浅谈声屏障的性能检测

浅谈声屏障的性能检测摘要：随着我国声屏障行业的不断发展，如何确保声屏障项目的高质量完成将成为行业的主要发展方向。本文主要研究通过对声屏障整体结构（包括：框架结构及声学结构）分析和检测技术以保障声屏障项目质量方法的先进性及存在的缺点。大量的工程项目已经表明对产品的性能检测是目前发现声屏障项目质量问题的最有效的方法。关键词：声屏障；项目质量；性能检测1引言高速铁路及公路的快速发展给人们的出行带来了便捷，但同时也带来了非常大的噪声污染，严重影响了人们的生活质量。研究显示长期处于噪声超过50dB的环境中会对人类日常工作生活产生以下有害的影响：听力损伤、心脏血管伤害、生殖能力影响、睡眠影响、心里影响等。欧洲一些发达国家在20世纪60年代末已经开始对声屏障进行研究和应用。根据几何声学的原理，声波在室外传播时，在声源与受声点之间设置不透声的屏障，阻断声波的直接传播，使得在接收位置的噪声值得以降低，这样的屏障称为声屏障。近年来，随着我国道路交通、轨道交通迅速发展，随之引起的噪声问题也日趋严重，对于解决交通噪声，声屏障具有离噪声近，便于组织施工，牵涉面小，经济性好等特点，因此声屏障成为此类噪声首选的降噪措施，在我国各铁路、高速、城市内高架的降噪项目中被广泛应用。至今，我国声屏障研究也已经有三十多年历史。大致分为三个阶段：1985年-1996年基础研究阶段，1995年-2004年示范工程应用阶段，2005年至今规模应用阶段。声屏障项目的质量关系到其使用的安全性和有效性，因此如何控制声屏障项目的质量是声屏障建设企业需要关注的主要问题，也是国家监督部门需要重点监测的环节。通常声屏障由结构材料和吸声材料组成，其中结构材料保证了声屏障的安全性，吸声材料保证了声屏障的应用效果。安全性主要以材料及结构的抗风压性能、抗冲击性能、抗弯曲断裂荷载、抗疲劳性能、防腐蚀性能和防火性能来评价，应用效果以材料的降噪系数和计权隔声量来评价。因此对材料进行基础的性能检测能够最大程度上保证声屏障项目的质量。2声屏障应用效果的影响因素噪声在传播过程中遇到障碍物且障碍物的尺寸远远大于传播声波的波长时，声能一部分发生反射、一部分被吸收和一部分发生绕射现象，绕过障碍物继续向前传播。声波绕过障碍物时，在声波传播的方向上会形成一个"声影区”，处在声影区内的目标将被此障碍物保护。声屏障便是利用此原理达到对接收点的保护效果。在实际应用过程中其效果受到多种因素影响，如声波的频率，一般来说声波的频率越高，波长就越短，声屏障所产生的声影区范围就大；同理，频率越低，声屏障产生的声影区范围就越小。此外，声屏障的降噪系数、计权隔声量、高度和环境因素与实际降噪效果也密切相关。就声屏障本身而言，降噪系数、计权隔声量是影响其效果的最主要因素。2.1声屏障的降噪系数（NRC）声屏障所用声学材料的吸声系数（用（）表示）测定一般有阻抗管（或驻波管）法和混响室法两种。阻抗管法测得为声波法向入射至材料比表面时的吸声系数，混响室法测得为声波在无规则入射至材料时的吸声系数。声屏障的吸声性能一般是指在混响室中测得。由于不同频率下吸声系数不同，故为了方便描述材料的吸声性能，用平均吸声系数（用表示）或降噪系数（NoiseReduceCoefficient）表示。在描述声屏降噪能力是，用降噪系数表示，用NRC表示。降噪系数是指在250Hz、500Hz、1000Hz和2000Hz四个频率下材料吸声系数的算术平均值。2.2声屏障的计权隔声量（）隔声量是评价构件隔声性能的指标量，从测量方法上讲，隔声测量的方法可以分为实验室法和现场测量法两种，声屏障隔声量的测量多采用实验室法测量。为了方便描述隔声构件的隔声性能，给出隔声构件的单值评价量，即计权隔声量，国际上通用按不同频率段要求作为比较的方法，以不利值总和不大于32dB为准，并取500Hz的隔声量作为该曲线的代表，称作该结构的计权隔声量，用（）表示。3声屏障质量安全的影响因素声屏障质量安全影响因素一般包括：抗风压性能、抗冲击性能、抗弯曲断裂荷载、抗疲劳性能、防腐蚀性能和防火性能。3.1抗风压性能声屏障在使用过程中通常受到风载荷与车辆通过时产生的脉动载荷的影响。在评价声屏障单元板的抗风压性能以是否发生功能性障碍时，常用最大挠度、残余变形或损坏来评价。根据国家相关标准规定，单元板的最大弹性扰度不得超过的百分之一，残余变形不得超过LA的五百分之一，其中指声屏障构件最大足有长度。3.2抗冲击性能声屏障在使用过程中受到外界运动物体撞击时可能会产生脱落碎块危及行车安全，因此声屏障单元板需要具有较强的抗冲击性能。根据国家相关标准规定，单元板在承受30J能量的冲击时，损坏只得局限在单元板结构的表面部分，对内部构件不得造成损坏或平移断层。3.3抗弯曲断裂荷载抗弯曲断裂荷载是指声屏障单元板能够抵抗的表面压力，是声屏障单元板的一项重要参数。试验方法及要求为：将声屏障单元板用两头平行支撑形式，一头固定一头设置为滚铰支座，用不大于自重的30%荷载不少于五次进行施加直至断裂破坏，记取第一级荷载至第五级加荷荷载总和作为试验结果。3.4抗疲劳性能声屏障抗疲劳性能规定了声屏障单元板在使用年限、通过列车对数情况下，能够抵抗的疲劳影响次数，是控制声屏障产品在一定速度、一定对数通过列车使用年限内安全的重要指标。根据国家相关标准规定，试验疲劳试验机加载频率为4Hz的恒力，进行400万次正弦循环后声屏障整体构件无裂缝、面板破损、粘结失灵及五金件松动等功能障碍的现象，声屏障内外结构不得损坏。3.5防腐蚀性能防腐蚀性能用来衡量金属声屏障的金属材料使用年限，2010版铁路声屏障声学构件技术要求及测试方法中防腐蚀性能用4000小时耐盐雾合格来体现，2019版铁路声屏障声学构件技术要求及测试方法中防腐蚀性能用耐盐雾性或涂层附着力来表示，涂层附着力先用划格刀根据标准进行划格再用胶粘带粘贴牢固再撕离检查划格区表面外观来评定。3.6防火性能防火性能的检测是判定声屏障单元板所用材料的防火是否达到标准要求，非金属声屏障单元板一般要求防火等级B1级（难燃）以上，金属声屏障单元板一般要求防火等级为A级（不燃）以上。试验方式为：用小火焰直接冲击垂直放置的试件样品来测定样品可燃性。4结语根据实际工程经验及综合分析影响声屏障质量因素，要保证声屏障项目的顺利进行，对声屏障功能性检测必不可少。具体如下：①降噪系数：与单元板的吸声材料和内部空腔结构有关，吸声材料的孔隙率、容重和厚度选择较为重要；②隔声量：与声单元板的面密度有关，一般来说面密度越高隔声量越大，其次是结构形式；③抗风压性能：主要受单元板材料的韧性和整体强度影响，其次是整体骨架强度；④抗冲击性能：与单元板外表面材料的强度和脆性有关；⑤抗弯曲锻炼荷载、抗疲劳性能：与单元板