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1、交通功能材料第七章第七章隔音吸声材料隔音吸声材料7.1 概述7.2 多孔吸声材料7.3 常用声屏障介绍7.1 概述7.1.1 吸声与吸声材料的概念7.1.2 吸声材料的基本类型7.1.3 表示材料吸声性能的量7.1.4 材料吸声性能的测量7.1.1 吸声与吸声材料的概念吸声：声波通过媒质或入射到媒质分界面上时声能的减少过程，称为吸声或声吸收。材料吸声：当媒质的分界面为材料表面时，部分声能被吸收的现象，称为材料吸声。吸声材料：具有较大吸声能力的材料，称为吸声材料。7.1.2 吸声材料的基本类型吸声材料多孔性吸声材料共振吸声结构特殊吸声结构纤维状颗粒状泡沫状穿孔板共振吸声结构单个共振器空间吸声体吸
2、声尖劈薄膜共振吸声结构薄板共振吸声结构1.多孔性吸声材料多孔性吸声材料（针对针对高中频噪声高中频噪声控制控制）材料特征材料特征：内部有许多小孔内部有许多小孔，并与材料表面相通并与材料表面相通，具有通气性具有通气性。吸声机理吸声机理：声波投射到多孔材料表面时声波投射到多孔材料表面时，部分投入的声波与部分投入的声波与纤维或颗粒表面产生纤维或颗粒表面产生内摩擦内摩擦（摩擦力来自空气摩擦力来自空气的的压缩压缩、膨胀膨胀），），部分声能转变成热能部分声能转变成热能，从而从而使声音的能量减小使声音的能量减小。多孔性吸声材料分类多孔性吸声材料分类：无机纤维无机纤维（如玻璃棉如玻璃棉、岩棉等岩棉等）有机纤维有
3、机纤维（如植物纤维如植物纤维、木质纤维等木质纤维等）泡沫材料泡沫材料（如泡沫塑料如泡沫塑料、泡沫混凝土等泡沫混凝土等）吸声建筑材料吸声建筑材料（如膨胀珍珠岩如膨胀珍珠岩、微孔吸声微孔吸声砖砖）2.共振吸声结构共振吸声结构（针对针对中低频噪声中低频噪声控制控制）材料特征材料特征：薄膜或薄板表面穿孔薄膜或薄板表面穿孔吸声机理吸声机理：应用共振原理应用共振原理1）声音与声音与薄板薄板（薄膜薄膜）固有频率产生共振固有频率产生共振2）声音与板后空腔声音与板后空腔气室空气气室空气产生共振产生共振共振吸声结构的分类：微穿孔板微穿孔板吸声结构吸声结构（小于小于1mm微孔微孔）穿孔板穿孔板共振吸声结构共振吸声结
4、构（共振腔结构共振腔结构）薄板或薄膜薄板或薄膜吸声结构吸声结构（材料本身产生共材料本身产生共振振）7.1.3 表示材料吸声性能的量1.吸声系数2.吸声量1.吸声系数a.定义：材料吸收的声能与入射到材料上的总声能的比值。反应单位面积的吸声能力。IiriirEEEEE1当入射声能被完全反射时，=0，表示无吸声作用；当入射声波完全没有被反射时，=1，表示完全被吸收。一般材料或结构的吸声系数=01，值越大，表示吸声能越好式中：Ei入射声能；E被材料或结构吸收的声能；Er被材料或结构发射的声能；r反射系数。1.吸声系数b.表示方法：考虑到入射方向的不同无规入射吸声系数s(又称混响室吸声系数，用混响室方法
5、测得）垂直入射吸声系数数0(又称法向吸声系数，驻波管吸声系数，用驻波管方法测得）1.吸声系数b.表示方法：考虑到频率特性：吸声系数是频率的函数是频率的函数，为研究问题方为研究问题方便便，常用中心频率为常用中心频率为125，250，500，1000，2000，4000Hz的吸声系数的算术平均值的吸声系数的算术平均值，称称为为平均吸声系数平均吸声系数2.吸声量表示方法：SAA：材料的总吸声量材料的总吸声量Si：材料材料i的吸声表面积的吸声表面积(m2)可推知可推知，吸声量吸声量A的单位是的单位是m2若一个房间的墙面上布置有几种不同的材料时，则房间的吸声量为：niiiniiSAA117.1.4 材料
