废旧轮胎颗粒板混响室吸声测试

冯基学

(招商局生态环保科技有限公司， 重庆 400067)

废旧轮胎颗粒板混响室吸声测试

冯基学

(招商局生态环保科技有限公司， 重庆 400067)

对废旧轮胎橡胶颗粒进行多次混响室测试分析，结果表明其具有较好的吸声性能，满足JT/T646—2005《公路声屏障材料技术要求和检测方法》的规定，可作为吸声材料用于道路声屏障。

废旧轮胎；声屏障；吸声材料

对治理交通噪声而言，声屏障技术往往因其经济、有效而被广泛采用。声屏障有2种形式，隔声型和吸声型[1]。隔声型声屏障主要通过对噪声的阻隔、反射而降低对保护对象的影响。吸声型声屏障是对隔声的一种补充，可以降低屏障反射产生的混响及声屏障顶端的绕射。吸声材料指吸声能力较强且吸声系数较大的材料或结构，通常指平均吸声系数α≥0.2的材料[2]。按照材料的物理性能和吸声方式，吸声材料和结构可以分为：1) 多孔吸声材料；2) 薄板(膜)共振吸声和空腔共振吸声结构[3]。目前吸声型声屏障主要采用多孔吸声材料，如超细玻璃棉、岩棉、矿渣棉等。多孔吸声材料具有良好吸声性能的原因，不是因为表面粗糙，而是因为其具有大量内外连通的微小空隙和孔洞[4]。本文将研究把废旧轮胎颗粒用粘结剂进行粘结，形成内外部贯通的多孔材料，测试其吸声性能。分2个阶段进行测试：1) 采用驻波管对废旧轮胎颗粒进行吸声系数测试，以确定废旧轮胎颗粒试件不同粒径最佳配合比及最佳厚度；2) 根据混响室吸声测试试件要求制作试件并进行混响室吸声系数测试分析。本文主要分析混响室吸声系数测试，使研制的吸声材料能更好地满足交通噪声声屏障的需要。

1 单一材料试件的测试与分析

1.1 试件制作

根据驻波管测试结果，选择最佳配合比，制成8 cm厚试件，其拼接面积为3.0 m×3.5 m[5]。将试件表面做成条状和网格状2种形式在混响室进行测试。试件表面形式如图1所示。

1.2 试件测试与分析

混响室试件测试结果如表1所示，变化趋势如图2所示。

对3种不同表面形式的试件进行了如下分析和比较：

1) 投影面积不变的情况下，随着试件表面积增大(变化表面形式)，其吸声系数也会增大。网格状试件与条状试件相比其吸声系数变化不明显，所以不能为了增加吸声量而盲目增大吸声表面积。

图1 条状和网格状试件表面形式示意

试件表面形式不同测试频率(Hz)下的吸声系数125250500100020004000吸声系数降噪系数平面0.200.440.770.580.690.620.550.62条状0.300.540.900.780.690.670.650.73网格0.300.590.910.770.710.740.670.75

图2 不同表面形式试件吸声系数测试结果

2) 所有试件吸声系数在100～500 Hz频率范围内迅速增大，400～630 Hz时效果最好，其中网格状试件在500 Hz时测试其吸声系数达到0.91。

3) 测试结果表明试件低频吸声效果较差，中高频较好。

4) 所有测试结果均满足JT/T646—2005《公路声屏障材料技术要求和检测方法》[6]的规定，可以用作公路声屏障吸声材料。用途主要有2种：一是贴在以反射为主的砌体或混凝土结构声屏障声源内侧，增加降噪量；二是作为吸声型声屏障的吸声材料填充使用。

2 复合材料试件测试与分析

2.1 构件设计

声屏障常用板材为穿孔填充材料吸声板，主要结构是2块金属板做成空腔，内填吸声材料。外框结构采用1.0～1.2 mm厚金属板，内填橡胶颗粒板。本文研究的复合结构声屏障结构类型如图3所示。

图3 复合结构声屏障示意

2.2 测试分析

共制作了6个不同试件进行混响室测试，包括2个百叶穿孔板，2个微圆穿孔板，1个大圆穿孔板，1个空腔复合板。混响室试件测试结果如表2所示，变化趋势比较如图4所示。

分析表2及图4可知：

1) 对于百叶穿孔板试件①和试件②，由于二者穿孔率相同，波纹起伏变化使大部分频段吸声系数降低，但变化不明显。二者变化趋势一致，在400 Hz时达到最大。

2) 微圆孔试件③、试件④及大圆孔试件⑤变化趋势比较一致，且在500 Hz时吸声系数达到最大，分别为0.92、0.95、1.00。三者降噪系数差别不大，平面微圆孔试件③与平面大圆孔试件⑤相比较，其降噪系数略有提高，增加不明显。原因是虽然穿孔率从29%增大到63%，但二者穿孔率都超过20%，且背部吸声材料填满，没有形成明显空腔共振吸声结构。试件还是以橡胶颗粒吸声为主，穿孔板仅起护面板作用[7]。

表2 穿孔板复合构件测试结果

图4 复合结构吸声系数变化趋势比较

3) 无论是百叶穿孔还是微圆孔，表面形式由平面变成波纹，但变化小，对吸声系数影响不大。

4) 复合波纹微孔试件⑥可以提升降噪系数，达到0.80。金属穿孔填充橡胶颗粒板单一结构吸声系数有一个明显峰值，出现在500 Hz。而波纹复合板出现了2个明显峰值：一个出现在250 Hz时，为0.86；一个是出现在1 000 Hz时，为0.91。主要原因是波纹复合板吸声材料背后的空腔结构[8]有利于低频吸声性能的增加而对中高频吸声影响较小。

5) 与单一橡胶颗粒吸声材料相比较，金属复合板吸声系数总体变化趋势一致。通过改进结构形式可以增大降噪系数，最大可达0.80。

3 结论

1) 废旧轮胎橡胶颗粒加工成板材后，中、高频具有较好的吸声效果。通过复合结构设计，可以提高其低频吸声效果。

2) 橡胶颗粒板可根据需要加工成不同的形式使用：一是现场将橡胶颗粒板贴在混凝土、砖砌体结构等背衬材料上面；二是将橡胶颗粒板填充在两块金属板空腔内，都能达到较好的降噪效果。

[1]戴明新．公路环境保护手册[M]．北京：人民交通出版社，2004．

[2]马大猷．噪声与振动控制工程手册[M]．北京：机械工业出版社，2002．

[3]马大猷，沈 山豪．声学手册(修订版)[M]．北京：科学出版社，2004．

[4]秦佑国，王炳麟．建筑声环境(第二版)[M]．北京：清华大学出版社，1999．

[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会．声学混响室吸声测量：GB/T20247—2006/ISO354：2003[S]．北京：中国标准出版社，2006．

[6]中华人民共和国交通运输部．公路声屏障材料技术要求和检测方法：JT/T646—2005[S]．北京：人民交通出版社，2006．

[7]吴硕贤，张三明，葛 坚．建筑声学设计原理[M]．北京：中国建筑工业出版社，2000．

[8]康玉成．实用建筑吸声设计技术[M]．北京：中国建筑工业出版社，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

交通运输部企业技术创新项目(2013315740010)

2016-08-26

冯基学(1973-)，男，辽宁省朝阳市人，硕士，高工。

1009-6477(2016)06-0168-03

X839.1

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