声屏障

1970-01-01 08:00:00

声屏障（英文：Sound barrier^[2]），专门设计的立于噪声源和受声点之间的一种声学障板。通常是针对某一特定声源和特定保护位置（或区域）设计的^[2]。
声屏障主要用于公路、高速公路、高架复合道路和其它噪声源的隔声降噪。分为纯隔声的反射型声屏障，和吸声与隔声相结合的复合型声屏障，后者是更为有效的隔声方法。指的是为减轻行车噪声对附近居民的影响而设置在铁路和公路侧旁的墙式构造物。隔音墙也称为声屏障。在声源和接收者之间插入一个设施，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响，这样的设施就称为声屏障。分为交通隔音屏障、设备噪音衰减隔音屏障、工业厂界隔音屏障、公路和高速公路上是使用各类型声屏障最多的地方^[1]。

中文名: 声屏障

外文名: Sound barrier^[2]

设置位置: 声源和接收者之间

作用: 减弱接收者所在区域内的噪声影响

分类: 纯隔声的反射型声屏障，和吸声与隔声相结合的复合型声屏障

高度: 1m一5m间

学科: 建筑学_建筑物理_建筑声学^[2]

屏障结构

播报
室外的声屏障一般采用砖或混凝土结构，室内的声屏障引用钢板、木板、,PMMA/POLYCARBONATE SHEET塑料扳、石膏板和泡沫铝等结构。声屏障主要由钢结构立柱和吸隔声屏板两部分组成，立柱是声屏障的主要受力构件，它通过螺栓或焊接固定在道路防撞墙或轨道边的预埋钢板上；吸隔声板是主要的隔声吸声构件，它通过高强弹簧卡子将其固定在H型立柱槽内，形成声屏障。声屏障的设计已较为充分地考虑了高架高速道路、城市轻轨、地铁的风载、交通车辆的撞击安全和全天候的露天防腐问题。它外形美观大方，制作精致，运输、安装方便，造价低，使用寿命长，特别适用于高架高速道路和城市轻轨、地铁的防噪声使用，是现代化城市最理想的隔声降噪设施。
声屏障高度在1m一5m间，覆盖有效区域平均降噪达10～15dB(125Hz～4000Hz，1/3倍频程)，最高达20dB。一般来讲，声屏障越高，或离声屏障越远，降噪效果就越好。

基本定义

声屏障隔声屏障隔声屏障
声波在传播过程中遇到声屏障时，就会发生反射、透射和绕射三种现象。通常屏障能够阻止直达声的传播，并使透射声有足够的衰减，而透射声的影响可以忽略不计。因此，声屏障的隔声效果一般可采用减噪量表示，它反映了声屏障上述两种屏蔽透声的本领。在声源和接收点之间插入一个声屏障，设屏障无限长，声波只能从屏障上方绕射过去，而在其后形成一个声影区，就象光线被物体遮挡形成一个阴影那样。在这个声影区内，人们可以感到噪声明显地减弱了，这就是声屏障的减噪效果。^[1]

主要分类

声屏障按材质分类又可以分为以下几类：金属声屏障（金属百叶、金属筛网孔）、混凝土声屏障（轻质混凝土、高强混凝土）、PC声屏障、玻璃钢声屏障等。最宽2.7米宽pc钢化有机玻璃板已在无锡正式生产，声屏障厂安装成功，大大改善视觉和降噪效果
按不同的用途又可以分为这样几类：铁路声屏障、公路声屏障、城市景观声屏障、居民区降噪声屏障等。

岩棉性能

播报
1、绝热性能：绝热性能好是岩棉制品的基本特性，在常温条件下（25℃左右）岩棉的热导率通常在0.03～0.047W/(moK)之间。
2、燃烧性能：岩棉、矿渣棉制品的燃烧性能取决于其中可燃性粘接剂的多少。岩棉本身属无机质矿物纤维，不可燃，在加工成制品的过程中，有时要加入有机粘结剂或添加物，这些对制品的燃烧性能会产生一定的影响。
3、隔音性能：岩棉制品具有优良的隔音和吸声性能，其吸声机理是这种制品具有多孔性结构，当声波通过时，由于流阻的作用产生摩擦，使声能的一部分为纤维所吸收，阻碍了声波的传递。
声屏障岩棉应用：
岩棉自20世纪70年代广泛用于建筑和工业装备、管道、窑炉的绝热、防火、吸声、抗震、冶金、机械、建材、石油、化工等工业。