6、吸声性能的测量1.混响室法测吸声系数混响室法测吸声系数中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准：混响室法吸声系数测量规范混响室法吸声系数测量规范 GBJGBJ 4747-83832.驻波管法测吸声系数驻波管法测吸声系数中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准：驻波管法细声系数与声阻抗率测量规范驻波管法细声系数与声阻抗率测量规范GBJ 88GBJ 88-85851.混响室法测吸声系数2.驻波管法测吸声系数测量方法用途优点缺点混响室法可测量声波无规入射时的吸声系数和单个物体吸声量。所测量的吸声系数和吸声量可在声学设计工程中应用。试件面积大，安装测量不方便。驻波管法可测量声波法向入射时的吸声
7、系数和声阻抗率。只能用于不同材料合同中材料在不同情况下的吸声性能比较，不能测量共振吸声结构，亦不能在声学设计工程中直接使用。试件面积小，安装测量方便常用两种测量方法的比较3.混响室法测吸声系数与驻波管法测吸声系数的换算：驻波管法测吸声系数0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80混响室法测吸声系数s0.25 0.40 0.50 0.60 0.75 0.85 0.90 0.98比较两种吸声测量方法比较两种吸声测量方法可知可知：基于声音传基于声音传播方向的播方向的无规则性无规则性，混响室法测得的吸声混响室法测得的吸声系数更接近材料的实际应用环境系数更接近材料
8、的实际应用环境；但测定但测定吸声系数较困难吸声系数较困难，两种方法测定的吸声系两种方法测定的吸声系数可以进行换算数可以进行换算。7.2 多孔吸声材料7.2.1 吸声机理7.2.2 吸声材料构造特性7.2.3 影响多孔吸声材料的吸声特性因素几种多孔性吸声材料7.2.1 吸声机理压缩压缩、膨胀膨胀、摩擦摩擦、产热产热降低声音能量降低声音能量7.2.2 吸声材料构造特性材料的孔隙率要高，一般在70%以上，多数达到90%左右；孔隙应该尽可能细小，且均匀分布；微孔应该是相互贯通，而不是封闭的；微孔要向外敞开，使声波易于进入微孔内部。7.2.3 影响材料吸声的因素a.材料的空气流阻b.材料的密度或孔隙率c
9、.材料厚度的影响d.材料后空气层的影响e.材料装饰面的影响f.温度、湿度的影响a.材料的空气流阻（Rf）空气流阻定义：在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流线速度之比。uPRf比流阻：指单位厚度材料的流阻。反应空气通过多孔材料时阻力的大小。过高空气穿透力降低过低因摩擦力、粘滞力引起的声能损耗降低吸声性能下降b.材料的密度或孔隙率孔隙率：材料中的空气体积与材料的总体积的比值。同种材料密度越大，孔隙率越小、比流阻越大，减少空气穿透量，造成吸声系数下降，因此材料密度有一个最佳值。如超细玻璃纤维棉的最佳密度范围为1525kg/m3c.材料厚度的影响d.材料后空气层的影响当多孔吸声材料背后留有空气
10、层时，与该空气层用同样的材料填满的吸声效果近似。e.材料装饰面的影响 作用：保护吸声材料，防止污染环境。种类：护面网罩、纤维布、塑料薄膜和穿孔板等。要求：要有良好的通气性。f.温度、湿度的影响主要种类常用材料实例使用情况纤维材料有机纤维材料动物纤维：毛毡价格昂贵，使用较少。植物纤维：麻绒、海草、椰子丝防火、防潮性能差，原料来源广，便宜。无机纤维材料玻璃纤维：中粗棉、超细棉、玻璃棉毡吸声性能好，保温隔热，耐潮，但松散纤维易污染环境或 难以加工成制品。矿渣棉：散棉、矿棉毡吸声性能好，不燃、耐腐蚀，易断成碎末，污染环境施工扎手。纤维材料制品软质木纤维板、矿棉吸声砖、岩棉吸声板、玻璃吸声板、木丝板、甘
11、蔗板等装配式加工，多用于室内吸声。颗粒材料砌块矿渣吸声砖、膨胀珍珠岩吸声砖、陶土吸声砖多用于砌筑界面较大的消声装置。板材珍珠岩吸声装饰板质轻、不燃、保温、隔热。泡沫材料泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料吸声性能不稳定，吸声系数使用前需实测其他吸声型泡沫玻璃强度高、防水、不燃、耐腐蚀加气混凝土微孔不贯通，使用少常用吸声材料的使用情况 各类吸声材料各类吸声材料,各具特色和使用价值各具特色和使用价值。吸声材料已广泛应用于噪声管理吸声材料已广泛应用于噪声管理,虽然木质纤维板虽然木质纤维板、微穿微穿孔板等也具有较好的降噪功能孔板等也具有较好的降噪功能,但其应用范围经常受到强但其应用范围经常受到强度和刚
