新型吸隔声材料——微孔岩吸隔声板

马世勇

近年来，噪声问题日益突出，严重影响着人们的正常生活和人身健康。生活中的噪声主要有交通噪声、工厂噪声、建筑施工噪声、社会生活噪声、自然噪声等，其影响范围和影响程度日益扩大，对人们的生活环境影响极大，成为引人注目的环境问题之一。随着对噪音污染源综合整治的深入，各类噪音治理产品层出不穷，方式与方法各不相同，但基本采用吸声、隔声、消声或减振等作为治理手段。新型声学材料——微孔岩吸隔声板，则是一款兼具吸声和隔声双重功能的声学材料，是常规吸声材料的最佳替代品。

1 噪音治理材料发展现状

多孔吸声材料是建筑声学的基础，也是未来要发展的目标和方向。国内外现有的多孔吸声材料种类很多，有许多材料已经运用到建筑声学中，但也有很多缺点，如防水、防火、耐候、强度、安全、环保等。

通过对材料市场的调查、了解，选用砂子（风吹砂、河流砂、海砂、霹雳砂等，详见图1）作为其中的一种主要原材料，通过目前最先进的硅基聚合原理，采用硅基聚合剂将砂粒聚合成一种既能吸声又能隔声的新型降噪材料。

2 材料组成和原理

微孔岩吸隔声板精选天然砂粒，采用德国最新技术，运用硅基聚合原理将砂岩聚合成板，不但克服了普通吸音材料防火性能不足的问题，还可以根据声学设计提供针对低、中、高各频段吸音要求的定制产品。2014年9月通过中国高科技产业化研究会组织的科技成果鉴定，其结论为“整体技术达到了国际先进水平”。

硅基聚合原理：采用单组分或双组分硅基聚合剂，硅基聚合剂的分子链为非对称结构，一端为亲硅端，一端为缠绕端（图2）。当聚合物与砂砾接触后，亲硅端将与砂砾表面二氧化硅发生聚合反应，使之溶解，而缠绕端相互拉扯，将砂砾向靠近方向聚合，砂砾相互接触时，溶解的二氧化硅相互融合渗透。当聚合物反应完成时，靠近的砂砾就象焊接在一起一样成为聚合砂。因聚合过程中砂砾之间的缝隙一直是存在的，故可形成良好的多孔性。

微孔岩吸隔声板的噪声治理效果显著、安装便捷，同时兼具防油、防水及防污功能，维护简单，是一种可重复利用、绿色低碳、节约资源的新型材料。

3 微孔岩吸隔声板主要创新点

3.1 利用天然砂粒为主要原料

原料可采用任何以二氧化硅为主要成分的砂粒，自然界天然砂粒可用率达99.5%，就地取材，无需加温、加压等能耗，符合低碳经济的要求。

3.2 采用硅基溶合的先进生产工艺

采用硅基溶合法进行反应聚合，不但形成大量无规微小孔隙有利吸声，而且聚合速度快、成品率高，性价比优势明显，生产过程中无热量、气体、灰尘等排出，生产环境良好。

3.3 兼备高吸声性和高隔声性

微孔岩吸隔声板既有良好的多孔性，符合吸声原理；又有较大的体积密度，符合质量定律隔声原理，兼具吸隔声性能。通过粒径和聚合工艺控制，可使隔声和吸声性能同时达到最优。2cm厚（经济厚度）板材同时达到降噪系数NRC=0.65，空气声隔声量Rw=33dB的综合最优性能，属世界首创。提高板材厚度，可进一步提高吸隔声性能。

3.4 环境友好、零污染

微孔岩吸隔声板在生产和使用过程中无有害气体的释放，总挥发性有机化合物（TVOC）检测为0.045mg/（m2·h）（接近自然本底），比国家标准〔TVOC≤0.5mg/（m2·h）〕少一个数量级。其与玻璃棉、岩棉等常用吸声材料相比，无粉尘脱落，保证空气质量。其与天然石材相比，无放射性隐患，具有更加优异的环境友好性。

3.5 性价比高，应用领域广泛

微孔岩吸隔声板原料来源广泛，成本低廉；生产工艺先进，成板强度高；反复冻融实验证明，其力学性能和吸隔声性能在极端室外条件下均无变化，尤其在高酸、强碱、低温、高潮湿、强光辐射等恶劣环境下，性能表现优异，使用寿命长，综合性价比高。

