铁路具防火功能的声屏障板材选用研究

齐楠

【摘 要】铁路声屏障满足降噪要求的同时，为满足规范要求和确保铁路运营的安全可靠，防止个别火灾高发区对临近线路产生的威胁，以及防止铁路对严禁烟火地区产生威胁，开展具有防火功能的声屏障研究，本次研究针对声屏障板材选用进行对比。

【Abstract】The railway sound barrier meets the requirement of noise reduction， meanwhile， in order to meet the requirements of the standard and ensure the safety and reliability of railway operation， prevent the threat of the individual high fire area to the adjacent lines， and prevent the railway from threatening the strictly prohibited pyrotechnic areas， the research of sound barrier with fire prevention function is carried out， and the selection of sound barrier plate is compared in this study.

【关键词】铁路；防火功能；声屏障；材料

【Keywords】 railway； fire prevention function； sound barrier； material

【中图分类号】F530.32 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）05-0194-03

1 引言

铁路噪声污染防治在声传播途径控制方式主要为设置声屏障降噪措施。目前国内外对铁路线路穿过居民住宅、学校、医院等敏感点时，铁路两侧都普遍采取设置声屏障措施，实现了其他降噪手段所不能代替的效果，取得了良好的降噪效果，更是成为了一道道独特的城市风景线。

在声屏障满足降噪要求的同时，为满足规范要求和确保客运专线的安全可靠，防止个别火灾高发区对临近线路产生的威胁，以及防止客运专线对严禁烟火地区产生威胁，在特殊地段需要设置具有防火性能的声屏障，使传统意义上的声屏障在降噪的同时可以兼具防火功能。对铁路特别是客运专线以及铁路沿线构筑物的安全性能是一个极大的保证。本次研究针对声屏障板材选用进行对比分析。

2 防火板材简介及防火声屏障板材要求指标

此次主要研究防火屏障用板材的性能，对屏障用防火板材做详细的市场调研。通过综合对比分析各种不同种类的防火板材，选择适合屏障用的防火材料，结合屏障相关结构，设计安全可靠、性能优异、绿色环保的防火屏障。

防火板材大致可分为有机和无机两大类，如水泥发泡防火板、玻化微珠防火板、复合硅质防火板、玻镁防火板、聚苯板、聚氨酯防火板等。由于上述防火板材料和组成不同，其相关性能也有较大差异，故此次主要对常用有机、无机和复合防火板材的具体信息做相关调研。

我们选用板材的主要评价指标为：防火等级、耐火极限时间，板材的物理性能达到声屏障声学构件规范的相关要求[1]。

3 防火板材比选

3.1 无机防火板

①水泥发泡防火板：利用水泥的不燃及混凝土中大量的封闭气孔达到防火、轻质、保温、隔音的效果，是用泡沫剂制备的泡沫与水泥，搅拌混合浇注成形后，经养护而成的一种水泥基轻质多孔无机防火板。

性能参数：密度（kg/m3）：160～200；导热系数W/（m.k）：0.045～0.050；抗压强度（MPa）：0.2～0.4（市场上现有产品的抗压强度能达到2.5MPa左右）；抗折强度（MPa）：≥0.2；抗拉强度（MPa）：≥0.10；蓄热强度W（m2·k）：≥0.95；软化系数（%）：≥0.6；吸水率（V/V/%）：≤10；抗冻性（质量损失：%）：≤5；放射性（IRa）：≤1.0；内保温系统要求Ir：≥ 1.0；无毒无害节能环保无有害气体排放；使用寿命可达25年以上。防火等级：A级不燃（A1级）

未选用原因：自重较重。

②纤维增强硅酸钙板：纤维增强硅酸钙板是一种典型的装修纤维增强硅酸钙板，以石灰、硅酸盐及无机纤维增强材料为主要原料的建筑板材，采用辊压、加壓精湛技术，经压蒸养护、表面磨光等处理的特殊工艺制造，生成以莫来石晶体结构为主的硅酸钙板，经高温高压蒸养，干噪处理生产的装饰板材。故具有轻质、强度高、防火、无烟、防水、防霉、防潮、隔音、隔热、不变形、不破裂、耐久性好、加工性能与施工性能好的优良特性。

