空腔形成第一空气腔。
14.作为进一步方案，所述轻集料堆积密度为不大于750kg/m3。
15.作为进一步方案，所述轻集料的来源包括天然的火山灰、建筑弃土、河道淤泥、危废污泥、煤矸石、黏土、页岩。
16.作为进一步方案，所述超细轻集料吸声板由轻集料和胶凝材料粘结固化后形成；作为更进一步方案，所述轻集料与胶凝材料的重量配比为：(50％～80％):(20％～50％)。
17.作为进一步方案，所述胶凝材料为有机材料或无机材料。
18.作为进一步方案，所述有机材料选自沥青、合成树脂、天然树脂中的一种。
19.作为进一步方案，所述无机材料选自酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石灰、石膏、水玻璃中的一种。
20.作为进一步方案，所述胶凝材料中还可以含有掺合料；作为更进一步方案，所述掺合料包括粉煤灰、矿渣粉、硅粉。
21.作为进一步方案，所述凝胶材料与掺合料的重量配比为：(50％～100％)：(0％～50％)。
22.作为进一步方案，所述壳体选自钢板或铝合金板；作为更进一步方案，壳体为铝合
金板时，壳体厚度不小于1mm。
23.本实用新型的特点和有益效果为：能同时实现在交通噪声治理中吸隔声结构对低频噪音和高频噪音的吸声性能、隔声性能的要求，并控制吸隔声结构的重量小于80kg/m2和吸隔声结构的总厚度小于200mm。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
25.图1为本实用新型实施例提供的超细轻集料吸声板结构示意图。
26.图2为本实用新型实施例提供的超细轻集料板式吸隔声结构示意图。
27.其中，上述附图包括以下附图标记：
28.1-顶部型材；2-底部型材；3-超细轻集料吸声板；4-第一空气腔；5-第二空气腔；6-超细轻集料吸声板面向声源的一面，可以平面或波纹面；7-壳体；a1-超细轻集料吸声板的厚度；a2-第二空气腔的厚度；b3-波纹面的峰高；h-超细轻集料板式吸隔声结构的厚度。
具体实施方式
29.为了便于理解本实用新型一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构的结构，下面将对本实用新型一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构的结构进行更全面的描述，给出了本实用新型的实施例，但并不因此而限制本实用新型的范围。
30.为了更好的解释本实用新型一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构的结构的技术特点，还提供了以下实施例。
31.图1为本实施例提供的超细轻集料吸声板结构示意图，可以从图中清楚的看见在超细轻集料吸声板3中形成的孔隙。
32.图2为本实施例提供的超细轻集料板式吸隔声结构示意图，顶部型材1固定于超细轻集料吸声板3的顶部，底部型材2固定于超细轻集料吸声板3的底部，顶部型材1、壳体7和底部型材2形成了一个封闭空腔，在封闭空腔中，在噪音的穿过的方向，超细轻集料吸声板3的正面与封闭空腔形成第一空气腔4，超细轻集料吸声板3的背面与封闭空腔形成第二空气腔5。当超细轻集料吸声板3的厚度a1搭配第二空气腔的厚度a2，能使吸隔声结构同时满足低频噪音和高频噪音的吸声性能和隔声性能。超细轻集料吸声板面向声源的一面，可以是平面或波纹面6，当呈连续的波纹面，波纹面的峰高b3在2-10mm，波纹面可以增大超细轻集料吸声板3的吸声面积，有利于进一步提高超细轻集料板式吸隔声结构的对于低频声音的吸声性能。超细轻集料板式吸隔板结构的总厚度h控制在200mm下，超细轻集料板式吸隔声结构的重量小于80kg/m2，壳体选自钢板或铝合金板，当壳体为铝合金板时，壳体厚度不小于1mm。
33.一种超细轻集料吸声板的制作方法：选定轻集料、凝胶材料和掺合料，按轻集料与胶凝材料的重量配比为：(50％～80％):(20％～50％)；凝胶材料与掺合料的重量配比为：(50％～100％)：(0％～50％)充分搅拌混合，振荡加压成型，养护达到强度后成为最终产
品。
34.所述轻集料的来源包括天然的火山灰、建筑弃土、河道淤泥、危废污泥、煤矸石、黏土、页岩。轻集料堆积密度为不大于750kg/m3。
35.所述凝胶材料为有机材料和无机材料，有机材料选自沥青、合成树脂、天然树脂中的一种；无机材料选自酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石灰、石膏、水玻璃中的一种。
36.所述掺合料包括粉煤灰、矿渣粉、硅粉。
37.所制成的超细轻集料吸声板具有以下性能参数：
38.(1)降噪系数0.7以上；
39.(2)干面密度10～30kg/m2；
40.(3)抗压强度2mpa以上，抗折强度0.75mpa以上。
41.为了进一步的解释本吸隔声结构的技术特点，本实用新型还提供了以下实施例1-3进行说明。
42.在现有的吸隔声结构中，少有能同时满足对低频噪音和高频噪音的吸声性能和隔声性能，我们选取实施例1-3进行研究分析，吸隔声结构中的超细轻集料吸声板的厚度搭配合适的第二空气腔，能使吸隔声结构满足对低频噪音和高频噪音的吸声性能和隔声性能，并且此搭配下的吸隔声结构的总厚度小于200mm，重量小于80kg/m2。
43.表1和表2分别为铁路行业推荐的吸声性能标准(tb/t 3122-2019)和隔声性能标准(tb/t 3122-2019)，声音频率小于500的为低频噪音，声音频率大于500的为高频噪音。目前吸隔声结构对高频率噪音具有较好的吸声性能和隔声性能，但是能同时满足低频噪音的较少。
44.表1吸声性能(tb/t3122-2019)
45.频率/hz125250500100020004000降噪系数吸声系数≥0.3≥0.6≥0.8≥0.7≥0.5≥0.5≥0.8
46.表2隔声性能(tb/t 3122-2019)
47.频率/hz125250500100020004000计权隔声量吸声系数≥15≥6≥25≥30≥30≥35≥30
48.表3不同的超细轻集料板式吸隔声结构的吸声性能
[0049][0050]
注：d50粒径在0.4-2.5mm。
[0051]
表4不同的超细轻集料板式吸隔声结构的隔声性能
[0052][0053]
注：d50粒径在0.4-2.5mm。
[0054]