12、度不够高的限制度和刚度不够高的限制,多孔金属降噪材料多孔金属降噪材料具有具有高比强度高比强度、高比刚度高比刚度、耐腐蚀耐腐蚀、防火防火、防潮防潮、无毒无毒、美观美观等良好特性等良好特性。用于大城市高架桥吸声底衬用于大城市高架桥吸声底衬、高速公路隔声屏障高速公路隔声屏障、隧道壁隧道壁墙墙、室内天花板等室内天花板等。实用性实用性多孔金属多孔金属在解决阻抗匹配以及水温水压影响方面则在解决阻抗匹配以及水温水压影响方面则具有不可多得的优势具有不可多得的优势,同时还避免了化学纤维的易污染性同时还避免了化学纤维的易污染性,而在汽车而在汽车、船舶以及航空飞行结构中的船舶以及航空飞行结构中的阻尼减震阻尼减震方面
13、方面,多多孔金属因为轻质高强的特点具有相当好的应用前景孔金属因为轻质高强的特点具有相当好的应用前景。1.11.1道路交通噪声危害道路交通噪声危害听觉疲劳或听力损伤听觉疲劳或听力损伤。当人的听觉受到噪声刺激当人的听觉受到噪声刺激，听觉敏听觉敏感性发生显著降低感性发生显著降低，甚至造成暂时或永久性的听觉损伤甚至造成暂时或永久性的听觉损伤。严重干扰人们的生活严重干扰人们的生活。噪声会影响人们的睡眠质量和时间噪声会影响人们的睡眠质量和时间,当睡眠受到噪声干扰后当睡眠受到噪声干扰后,工作效率和健康都会受到影响工作效率和健康都会受到影响。对人体生理产生影响对人体生理产生影响。许多调查资料表明许多调查资料表
14、明：大量心脏病的大量心脏病的发展和恶化与噪声有着密切关系发展和恶化与噪声有着密切关系，噪声还会引起消化系统噪声还会引起消化系统方面的疾病方面的疾病。对心理产生影响对心理产生影响。噪声引起的心理反应主要是烦恼或烦躁噪声引起的心理反应主要是烦恼或烦躁,首先是对交谈和休息产生干扰首先是对交谈和休息产生干扰，环境噪声如超过环境噪声如超过66dB(A)66dB(A)就就很难保证正常的交谈很难保证正常的交谈。1 1、道路交通噪声道路交通噪声7.3 常用常用隔音屏的隔音屏的介绍介绍众所周知，只有当噪声源、传播途径、接受者三要素同时存在，噪声才构成对环境的污染和对人的危害。因此控制噪声必须从三方面着手:噪声源
15、的控制噪声噪声传播途径的控制接受者的防护1.2 1.2 1.2 1.2 噪音治理噪音治理噪音治理噪音治理1.3 1.3 1.3 1.3 噪音治理原理噪音治理原理噪音治理原理噪音治理原理隔声隔声隔声隔声吸声吸声吸声吸声阻尼减振阻尼减振阻尼减振阻尼减振噪音处理噪音处理复合结构复合结构解决道路噪声问题行之有效的方法就是在道路两侧安装：声屏障1.3 1.3 1.3 1.3 噪音治理原理噪音治理原理噪音治理原理噪音治理原理隔音屏，又称声屏障，是一种降噪工具，其运用原理是通过传播途径减少噪音的产生。声音在传输过程中，遇到遮挡物，会影响声波的传递；而且隔音屏，除了阻挡，它内部有吸引材料，可吸收很多声波。噪声
16、污染是公路、铁路的主要环境问题之一，随着车辆增多与速度的提升,辐射到车外的噪声也相应递增,沿线一些学校、医院、居民区等噪声敏感区域受到的影响更大。隔音屏（声屏障）可以有效降低车辆行驶过程中产生的噪声。隔音屏的目的隔音屏的目的声声声声屏障的降噪原理屏障的降噪原理屏障的降噪原理屏障的降噪原理声屏障实质上就是一个明显干涉声波传播的阻挡物或部分阻挡物声屏障实质上就是一个明显干涉声波传播的阻挡物或部分阻挡物，它可以阻挡声的传它可以阻挡声的传播而形成一个声影区播而形成一个声影区，声屏障这个声屏障这个“声影区声影区”的大小与声音的频率有关的大小与声音的频率有关，频率越高频率越高，声影区的范围也就越大声影区的