性能参数：

③玻镁防火板：玻镁防火板亦称玻镁板、氧化镁板、菱镁板、镁质板。玻镁防火板具有耐高温、阻燃、吸声防震、防水防潮、防虫、轻质防腐、无毒无味无污染、可直接上油漆，直接贴面，可用气钉、直接上瓷砖，表面有较好的着色性。强度高、弯曲有韧性、装修极其方便、可锯、可钉、可粘。

性能参数：

④珍珠岩防火板：珍珠岩板、漂珠板、蛭石板是以低碱度水泥为基材，珍珠岩、玻璃微珠、蛭石为加气填充材料，再添加一些助剂复合而制成的空心板材。具有自重轻、强度高、韧性好、防火隔热、施工方便等特点，其加工工艺简单，周转批次少，劳动生产率高，占用场地少，节省人员工资，属于环保新型防火材料。

性能参数：防火等级A1级；密度260～300kg/m3；抗折强度≥8Mpa；抗压强度0.35～0.8Mpa；导热系数≤0.035～0.076W/（m.k）；含水率≤10%；湿胀率≤0.25%；耐火极限0.6～2h；耐燃温度1300℃；吸声系数0.03～0.8。

未选用原因：耐火极限不能满足3h的要求。

⑤石膏防火板：石膏板是以建筑石膏为主要原料制成的一种材料。这种板材的原材料的来源非常广，因此制作出来的种类也是比较多的，比如说双面贴纸石膏防火板、硅钙石膏纤维板等等，这些板材的内部含有结晶水，有较好的耐火性能，加工简便，是一种强度较高、厚度较薄、重量较轻、隔音绝热和防火等性能较好的建筑材料，是当前着重发展的新型轻质板材之一。

性能参数：轻质隔热，导热系数为0.30，隔热性能优良；优异的防火性能，耐火极限可达2h以上；装饰功能好，建筑装饰效果好；可施工性好。

未选用原因：耐火极限不能满足3h的要求，且作为声屏障板材不能满足规范的抗冲击性能要求。

⑥氯氧化镁防火板：这种防火板是使用镁质胶凝为主要原材料来制作的，再在其中添加玻璃纤维布和一些轻质的保温材料来填充镁质胶凝，经过一系列的加工处理复合而成，它属于氯氧镁水泥类的制成品，但是环保性能比较强。

未选用原因：作为声屏障板材不能满足规范的抗冲击性能要求。

⑦矿棉板、玻璃棉板：主要以矿棉、玻璃棉为隔热材料。其本身不燃、耐高温性能好、质轻，但不足之处有：a短纤维对人体呼吸系统会造成危害； b板材强度差；c板材对火灾烟气蔓延的阻隔性能差；d装饰性差；e安装施工工作量大。因此，该种板材现已大部分演变成以无机黏结材料为基材，矿棉、玻璃棉作为增强材料的板材。

未选用原因：强度差，环保性能差。

⑧水泥板。水泥板材强度高，来源广泛。过去常用它作防火吊顶和隔墙，但其耐火性能较差，在火场中易炸裂穿孔、失去保护作用而使其应用受到一定限制。水泥混凝土构件的隔热、隔声性能好。建材市场上陆续出现了纤维增强水泥板等改进品种，具有强度高、耐火性能好的优点，但韧性较差、碱度大、装饰效果较差。

未选用原因：强度差，作为声屏障板材不能满足规范的抗冲击性能要求。

3.2 有机防火板

①膨胀聚苯防火板：全称聚苯乙烯泡沫板，又名泡沫板或EPS板，是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒，经加热预发后在模具中加热成型的具有微细闭孔结构的白色固体。

性能参数：导热系数：0.041W/M.K；强度：0.1～0.25MPa；容重：15～25kg/m3；防火等级：B2级

未选用原因：防火等级相对较低，耐火极限不能满足3h的要求。

②聚氨酯防火板：聚氨酯防火板，其面材采用高品质彩色涂层钢板，芯材采用高品质岩棉、玻璃丝棉，高密度硬质发泡聚氨酯为企口填充，经过高压发泡固化，自动密实布棉并由超长精密双履带控制成型复合而成，与传统挂棉围护材料相比，防火、保温效果更佳，性能更持久。