4 微孔岩吸隔声板的主要性能

防火性能：A2级，可广泛应用于各种场所。

吸声性能：具有宽频特性，高、中、低各频段的吸声性能可调节，尤其是具有一定的低频吸声性能是其它吸声材料所无法比拟的，适合各种声环境声学性能的要求。

环保性能：TVOC≤0.15，远低于国家标准≤0.5 的要求。

抗冲击：抗冲击强度优于同厚度水泥纤维板。

装饰性能：独特的砂岩质感，简约质朴的风格，同时它的可塑性强，可呈浮雕图案，满足设计师的个性设计和用户对环境美感的特殊要求。

绿色低碳：北京市绿色交易所有限公司进行绿色低碳产品的碳减排效果系统评估结论表示，微孔岩吸隔声板作为新型噪音治理产品在原材料获取和生产过程中相较传统材质和工艺具有明显的减碳效果，以20mm厚度的标准板计算，单位面积可降低二氧化碳（CO2）排放47.68～196.61kgCO2e（不同材质对比）。

5 微孔岩吸隔声板加工工艺流程

微孔巖吸隔声板在生产过程中先进行砂粒筛选，根据产品运用领域选择合适粒径的砂粒，将砂粒和适量的硅基聚合剂进行混合，然后放入模具中，通过振压的方式加以成型，待产品固化后进行脱模，然后将合格的产品完成包装入库（图3）。

5.1 砂选

微孔岩吸隔声板的核心技术之一是选择同类型的砂粒聚合在一起形成吸声所需要的多孔性。砂粒的天然分布（含粒径分布和形态分布）是无规的，即大大小小、形形色色的砂粒混合在一起。需要对砂粒进行筛选和分类。筛选设备采用现有的砂选通用设备，砂选后类型相同的砂粒均可使用，砂粒可用率可达95%。

利用人工筛选砂粒（图4）和筛砂机筛选砂粒（图5）达到砂粒的分类要求。

5.2 搅拌

微孔岩吸隔声板的另一核心技术是硅基聚合剂，硅基聚合剂可与砂粒（二氧化硅）发生强烈化学反应，并形成聚合，将硅基聚合剂按设计比例与砂选后的砂粒混合，采用专用搅拌机在设定时间内进行混合搅拌，形成均匀的硅基聚合剂与砂粒的混合物。

5.3 聚合

在标准模具内倒入硅基聚合剂与砂粒的混合物，根据需要分层植入格栅和配筋，进入生产流水线内，采用专用设备将混合物完成铺平和振压，然会送入晾晒区完成聚合反应，聚合反应完成后即可达到终极强度的60%，12h后，可达到终极强度的90%。

5.4 脱模

在聚合反应基本完成后取下模具边框进行脱模，将微孔岩吸隔声板放置到平面暂存台上，完成一定的后固化需求，使其完全固化，达到最佳的产品强度。

5.5 包装、入库

根据企业标准，进行产品成品检验，对质量合格的产品进行装箱和入库。

6 微孔岩吸隔声板的主要技术性能

微孔岩吸隔声板具有以下性能：计权隔声量Rw+Ctr≥30dB，降噪系数NRC≥0.6，燃烧性能：A2，线收缩率≤0.08%，抗风压性能符合《公路声屏障 第四部分：声学材料技术要求及测试方法》（JT/ T 646.4—2016）的要求，声屏障声学构件不发生功能障碍、残余变形或损坏，其最大弹性 挠度不超过L/300，残余变形不超过L/600，抗冲击性能满足构件承受30±1J能量的冲击，TOVC≤0.15mg/（m2·h）（72h），符合《环境标志产品技术要求——人造板及其制品》（HJ571微孔岩吸隔声板2010）的技术要求，性核素符合GB 6566微孔岩吸隔声板2010《建筑材料放射性核素限量》标准中的A类装修材料的技术指标要求，负氧离子浓度达到3 000ions/cm3以上。

7 运用实例

通过多年的研发和市场推广，微孔岩吸隔声板已广泛运用到大空间场馆、交通运输、工业等领域：剧场、剧院、音乐厅墙面吸声体；多功能厅、会议室墙面吸声体；体育场馆、健身中心墙面吸声体；实验室、检测室墙面吸声体；新闻大厅、演播室、录音室墙面吸声体；候车（机）室墙面吸声体；酒店大堂、营业厅墙面吸声体；需要降噪的厂房、车间隔声间、消声器；公路、铁路的隔声屏障、隔音墙、景观声屏障、装饰墙、道床吸声体等；公路隧道内壁吸声体。

8 结语

新时代，面对城市化进程的挑战，必须坚持可持续发展的思想。开发新材料、新技术，将微孔岩吸隔声产品不断地进行技术升级，充分发挥它的吸隔声性能和良好的力学性能，开发出适合不同应用领域的微孔岩吸隔声材料新产品、新技术、新功能，不仅进行合理的规划建设，还要充分利用现有设施，最大程度减少噪声公害，从而保障城市社会经济的持续健康发展。

10.19599/j.issn.1008-892x.2022.01.015

參考文献

[1] 朱颖心.建筑环境学（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[2] 方修睦.建筑环境测试技术（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3] 林常明，陈光冶.轨道交通噪声机理研究与控制[J].噪声与振动控制，2004.2：5—9.

[4] 刘启龙.交通声屏障设计纲要[J].噪声与振动控制，1995，3：41—48.