淺談聲屏障的性能檢測

淺談聲屏障的性能檢測摘要：隨著我國聲屏障行業(yè)的不斷發(fā)展，如何確保聲屏障項目的高質量完成將成為行業(yè)的主要發(fā)展方向。本文主要研究通過對聲屏障整體結構（包括：框架結構及聲學結構）分析和檢測技術以保障聲屏障項目質量方法的先進性及存在的缺點。大量的工程項目已經(jīng)表明對產(chǎn)品的性能檢測是目前發(fā)現(xiàn)聲屏障項目質量問題的最有效的方法。關鍵詞：聲屏障；項目質量；性能檢測1引言高速鐵路及公路的快速發(fā)展給人們的出行帶來了便捷，但同時也帶來了非常大的噪聲污染，嚴重影響了人們的生活質量。研究顯示長期處于噪聲超過50dB的環(huán)境中會對人類日常工作生活產(chǎn)生以下有害的影響：聽力損傷、心臟血管傷害、生殖能力影響、睡眠影響、心里影響等。歐洲一些發(fā)達國家在20世紀60年代末已經(jīng)開始對聲屏障進行研究和應用。根據(jù)幾何聲學的原理，聲波在室外傳播時，在聲源與受聲點之間設置不透聲的屏障，阻斷聲波的直接傳播，使得在接收位置的噪聲值得以降低，這樣的屏障稱為聲屏障。近年來，隨著我國道路交通、軌道交通迅速發(fā)展，隨之引起的噪聲問題也日趨嚴重，對于解決交通噪聲，聲屏障具有離噪聲近，便于組織施工，牽涉面小，經(jīng)濟性好等特點，因此聲屏障成為此類噪聲首選的降噪措施，在我國各鐵路、高速、城市內(nèi)高架的降噪項目中被廣泛應用。至今，我國聲屏障研究也已經(jīng)有三十多年歷史。大致分為三個階段：1985年-1996年基礎研究階段，1995年-2004年示范工程應用階段，2005年至今規(guī)模應用階段。聲屏障項目的質量關系到其使用的安全性和有效性，因此如何控制聲屏障項目的質量是聲屏障建設企業(yè)需要關注的主要問題，也是國家監(jiān)督部門需要重點監(jiān)測的環(huán)節(jié)。通常聲屏障由結構材料和吸聲材料組成，其中結構材料保證了聲屏障的安全性，吸聲材料保證了聲屏障的應用效果。安全性主要以材料及結構的抗風壓性能、抗沖擊性能、抗彎曲斷裂荷載、抗疲勞性能、防腐蝕性能和防火性能來評價，應用效果以材料的降噪系數(shù)和計權隔聲量來評價。因此對材料進行基礎的性能檢測能夠最大程度上保證聲屏障項目的質量。2聲屏障應用效果的影響因素噪聲在傳播過程中遇到障礙物且障礙物的尺寸遠遠大于傳播聲波的波長時，聲能一部分發(fā)生反射、一部分被吸收和一部分發(fā)生繞射現(xiàn)象，繞過障礙物繼續(xù)向前傳播。聲波繞過障礙物時，在聲波傳播的方向上會形成一個"聲影區(qū)”，處在聲影區(qū)內(nèi)的目標將被此障礙物保護。聲屏障便是利用此原理達到對接收點的保護效果。在實際應用過程中其效果受到多種因素影響，如聲波的頻率，一般來說聲波的頻率越高，波長就越短，聲屏障所產(chǎn)生的聲影區(qū)范圍就大；同理，頻率越低，聲屏障產(chǎn)生的聲影區(qū)范圍就越小。此外，聲屏障的降噪系數(shù)、計權隔聲量、高度和環(huán)境因素與實際降噪效果也密切相關。就聲屏障本身而言，降噪系數(shù)、計權隔聲量是影響其效果的最主要因素。2.1聲屏障的降噪系數(shù)（NRC）聲屏障所用聲學材料的吸聲系數(shù)（用（）表示）測定一般有阻抗管（或駐波管）法和混響室法兩種。阻抗管法測得為聲波法向入射至材料比表面時的吸聲系數(shù)，混響室法測得為聲波在無規(guī)則入射至材料時的吸聲系數(shù)。聲屏障的吸聲性能一般是指在混響室中測得。由于不同頻率下吸聲系數(shù)不同，故為了方便描述材料的吸聲性能，用平均吸聲系數(shù)（用表示）或降噪系數(shù)（NoiseReduceCoefficient）表示。