吸声材料

铝板吸声
针孔复合吸声铝板产品特点：质轻无污染，防眩、抗老化、抗冲击、抗冻融、吸声系数稳定，耐潮湿、耐腐化、易弯易加工、易运输，拆装维护方便，性价比合理，并可喷涂各种颜色。
针孔复声铝板技术参数：
1、降噪系数：75MM空腔时NRC≥0.70；
2、隔声量：≥30dB；
3、人工加速耐候性(250h):无粉化；
4、耐盐雾腐蚀性：酸性1000h，外观评级10级，无点蚀、起泡、剥落等腐蚀现象；
5、抗拉荷载：≥1305N；
6、防火等级：A级不燃
水泥吸音
高强水泥基轻质复合吸声隔声屏障：轻质高强水泥吸隔音板采用先进技术和原材料生产的高效吸声降噪产品，技术性能处于国内先进水平。结构类型多样，外形美观。可满足不同的设计要求,广泛运用于高速公路，铁路，高架桥及工业厂界噪音治理工程。
岩板吸声
珍珠岩是一种细孔、无机水泥组合物，它不含污染物，基本是以水泥、天然矿物质加上其它化学材料经由特殊处理后，搅拌，制模成型，因此经久耐用，而且可塑性非常高，可调配成不同容重、形状、颜色、外观以适应不同的安装及设计条件，能够满足实际应用的不同需要。与其他现有吸声隔音材料相比，珍珠岩材料具有以下特点：
珍珠岩声屏障具有稳定的吸声性能，降噪系数NRC0.85左右，在噪声中高频区段吸声性能好，符合道路声屏障声学要求。
应用及安装简单、可预制或现场成形。
无有机成份，不含污染成份：例如，石棉、矿物纤维、聚苯乙烯、纤维素不吸水，抗风雨侵蚀、易清洗，能在露天环境中裸露使用，经久性强，抗自然老化。
低容重，耐高温，低温，抗酸，碱侵蚀，防火。
声学吸声频带宽，降噪系数NRC0.85左右，隔声量达46dB。
色彩柔和、颜色多选、美观大方、欧陆风格。
孔板吸声
微穿孔板其原理是在板上钻一定数量的孔，板后留有一定的空气层，使入射的声波产生共振吸收，从而达到吸声的效果。微穿孔板声屏障已被广泛应用于高速公路、城市高架等地方。微穿孔板材料从最早的PC板、亚克力板，发展到彩钢板、铝板等多种金属材料。
微穿孔板的优点是：
耐高温，耐潮湿，耐高速气流冲击。
具有稳定的吸声性能，平均吸声系数大于0.60，降噪系数NRC0.60左右，符合道路声屏障声学要求。
PC板
一、声屏障专用PC板的机械性能
1、抗冲击强度：PC耐力板抗冲击性能极佳，它比传统玻璃高250倍，比亚克力板材高30倍。Pc耐力板的冲击强度有如“透明钢板”之称。
2、拉伸强度好，PC耐力板耐热性佳，即使在120℃，其拉伸强度仍可达350kgf/cm2。
3、弯曲强度：PC耐力板抗弯性良好，即使弯曲角度达90°，仍不断裂。
4、抗疲劳与抗蠕变性：PC耐力板抗蠕变性在热塑性塑胶中是最好的。即使在高温下其蠕变仍很小。
二、声屏障专用PC板的热性能
1、熔形温度：PC耐力板熔形温度135℃，其连续使用温度达120℃。
2、线膨胀系数：线膨胀系数为7×10-5cm/cm/℃在塑胶中属较小的。
3、脆化温度：PC耐力板脆化温度为-40℃，最低连续使用温度为-30℃，是一般塑胶不可比的。
4、燃烧性：PC耐力板属难燃自熄性塑胶之一，其在高温加热时不会产生有毒气体。
5、热传导率：PC耐力板的热导率与一般塑胶差异不大，是玻璃的1/4，铁的1/300，铝的1/1000，铜的1/2000，属保温性能优良的材料之一。
三、声屏障专用PC板的光学性能
1、透光率：PC耐力板的透光率为85%至90%之间与玻璃相当。
2、耐候性：一般PC耐力板材长期暴露室外，受紫外线照射易引起黄变及表层劣化。高锋PC耐力板表面附有一层抗UV层，即使长期暴露室外，其光学，机械性能均无显著变化。
四、声屏障专用PC板的抗化学性
聚碳酸酯在常温下对弱酸、弱碱及醇类的抵抗性能良好，但对强酸碱、苯类、氯化烃类和酯类的抵抗性能稍差，极易产生溶解、溶胀或分解的现象。由于其抗化学性与温度高低、内部残留应力大小及暴露时间长短有关，故使用前应特别注意。
五、声屏障专用PC板的重量轻