17、范围也就越大。其降噪效果随声程路程差的增大而增加其降噪效果随声程路程差的增大而增加，一个足够高和长的一个足够高和长的声屏障可以对处于声影区的受声点降噪声屏障可以对处于声影区的受声点降噪515dB(分贝)。隔音屏的组成隔音屏的组成隔音屏隔音屏主要由基础、立柱和隔音屏板几部分组成。基础是声屏障的主要承载力结构，它可以单独设计也可在道路设计时一并设计在道路附属设施（如防撞墙与硬路肩等）上；立柱是声屏障的主要受力构件，它可以通过预埋螺栓、植筋与焊接等方法，将立柱上的底法兰与基础连接牢靠，以达到整个声屏障的受力要求，声屏障立板是声屏障起降噪效果的最主要部件，它可以通过专用高强度弹簧与螺栓及角钢等方法将其
18、固定于立柱槽口内，形成声屏障。同时屏立板设计的好与坏、形式及材质的好与坏将直接影响到整个声屏障的降噪效果、景观效果、使用寿命、防腐蚀能力及安全可靠性诸多因素。隔音屏特点隔音屏特点1、美观美观：可选择多种色彩和造型进行组合可选择多种色彩和造型进行组合、搭配搭配，与周与周围环境协调围环境协调、美观大方美观大方；2、经济经济：模块化生产模块化生产，装配式施工装配式施工，提高工作效率提高工作效率，缩缩短施工时间短施工时间，降低工程费用降低工程费用；3、种类多种类多：有百叶吸声板有百叶吸声板、玻璃钢吸声板和金属穿孔吸玻璃钢吸声板和金属穿孔吸音板等音板等。4、实用性实用性：本品采用新材料新工艺制成本品采用
19、新材料新工艺制成，具有良好的吸具有良好的吸隔声效果隔声效果，能有效降低列车通过时造成的噪声污染能有效降低列车通过时造成的噪声污染；5、耐久性耐久性：本产品具有耐水性本产品具有耐水性、耐热性耐热性、抗紫外线抗紫外线，不不受气候及天气影响受气候及天气影响；隔音屏类型隔音屏类型金属百叶型吸音板金属百叶型吸音板隔声量大隔声量大、吸声系数高吸声系数高、耐候耐久性耐候耐久性、美观美观、方便方便、安安全全、轻便轻便、防火防火。高强度高强度、防尘防尘。防水防水玻璃钢吸声板玻璃钢吸声板玻璃钢声屏障主要材料构成玻璃钢声屏障主要材料构成：基础组件基础组件（化学化学锚固螺栓基础和混凝土基础锚固螺栓基础和混凝土基础）；
20、）；H型钢组件型钢组件；透明隔透明隔声屏体声屏体（PC板板）组件组件；高强度防腐吸隔声屏体高强度防腐吸隔声屏体（玻玻璃钢璃钢%2B玻璃棉玻璃棉）组件组件；上下密封板组件上下密封板组件具有较强的吸收声能具有较强的吸收声能、减低噪声性能的材料减低噪声性能的材料。吸音板的表面有很多小孔，声音进入小孔后，便会在结构的内壁中胡乱反射，直至大部份声波的能量都消耗了，变成热能，达到了隔音的效果金属穿孔吸声板金属穿孔吸声板CEBCEB多孔木屑混凝多孔木屑混凝土吸隔声板土吸隔声板铝纤维吸音板铝纤维吸音板声屏障设计考虑因素声屏障设计考虑因素声屏障设计考虑因素声屏障设计考虑因素根据被保护对象的噪声污染现状、噪声标准
21、和背景噪声确定合理的声屏障设计指标。据声屏障降噪设计指标要求，确定声屏障声学设计参数和材料，包括长度、高度、材料的要求和吸声要求。结构的力学性能设计，包括荷载、稳定性、结构强度、抗震性能等。安全性能，特别是要保证声屏障设立不影响道路交通安全，不影响道路交通系统其他设施功能的发挥。景观要求，声屏障的结构造型、材质、色彩的选用，要和声屏障周围的环境相协调，如有可能应考虑景观设计和绿化。在设计声屏障时，要充分考虑地形地貌的利用和影响，发挥声屏障的作用，降低声屏障的成本。声屏障设计考虑因素声屏障设计考虑因素声屏障设计考虑因素声屏障设计考虑因素北京北京：首条全封闭首条全封闭隔音屏道路建成通隔音屏道路建成通车车11月月20日日，北京动物园上空的隔音北京动物园上空的隔音空中隧道正式建成通车空中隧道正式建成通车。高架路长高架路长约约1800米米。为使动物为使动物 免受噪音干免受噪音干扰扰，经过动物园上空长约千米的桥经过动物园上空长约千米的桥面全部装上了半椭圆形隔音屏面全部装上了半椭圆形隔音屏。这这是北京第一条全封闭隔音屏道路是北京第一条全封闭隔音屏道路。武昌岳家嘴立交武昌岳家嘴立交噪音凶猛噪音凶猛 附近居附近居民花万元装隔音民花万元装隔音玻璃玻璃