馮基學(xué)

(招商局生態(tài)環(huán)保科技有限公司， 重慶 400067)

廢舊輪胎顆粒板混響室吸聲測(cè)試

馮基學(xué)

(招商局生態(tài)環(huán)?？萍加邢薰?， 重慶 400067)

對(duì)廢舊輪胎橡膠顆粒進(jìn)行多次混響室測(cè)試分析，結(jié)果表明其具有較好的吸聲性能，滿足JT/T646—2005《公路聲屏障材料技術(shù)要求和檢測(cè)方法》的規(guī)定，可作為吸聲材料用于道路聲屏障。

廢舊輪胎；聲屏障；吸聲材料

對(duì)治理交通噪聲而言，聲屏障技術(shù)往往因其經(jīng)濟(jì)、有效而被廣泛采用。聲屏障有2種形式，隔聲型和吸聲型[1]。隔聲型聲屏障主要通過對(duì)噪聲的阻隔、反射而降低對(duì)保護(hù)對(duì)象的影響。吸聲型聲屏障是對(duì)隔聲的一種補(bǔ)充，可以降低屏障反射產(chǎn)生的混響及聲屏障頂端的繞射。吸聲材料指吸聲能力較強(qiáng)且吸聲系數(shù)較大的材料或結(jié)構(gòu)，通常指平均吸聲系數(shù)α≥0.2的材料[2]。按照材料的物理性能和吸聲方式，吸聲材料和結(jié)構(gòu)可以分為：1) 多孔吸聲材料；2) 薄板(膜)共振吸聲和空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)[3]。目前吸聲型聲屏障主要采用多孔吸聲材料，如超細(xì)玻璃棉、巖棉、礦渣棉等。多孔吸聲材料具有良好吸聲性能的原因，不是因?yàn)楸砻娲植冢且驗(yàn)槠渚哂写罅績(jī)?nèi)外連通的微小空隙和孔洞[4]。本文將研究把廢舊輪胎顆粒用粘結(jié)劑進(jìn)行粘結(jié)，形成內(nèi)外部貫通的多孔材料，測(cè)試其吸聲性能。分2個(gè)階段進(jìn)行測(cè)試：1) 采用駐波管對(duì)廢舊輪胎顆粒進(jìn)行吸聲系數(shù)測(cè)試，以確定廢舊輪胎顆粒試件不同粒徑最佳配合比及最佳厚度；2) 根據(jù)混響室吸聲測(cè)試試件要求制作試件并進(jìn)行混響室吸聲系數(shù)測(cè)試分析。本文主要分析混響室吸聲系數(shù)測(cè)試，使研制的吸聲材料能更好地滿足交通噪聲聲屏障的需要。

1 單一材料試件的測(cè)試與分析

1.1 試件制作

根據(jù)駐波管測(cè)試結(jié)果，選擇最佳配合比，制成8 cm厚試件，其拼接面積為3.0 m×3.5 m[5]。將試件表面做成條狀和網(wǎng)格狀2種形式在混響室進(jìn)行測(cè)試。試件表面形式如圖1所示。

1.2 試件測(cè)試與分析

混響室試件測(cè)試結(jié)果如表1所示，變化趨勢(shì)如圖2所示。

對(duì)3種不同表面形式的試件進(jìn)行了如下分析和比較：

1) 投影面積不變的情況下，隨著試件表面積增大(變化表面形式)，其吸聲系數(shù)也會(huì)增大。網(wǎng)格狀試件與條狀試件相比其吸聲系數(shù)變化不明顯，所以不能為了增加吸聲量而盲目增大吸聲表面積。

圖1 條狀和網(wǎng)格狀試件表面形式示意

試件表面形式不同測(cè)試頻率(Hz)下的吸聲系數(shù)125250500100020004000吸聲系數(shù)降噪系數(shù)平面0.200.440.770.580.690.620.550.62條狀0.300.540.900.780.690.670.650.73網(wǎng)格0.300.590.910.770.710.740.670.75

圖2 不同表面形式試件吸聲系數(shù)測(cè)試結(jié)果

2) 所有試件吸聲系數(shù)在100～500 Hz頻率范圍內(nèi)迅速增大，400～630 Hz時(shí)效果最好，其中網(wǎng)格狀試件在500 Hz時(shí)測(cè)試其吸聲系數(shù)達(dá)到0.91。

3) 測(cè)試結(jié)果表明試件低頻吸聲效果較差，中高頻較好。

4) 所有測(cè)試結(jié)果均滿足JT/T646—2005《公路聲屏障材料技術(shù)要求和檢測(cè)方法》[6]的規(guī)定，可以用作公路聲屏障吸聲材料。用途主要有2種：一是貼在以反射為主的砌體或混凝土結(jié)構(gòu)聲屏障聲源內(nèi)側(cè)，增加降噪量；二是作為吸聲型聲屏障的吸聲材料填充使用。

2 復(fù)合材料試件測(cè)試與分析

2.1 構(gòu)件設(shè)計(jì)