在相同厚度及面积下，PC耐力板重量仅为玻璃的一半，因此可大量节省搬运及声屏障施工的难度。
六、声屏障专用PC板的隔音性能
PC耐力板的隔音效果比玻璃高3-4DB，隔音屏障的透明隔音材料的首选材料，PC耐力板已被广泛应用于高速公路声屏障、高架桥声屏障、快速路声屏障、铁路声屏障、轨道交通声屏障、高铁声屏障、小区隔音屏障等声屏障工程中。
木屑吸声
水泥木屑复合吸隔声板由木屑、水泥和化学添加剂经一系列特殊工艺制成，具有优良的吸隔声性能，强度高、耐侯性强、使用寿命长，能满足不同的设计与使用要求，可组成多种结构形式，是治理交通噪声、工业噪声、住宅园区噪声的理想材料。
玻璃棉
离心玻璃棉（GLASS WOOL）是八十年代国际上兴起的保温隔热新材料，是玻璃纤维家族中的新成员，它采用世界先进的离心喷吹法工艺，将处于熔融状态的玻璃进行纤维化并喷涂热固性树脂制成的丝棉状材料，再经过热固化深加工处理还可制成具有多种用途的系列制品。它具有阻燃、无毒、耐腐蚀、容重小、导热系数低，化学稳定性强，吸湿率低，憎水性好等诸多优点，是公认性能最优越的保温、隔热、吸声材料，具有十分广泛的用途。用这种材料制成的板、毡、管已大量用于建筑、化学、电子、电力、冶金、能源、交通等领域的保温隔热，吸声降噪，效果十分显著。由于这种材料质地柔软，纤维微细，渣球含量少，施工中不会刺激皮肤，因而深受施工单位欢迎，成为保温隔热的首选产品.
玻璃棉制品是以石英沙、长石、硅酸钠、硼酸等为主要原料，经高温熔化制得小于6μm的纤维棉状再经高温定型制造出各种形状、规格的制品。
特性：
1、容重轻、吸音系数大、阻燃并有极好的化学稳定性。
2、防潮、防辐射。
应用范围：
1、屋顶保温、保冷、吸音材料。
2、建筑物保温、保冷。
3、娱乐场所影剧院、电视台、广播电台、实验室、吸音处理。
4、石油、化工、热电、工业供热、民用供热等管道保温、保冷。
铝纤维
铝纤维吸声板是由两面铝板网把其中间的铝纤维毡和铝箔夹住，经滚压成型的一种金属型吸声材料。它具有优异的吸声性能、抗拉强度高、超薄轻质、运输储存方便、耐候性能好、装饰性好、加工及施工安装方便、可回收使用等特点。
●超薄质轻：铝纤维吸声板厚度一般在0.8~2.0mm左右，面密度在1.4~3.2kg/m2。因材料体积极小，运输储存非常方便。
●1.35mm厚的降噪系数NRC为0.7，1.8mm厚的降噪系数NRC为0.9
●装饰性：板面可喷涂所需颜色，色彩丰富美观，集装饰效果和吸音效果于一体。
●加工及施工安装方便：板材可加工性良好，易于钻孔、弯曲及裁剪。施工安装过程中不会产生纤维粉尘飞散污染环境而影响工人健康，施工简便。
●材料板幅大：铝纤维板是利用其塑性通过滚压成型，板幅大．除板材外,还可加工成多种形状的吸声体。
●可回收使用：材质为纯铝金属制造，调换时不会形成废弃垃圾对环境造成公害，因此它本身又是一种环保产品。
泡沫铝
泡沫铝是由在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征，属于新型的多孔性吸声材料。
泡沫铝吸声板和铝纤维板都直接暴露于大气不需要护面穿孔板和填充物等，安装方便。
泡沫铝声屏障具有稳定的吸声性能，平均吸声系数大于0.64，降噪系数NRC0.75左右，对于中低频为主的交通噪声吸声性能优秀，高于其他一些常用吸声材料，且在雨中和吸粉尘后，吸声系数不会改变，符合道路声屏障声学要求。
泡沫铝吸声板可以喷涂成各种颜色，而吸声性能不受影响，可以极大丰富声屏障景观。
泡沫铝吸声板和玻璃一样可以水洗，并可以通过自然下雨达到自洁，不会影响声学性能；一旦积灰，不影响声学性能，反而会提高高频吸声性能。
泡沫铝具有金属相应的防火性、耐候性、耐腐蚀性、抗老化性，设计使用寿命20年。
泡沫铝吸声板具有良好的防炫特性。
泡沫铝声屏障现已在国内普遍应用，上海卢浦大桥、徐浦大桥、A5公路、中春路高架道路均应用了泡沫铝材料，并已经通过验收。上海城市外环线浦东段也正在应用安装^[1]。