性能参数：密度≥30kg/m3；抗压强度≤2.0kg/cm2；导热系数≤0.025W/（m.k）；吸水率≤3.0%；线性表化率≤1.0%；阻燃性≥26。

未选用原因：防火等级相对较低，耐火极限不能满足3h的要求。

③改性酚醛防火板：酚醛板的改性产品以复合改性酚醛板较为普遍，在酚醛板表面复合界面剂或网格布砂浆，不但杜绝了酚醛板掉渣的缺点，强度韧性都大幅提升，防火等级更达到A级不燃标准。

性能参数：容重40～100kg/m3；厚度20～200mm；导热系数0.022～0.030w/mk；阻燃等级A；烟密度等级<5；工作温度-196～+200℃。

未选用原因：作为声屏障板材不能满足规范的抗冲击性能要求。

3.3 防火涂料

防火涂料是一类特制的防火保护涂料，有氯化橡胶、石蜡和多种防火添加剂组成的溶剂型涂料，耐火性好，施涂于普通电线表面，遇火时膨胀产生200mm厚的泡沫，炭化成保护层，隔绝火源，适用于发电厂、变电所之类等级较高的建筑物室内外电缆线的防火保护。

3.4 分析结论

通过对比分析上述防火板材，有机防火板的两项关键性能——防火性能和力学性能都比无机防火板要差些，故优先选择综合性能较为无机防火板作为声屏障的组成部分，使声屏障板材在满足防火要求的同时，力学性能也能达标，可以作为现有声屏障在防火要求方面的补充。

在无机防火板中，我们预备优先选择玻镁板，它属于A1级防火无机材料，耐火极限3h，物理性能优异，防水耐候，可加工性好，自身强度高，相对来说最适合用于防火屏障外装板材。其次是纤维增强硅酸钙板，它的物理性能和防水性能比玻镁板稍弱一些，防火性能也足够。

在防火板的表面还可以涂装防火涂料，遇火时膨胀为200mm厚的泡沫，起到阻隔火源，隔绝热量传递，保护内部钢结构的作用，增加整个屏障的防火性能。

4 声屏障板材降噪效果

根据《关于印发<铁路建设项目环境影响评价噪声振动源强取值和治理原则指导意见>（2010年修订稿）的通知》中关于列车运行噪声声屏障绕射衰减Ctbi的计算公式，本次以2m高路基为例，受声点与铁路外轨中心线的距离取30m，防火声屏障设置位置距外轨中心线距离取4m。若设置5m高防火声屏障，经修正后计算出列车运行噪声声屏障绕射衰减Ctbi=5.4dB，即防火声屏障降噪效果为5.4dB。若设置4.15m高防火声屏障，经修正后计算出列车运行噪声声屏障绕射衰减Ctbi=4.9dB，即防火声屏障降噪效果为4.9dB。计算本段声屏障实施后的降噪效果。通过计算可以看出，在不考虑声屏障板材的吸声效果的情况下，声屏障的隔声降噪效果已经达到了5.4dB及4.9dB，降噪效果良好。

5 结论

综上所述，优先选择综合性能较好的无机防火板作为声屏障的组成部分，使声屏障板材在满足防火要求的同时，力学性能也能达标，可以作为现有声屏障在防火要求方面的补充。在无机防火板中，我们预备优先选择玻镁板，它属于A1级防火无机材料，耐火极限3h，物理性能优异，防水耐候，可加工性好，自身强度高，相对来说最适合用于防火屏障外装板材。在防火板的表面还可以涂装防火涂料，遇火时膨胀为200mm厚的泡沫，起到阻隔火源，隔绝热量传递，保护内部钢结构的作用，增加整个屏障的防火性能。

这种声屏障研究完成后可以起到防火、降噪的双重作用。这种防火性能声屏障耐火极限达到3.0h，能够起到铁路与建筑物相互防火作用，对铁路特别是客运专线以及铁路沿线构筑物的安全性能是一个极大的保证。目前国内外尚无铁路具有防火功能的声屏障相关方面的研究与内容，故本項目在铁路沿线防火及降噪领域具有积极的作用和重大的意义。

【参考文献】

【1】声屏障信息门户网专家组. 声屏障技术与材料选用手册[M].北京：机械工业出版社，2011.