在描述聲屏降噪能力是，用降噪系數(shù)表示，用NRC表示。降噪系數(shù)是指在250Hz、500Hz、1000Hz和2000Hz四個頻率下材料吸聲系數(shù)的算術平均值。2.2聲屏障的計權隔聲量（）隔聲量是評價構件隔聲性能的指標量，從測量方法上講，隔聲測量的方法可以分為實驗室法和現(xiàn)場測量法兩種，聲屏障隔聲量的測量多采用實驗室法測量。為了方便描述隔聲構件的隔聲性能，給出隔聲構件的單值評價量，即計權隔聲量，國際上通用按不同頻率段要求作為比較的方法，以不利值總和不大于32dB為準，并取500Hz的隔聲量作為該曲線的代表，稱作該結構的計權隔聲量，用（）表示。3聲屏障質量安全的影響因素聲屏障質量安全影響因素一般包括：抗風壓性能、抗沖擊性能、抗彎曲斷裂荷載、抗疲勞性能、防腐蝕性能和防火性能。3.1抗風壓性能聲屏障在使用過程中通常受到風載荷與車輛通過時產(chǎn)生的脈動載荷的影響。在評價聲屏障單元板的抗風壓性能以是否發(fā)生功能性障礙時，常用最大撓度、殘余變形或損壞來評價。根據(jù)國家相關標準規(guī)定，單元板的最大彈性擾度不得超過的百分之一，殘余變形不得超過LA的五百分之一，其中指聲屏障構件最大足有長度。3.2抗沖擊性能聲屏障在使用過程中受到外界運動物體撞擊時可能會產(chǎn)生脫落碎塊危及行車安全，因此聲屏障單元板需要具有較強的抗沖擊性能。根據(jù)國家相關標準規(guī)定，單元板在承受30J能量的沖擊時，損壞只得局限在單元板結構的表面部分，對內(nèi)部構件不得造成損壞或平移斷層。3.3抗彎曲斷裂荷載抗彎曲斷裂荷載是指聲屏障單元板能夠抵抗的表面壓力，是聲屏障單元板的一項重要參數(shù)。試驗方法及要求為：將聲屏障單元板用兩頭平行支撐形式，一頭固定一頭設置為滾鉸支座，用不大于自重的30%荷載不少于五次進行施加直至斷裂破壞，記取第一級荷載至第五級加荷荷載總和作為試驗結果。3.4抗疲勞性能聲屏障抗疲勞性能規(guī)定了聲屏障單元板在使用年限、通過列車對數(shù)情況下，能夠抵抗的疲勞影響次數(shù)，是控制聲屏障產(chǎn)品在一定速度、一定對數(shù)通過列車使用年限內(nèi)安全的重要指標。根據(jù)國家相關標準規(guī)定，試驗疲勞試驗機加載頻率為4Hz的恒力，進行400萬次正弦循環(huán)后聲屏障整體構件無裂縫、面板破損、粘結失靈及五金件松動等功能障礙的現(xiàn)象，聲屏障內(nèi)外結構不得損壞。3.5防腐蝕性能防腐蝕性能用來衡量金屬聲屏障的金屬材料使用年限，2010版鐵路聲屏障聲學構件技術要求及測試方法中防腐蝕性能用4000小時耐鹽霧合格來體現(xiàn)，2019版鐵路聲屏障聲學構件技術要求及測試方法中防腐蝕性能用耐鹽霧性或涂層附著力來表示，涂層附著力先用劃格刀根據(jù)標準進行劃格再用膠粘帶粘貼牢固再撕離檢查劃格區(qū)表面外觀來評定。3.6防火性能防火性能的檢測是判定聲屏障單元板所用材料的防火是否達到標準要求，非金屬聲屏障單元板一般要求防火等級B1級（難燃）以上，金屬聲屏障單元板一般要求防火等級為A級（不燃）以上。試驗方式為：用小火焰直接沖擊垂直放置的試件樣品來測定樣品可燃性。4結語根據(jù)實際工程經(jīng)驗及綜合分析影響聲屏障質量因素，要保證聲屏障項目的順利進行，對聲屏障功能性檢測必不可少。具體如下：①降噪系數(shù)：與單元板的吸聲材料和內(nèi)部空腔結構有關，吸聲材料的孔隙率、容重和厚度選擇較為重要；②隔聲量：與聲單元板的面密度有關，一般來說面密度越高隔聲量越大，其次是結構形式；③抗風壓性能：主要受單元板材料的韌性和整體強度影響，其次是整體骨架強度；④抗沖擊性能：與單元板外表面材料的強度和脆性有關；⑤抗彎曲鍛煉荷載、抗疲勞性能：與單元板