隔声方法

声屏障的减噪量与噪声的频率、屏障的高度以及声源与接收点之间的距离等因素有关。声屏障的减噪效果与噪声的频率成分关系很大，对大于2000Hz的高频声比200一800Hz左右的中频声的减噪效果要好，但对于25Hz左右的低频声．则由于声波波长比较长而很容易从屏障上方绕射过去，所以效果就差。通常，声屏障对高频声可降低l0—15dB。声屏障的高度，可根据声源与接收点之间的距离设计，屏障的高度增加一倍，则其减噪量可增加6dB，为了使屏障的减噪效果较好，应尽量使屏障靠近声源或接收点。

声波类型

1.声波人们把能引起听觉的机械波称为声波（音频）。频率在20~20000Hz之间。
2.次声波频率低于20Hz的机械波称为次声波。
3.超声波频率高于20000Hz的机械波称为超声波。
4.纵波媒质中质点沿传播方向运动的波。
5.横波媒质中的质点都是垂直于传播方向而运动的波。
6.表面波沿媒质表面层传播，幅值随深度迅速减弱的波。
7.平面波波阵面为平面县与传播方向垂直的波。
8.柱面波波阵面为同轴柱面的波。
9.球面波波阵面为同心球面的波。

应用范围

声屏障主要用于铁路和公路沿线，
声屏障主要用于高速公路、高架复合道路、城市轻轨地铁等交通市政设施中的隔声降噪、控制交通噪声对附近城市区域的影响，也可用于工厂和其它噪声源的隔声降噪。
声屏障分为纯隔声的反射型声屏障，和吸声与隔声相结合的复合型声屏障，后者是更为有效的隔声做出来的。大多数的声屏障都选用吸声和隔声混合型的产品，该型产品的特点是对道路噪声的产生和传递特征有针对性地控制。如汽车与道路摩擦声或机车与轨道摩擦声在道路下部，声音有通过屏体上部绕射的特征，所以在设计上采用上下吸声，中间隔声的结构，这样可以有效地减弱噪声的绕射；声屏障的中间使用透明的反射型隔声板，能有效地中断声波的传播途径；同时也为司机和居民提供一个开阔的视野环境。建筑声学领域，通过声学治理，控制混响时间及室内声环境，满足专业场馆要求

选用原则

声屏障材料选用总的原则是降噪效果性能良好、结构安全可靠、材料价格经济、安装成本低、经久耐用、使用寿命长、景观协调、美观大方等方面。具体说明如下：
（1）隔声量大：平均隔声量应不小于35dB；
（2）吸声系数高：平均吸声系数应不小于0.84；
（3）耐侯耐久性：产品应具有耐水性、耐热性、抗紫外线、不会因雨水温度变化引起降低性能或品质异常。产品采用铝合金卷板、镀锌卷板、玻璃棉、H钢立柱表面镀锌外理防腐年限在15年以上。
（4）美观：可选择多种色彩和造型进行组合，与周围环境协调，形成亮丽风景线。
（5）经济：装配式施工，提高工作效率，缩短施工时间，可节省施工费及人工费。
（6）方便：与其它制品并行安装，易维修，更新方便。
（7）轻便：吸音板系列产品具有自重轻特点，可减轻高架轻轨、高架路的承重负荷，可降低结构造价。
（8）防火：采用超细玻璃棉，由于其熔点高，不可燃，完全满足环保和防火规范的要求。
（9）高强度：结合我国各地区不同的气候条件，在结构设计时充分考虚风荷载。通过生产线压制凹槽增加强度。
（10）防水、防尘：材料设计时充分考虑防水、防尘，在扬尘或淋雨环境中其吸声性能不受影响，构造中已设置排尘排水措施，避免构件内部积水。微穿孔共振空腔吸声在淋雨环境中吸声性能不受影响，针对中低频降噪特别明显。
（11）耐用：产品设计已充分地考虑了道路的风载、交通车辆的撞击安全和全气假的露天防腐。产品采用铝合金卷板、镀锌卷板、玻璃棉、H钢立柱表面镀锌处理。在质保期内不腐蚀、不变型、吸声、隔声效果不降低^[1]。