聲屏障常用板材為穿孔填充材料吸聲板，主要結(jié)構(gòu)是2塊金屬板做成空腔，內(nèi)填吸聲材料。外框結(jié)構(gòu)采用1.0～1.2 mm厚金屬板，內(nèi)填橡膠顆粒板。本文研究的復(fù)合結(jié)構(gòu)聲屏障結(jié)構(gòu)類型如圖3所示。

圖3 復(fù)合結(jié)構(gòu)聲屏障示意

2.2 測(cè)試分析

共制作了6個(gè)不同試件進(jìn)行混響室測(cè)試，包括2個(gè)百葉穿孔板，2個(gè)微圓穿孔板，1個(gè)大圓穿孔板，1個(gè)空腔復(fù)合板?；祉懯以嚰y(cè)試結(jié)果如表2所示，變化趨勢(shì)比較如圖4所示。

分析表2及圖4可知：

1) 對(duì)于百葉穿孔板試件①和試件②，由于二者穿孔率相同，波紋起伏變化使大部分頻段吸聲系數(shù)降低，但變化不明顯。二者變化趨勢(shì)一致，在400 Hz時(shí)達(dá)到最大。

2) 微圓孔試件③、試件④及大圓孔試件⑤變化趨勢(shì)比較一致，且在500 Hz時(shí)吸聲系數(shù)達(dá)到最大，分別為0.92、0.95、1.00。三者降噪系數(shù)差別不大，平面微圓孔試件③與平面大圓孔試件⑤相比較，其降噪系數(shù)略有提高，增加不明顯。原因是雖然穿孔率從29%增大到63%，但二者穿孔率都超過20%，且背部吸聲材料填滿，沒有形成明顯空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)。試件還是以橡膠顆粒吸聲為主，穿孔板僅起護(hù)面板作用[7]。

表2 穿孔板復(fù)合構(gòu)件測(cè)試結(jié)果

圖4 復(fù)合結(jié)構(gòu)吸聲系數(shù)變化趨勢(shì)比較

3) 無論是百葉穿孔還是微圓孔，表面形式由平面變成波紋，但變化小，對(duì)吸聲系數(shù)影響不大。

4) 復(fù)合波紋微孔試件⑥可以提升降噪系數(shù)，達(dá)到0.80。金屬穿孔填充橡膠顆粒板單一結(jié)構(gòu)吸聲系數(shù)有一個(gè)明顯峰值，出現(xiàn)在500 Hz。而波紋復(fù)合板出現(xiàn)了2個(gè)明顯峰值：一個(gè)出現(xiàn)在250 Hz時(shí)，為0.86；一個(gè)是出現(xiàn)在1 000 Hz時(shí)，為0.91。主要原因是波紋復(fù)合板吸聲材料背后的空腔結(jié)構(gòu)[8]有利于低頻吸聲性能的增加而對(duì)中高頻吸聲影響較小。

5) 與單一橡膠顆粒吸聲材料相比較，金屬?gòu)?fù)合板吸聲系數(shù)總體變化趨勢(shì)一致。通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)形式可以增大降噪系數(shù)，最大可達(dá)0.80。

3 結(jié)論

1) 廢舊輪胎橡膠顆粒加工成板材后，中、高頻具有較好的吸聲效果。通過復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以提高其低頻吸聲效果。

2) 橡膠顆粒板可根據(jù)需要加工成不同的形式使用：一是現(xiàn)場(chǎng)將橡膠顆粒板貼在混凝土、磚砌體結(jié)構(gòu)等背襯材料上面；二是將橡膠顆粒板填充在兩塊金屬板空腔內(nèi)，都能達(dá)到較好的降噪效果。

[1]戴明新．公路環(huán)境保護(hù)手冊(cè)[M]．北京：人民交通出版社，2004．

[2]馬大猷．噪聲與振動(dòng)控制工程手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．

[3]馬大猷，沈 山豪．聲學(xué)手冊(cè)(修訂版)[M]．北京：科學(xué)出版社，2004．

[4]秦佑國(guó)，王炳麟．建筑聲環(huán)境(第二版)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1999．

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)．聲學(xué)混響室吸聲測(cè)量：GB/T20247—2006/ISO354：2003[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006．

[6]中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部．公路聲屏障材料技術(shù)要求和檢測(cè)方法：JT/T646—2005[S]．北京：人民交通出版社，2006．

[7]吳碩賢，張三明，葛 堅(jiān)．建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)原理[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000．

[8]康玉成．實(shí)用建筑吸聲設(shè)計(jì)技術(shù)[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007．

Sound Absorption Test of Reverberation Chamber of Waste Tire Granule

FENG Jixue

In this paper,multiple reverberation chamber test and analysis are given to waste tire granule,results show that it has good sound-performance and meets the requirements of JT / T646-2005 "Technical Requirements and Testing Methods of Expressway Sound Barrier Materials",and can be used as sound-absorbing material for road sound barriers.

waste tire; sound barrier; sound-absorbing material

10.13607/j.cnki.gljt.2016.06.036

交通運(yùn)輸部企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目(2013315740010)

2016-08-26

馮基學(xué)(1973-)，男，遼寧省朝陽(yáng)市人，碩士，高工。

1009-6477(2016)06-0168-03

X839.1

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