超细轻集料吸声板中，由于轻集料的粒径不同，可以形成连续的孔隙结构，而超细轻集料吸声板中的孔隙可以阻碍声音穿过超细轻集料吸声板，使噪音在超细轻集料吸声板的孔隙的表面被反射，从而逐渐将声音在超细轻集料吸声板中被吸收。我们为了在超细轻集料吸声板中形成可以反射噪音的孔隙，我选择了不同粒径的轻集料，不同粒径的轻集料在超细轻集料吸声板中形成连续的孔隙结构，所以我们选择的轻集料颗粒的粒径可选范围在0.4-2.5mm之间；当轻集料颗粒的粒径太小，会导致在制作超细轻集料吸声板时，轻集料颗粒的添加量会增加，从而会影响吸隔声结构的内部孔隙。从对比例1和可以看出，当轻集料颗粒的粒径小于0.4mm时，对比例不满足125/hz的吸声性能。我们认为会导致轻集料之间形成的孔隙较小，在超细轻集料吸声板制造过程中会加入凝胶材料，凝胶材料可能会填充在形成的小孔隙中，造成超细轻集料吸声板中孔隙少且小，导致声音很容易穿过超细轻集料吸声板。当d50粒径在0.4-2.5mm，吸隔板结构能同时满足低频噪音和高频噪音的吸声性能和隔声性能。
[0055]
在此基础上，合适厚度的超细轻集料吸声板搭配一定厚度的第二空气腔，可以能提高对低频噪音的吸声性能和隔声性能。超细轻集料吸声板表面还可以设置有不同高度的连续波峰，我们发现，当在超细轻集料吸声板表面设置不同高度的连续波峰，连续的波峰可以增大超细轻集料吸声板的吸声面积，从而进一步提高超细轻集料板式吸隔声结构的对于低频声音的吸声性能，如实施例3所示，实施例3在低频声音(125/hz、250/hz和500/hz)时的吸声性能均明显优于平面的超细轻集料吸声板(实施例1和实施例2)。
[0056]
可见，本实用新型的提供的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构能同时实现交通噪声治理中对低频噪音和高频噪音的吸声性能、隔声性能的要求，并且吸隔声结构总厚度小于200mm，且重量低于80kg/m2。
[0057]
需注意，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，在封闭空腔中固定有单层的超细轻集料吸声板，在沿声音传播的方向上，超细轻集料吸声板的背面与封闭空腔形成第二空气腔，超细轻集料吸声板中轻集料的粒径范围在0.4-2.5mm，超细轻集料吸声板的厚度在30-60mm，超细轻集料吸声板的厚度和第二空气腔的厚度之和不小于85mm。2.根据权利要求1所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述超细轻集料吸声板面向声源的一侧表面可以为平面或者连续的波纹面。3.根据权利要求2所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述波纹面的波峰高度在2-10mm。4.根据权利要求1所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述超细轻集料吸声板的厚度和第二空气腔的厚度之和的范围不小于90mm；所述吸隔声结构的重量小于80kg/m2；吸隔声结构的总厚度小于200mm。5.根据权利要求1所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述封闭空腔由顶部型材、底部型材和壳体封闭形成，顶部型材固定于超细轻集料吸声板顶部，底部型材固定于超细轻集料吸声板底部，超细轻集料吸声板竖直于顶部型材和底部型材中间，超细轻集料吸声板的正面与封闭空腔形成第一空气腔。6.根据权利要求5所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述壳体选自钢板或铝合金板。7.根据权利要求5所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，壳体为铝合金板时，壳体厚度不小于1mm。8.根据权利要求1所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述轻集料堆积密度为不大于750kg/m3。9.根据权利要求1所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述轻集料的来源包括天然的火山灰、建筑弃土、河道淤泥、危废污泥、煤矸石、黏土、页岩中的一种。10.根据权利要求1所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述超细轻集料吸声板由轻集料和胶凝材料粘结固化后形成。11.根据权利要求10所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述胶凝材料为有机材料或无机材料。12.根据权利要求11所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述有机材料选自沥青、合成树脂、天然树脂中的一种。13.根据权利要求11所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述无机材料选自酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石灰、石膏、水玻璃中的一种。14.根据权利要求10所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述胶凝材料中还包括掺合料。15.根据权利要求14所述的一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，其特征在于，所述掺合料包括粉煤灰、矿渣粉、硅粉中的一种。

技术总结

一种用于治理交通噪声的超细轻集料板式吸隔声结构，在封闭空腔中固定有单层的超细轻集料吸声板，在沿声音传播的方向上，超细轻集料吸声板的背面与封闭空腔形成第二空气腔，超细轻集料吸声板中轻集料的粒径范围在0.4-2.5mm，超细轻集料吸声板的厚度在30-60mm，超细轻集料吸声板的厚度和第二空气腔的厚度之和不小于85mm。超细轻集料板式吸隔声结构能同时实现交通噪声治理中对低频噪音和高频噪音的吸声性能、隔声性能的要求，并且可以控制吸隔声结构的重量小于80kg/m2、吸隔声结构的总厚度小于200mm。厚度小于200mm。厚度小于200mm。