施工要求

1.修筑于路基上的声屏障基础应与路基同步修建，不得因其施工而损坏、影响路基的稳固与安全。声屏障的基础施工宜在路基本体成型后、轨道铺设及电缆槽施工前；施工前应查清路基上各类管线的位置；依据声屏障基础尺寸及其在路肩的位置切割开槽，切割开槽时严禁破坏各类管线。
2.声屏障基础应按设计要求位置、形状尺寸、深度施工，基础开挖不得破坏基床表面。
3.声屏障基础埋设锚杆、锚孔注浆施工所用材料、施工方法应符合设计要求，不得影响路基安全稳定。
4.声屏障基础应按设计要求施工伸缩缝。声屏障基础每20m~30m长设置一个伸缩缝。施工中应结合现场地形确定具体伸缩缝位置。
5.声屏障基础应按设计要求预埋排水管，排水出口不得冲刷路基；与无砟轨道线间集水井排水管交叉处基础混凝土施工不得破坏排水管。基础顶端每2m预埋ø100mmL形PVC管，以排放声屏障内侧路肩面的雨水；基础中部变截面处每4m按2%坡度预埋ø75mm直形PVC管，以排出路基本体渗水和电缆槽泄水；无砟轨道线路路基线间集水井的连接排水管可浇筑在基础中。路基声屏障应设排水设施，外侧排水出口应避免对路基边坡产生冲刷，并防止漏声。
6.声屏障基础全部用混凝土灌注密实后，其表面应与路基表面衔接平顺。
7.声屏障基础混凝土强度的检验应符合本标准第11.2.18条的规定。
8.声屏障基础与电缆槽、接触网支柱之间、与路肩面的缝隙等均应按设计要求施做防水层。基础与电缆槽、接触网支柱之间、与路肩面的缝隙等均应用沥青混凝土做防水层。
9.声屏障基础距线路中心线位置、截面尺寸、埋置深度的允许偏差、检验数量及检验方法应符合表13.4.9的规定。
优势前景
优势：
1、造价低：不仅产品生产成本低，且由于产品重量轻可大幅减轻高架轻轨、高架路的承重负荷，降低工程造价；
2、承受风荷强：强度高、自重轻，可满足我国各地区不同气候条件对风荷载的要求；
3、声学性能优越：菱镁声屏障的平均隔声量大于35dB，平均吸声系数大于0.84，满足各领域对声屏障的要求；
4、防火性能好：菱镁胶凝材料属无机不燃材料，复合的吸音玻璃棉、珍珠岩等材料也具有良好的防火性能，使得产品具有优异的防火性能，属国家A级不燃材料；
5、使用耐久性好：菱镁声屏障耐水、耐火、耐腐蚀、抗紫外线，不受雨、雪、风、沙等恶劣气候的侵蚀，使用寿命长；
6、安装简便：菱镁声屏障自重轻，可装配式施工，效率高、工期短，可节省大量工费；
7、美观可塑：根据不同需要可采用与金属材料及透光材料组合的结构形式，也可喷涂各种色彩及图案，以达到景观装饰要求。
8、节能环保：菱镁声屏障所用原材料无毒无害，且生产过程无需高温加热，无有毒气体释放，是国家鼓励发展的环保型产品；
9、适用范围广阔：根据不同需要可加工生产菱镁隔音板及菱镁吸音板，适用于公路，轻轨，铁路，涵洞，隧道等交通领域和各种工业厂房、车间及住宅小区等领域。
前景：随着中国经济的高速发展、城市化进程的不断加快，高速公路、铁路、城市轨道交通等交通方式得到快速发展，这些道路在建造时难免要穿过人口集中的居住区，所产生的交通噪声给道路附近居民的工作、生活、学习带来了一定的干扰。全国环境监测结果表明：道路交通噪声中约有17%的城市属于中度污染、49%的城市属轻度污染，建立声屏障解决交通噪声污染成为城市道路噪声控制的主要方式。菱镁声屏障因其独特优势得到了快速发展，已广泛应用于北京、郑州、广州和重庆等城市。

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