新型吸隔聲材料——微孔巖吸隔聲板

馬世勇

近年來，噪聲問題日益突出，嚴重影響著人們的正常生活和人身健康。生活中的噪聲主要有交通噪聲、工廠噪聲、建筑施工噪聲、社會生活噪聲、自然噪聲等，其影響范圍和影響程度日益擴大，對人們的生活環(huán)境影響極大，成為引人注目的環(huán)境問題之一。隨著對噪音污染源綜合整治的深入，各類噪音治理產品層出不窮，方式與方法各不相同，但基本采用吸聲、隔聲、消聲或減振等作為治理手段。新型聲學材料——微孔巖吸隔聲板，則是一款兼具吸聲和隔聲雙重功能的聲學材料，是常規(guī)吸聲材料的最佳替代品。

1 噪音治理材料發(fā)展現(xiàn)狀

多孔吸聲材料是建筑聲學的基礎，也是未來要發(fā)展的目標和方向。國內外現(xiàn)有的多孔吸聲材料種類很多，有許多材料已經運用到建筑聲學中，但也有很多缺點，如防水、防火、耐候、強度、安全、環(huán)保等。

通過對材料市場的調查、了解，選用砂子（風吹砂、河流砂、海砂、霹靂砂等，詳見圖1）作為其中的一種主要原材料，通過目前最先進的硅基聚合原理，采用硅基聚合劑將砂粒聚合成一種既能吸聲又能隔聲的新型降噪材料。

2 材料組成和原理

微孔巖吸隔聲板精選天然砂粒，采用德國最新技術，運用硅基聚合原理將砂巖聚合成板，不但克服了普通吸音材料防火性能不足的問題，還可以根據聲學設計提供針對低、中、高各頻段吸音要求的定制產品。2014年9月通過中國高科技產業(yè)化研究會組織的科技成果鑒定，其結論為“整體技術達到了國際先進水平”。

硅基聚合原理：采用單組分或雙組分硅基聚合劑，硅基聚合劑的分子鏈為非對稱結構，一端為親硅端，一端為纏繞端（圖2）。當聚合物與砂礫接觸后，親硅端將與砂礫表面二氧化硅發(fā)生聚合反應，使之溶解，而纏繞端相互拉扯，將砂礫向靠近方向聚合，砂礫相互接觸時，溶解的二氧化硅相互融合滲透。當聚合物反應完成時，靠近的砂礫就象焊接在一起一樣成為聚合砂。因聚合過程中砂礫之間的縫隙一直是存在的，故可形成良好的多孔性。

微孔巖吸隔聲板的噪聲治理效果顯著、安裝便捷，同時兼具防油、防水及防污功能，維護簡單，是一種可重復利用、綠色低碳、節(jié)約資源的新型材料。

3 微孔巖吸隔聲板主要創(chuàng)新點

3.1 利用天然砂粒為主要原料

原料可采用任何以二氧化硅為主要成分的砂粒，自然界天然砂粒可用率達99.5%，就地取材，無需加溫、加壓等能耗，符合低碳經濟的要求。

3.2 采用硅基溶合的先進生產工藝

采用硅基溶合法進行反應聚合，不但形成大量無規(guī)微小孔隙有利吸聲，而且聚合速度快、成品率高，性價比優(yōu)勢明顯，生產過程中無熱量、氣體、灰塵等排出，生產環(huán)境良好。

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微孔巖吸隔聲板既有良好的多孔性，符合吸聲原理；又有較大的體積密度，符合質量定律隔聲原理，兼具吸隔聲性能。通過粒徑和聚合工藝控制，可使隔聲和吸聲性能同時達到最優(yōu)。2cm厚（經濟厚度）板材同時達到降噪系數NRC=0.65，空氣聲隔聲量Rw=33dB的綜合最優(yōu)性能，屬世界首創(chuàng)。提高板材厚度，可進一步提高吸隔聲性能。

3.4 環(huán)境友好、零污染

微孔巖吸隔聲板在生產和使用過程中無有害氣體的釋放，總揮發(fā)性有機化合物（TVOC）檢測為0.045mg/（m2·h）（接近自然本底），比國家標準〔TVOC≤0.5mg/（m2·h）〕少一個數量級。其與玻璃棉、巖棉等常用吸聲材料相比，無粉塵脫落，保證空氣質量。其與天然石材相比，無放射性隱患，具有更加優(yōu)異的環(huán)境友好性。

3.5 性價比高，應用領域廣泛

微孔巖吸隔聲板原料來源廣泛，成本低廉；生產工藝先進，成板強度高；反復凍融實驗證明，其力學性能和吸隔聲性能在極端室外條件下均無變化，尤其在高酸、強堿、低溫、高潮濕、強光輻射等惡劣環(huán)境下，性能表現(xiàn)優(yōu)異，使用壽命長，綜合性價比高。

4 微孔巖吸隔聲板的主要性能

防火性能：A2級，可廣泛應用于各種場所。

吸聲性能：具有寬頻特性，高、中、低各頻段的吸聲性能可調節(jié)，尤其是具有一定的低頻吸聲性能是其它吸聲材料所無法比擬的，適合各種聲環(huán)境聲學性能的要求。

環(huán)保性能：TVOC≤0.15，遠低于國家標準≤0.5 的要求。

抗沖擊：抗沖擊強度優(yōu)于同厚度水泥纖維板。

裝飾性能：獨特的砂巖質感，簡約質樸的風格，同時它的可塑性強，可呈浮雕圖案，滿足設計師的個性設計和用戶對環(huán)境美感的特殊要求。

綠色低碳：北京市綠色交易所有限公司進行綠色低碳產品的碳減排效果系統(tǒng)評估結論表示，微孔巖吸隔聲板作為新型噪音治理產品在原材料獲取和生產過程中相較傳統(tǒng)材質和工藝具有明顯的減碳效果，以20mm厚度的標準板計算，單位面積可降低二氧化碳（CO2）排放47.68～196.61kgCO2e（不同材質對比）。

5 微孔巖吸隔聲板加工工藝流程

微孔巖吸隔聲板在生產過程中先進行砂粒篩選，根據產品運用領域選擇合適粒徑的砂粒，將砂粒和適量的硅基聚合劑進行混合，然后放入模具中，通過振壓的方式加以成型，待產品固化后進行脫模，然后將合格的產品完成包裝入庫（圖3）。

5.1 砂選

微孔巖吸隔聲板的核心技術之一是選擇同類型的砂粒聚合在一起形成吸聲所需要的多孔性。砂粒的天然分布（含粒徑分布和形態(tài)分布）是無規(guī)的，即大大小小、形形色色的砂?；旌显谝黄?。需要對砂粒進行篩選和分類。篩選設備采用現(xiàn)有的砂選通用設備，砂選后類型相同的砂粒均可使用，砂?？捎寐士蛇_95%。

利用人工篩選砂粒（圖4）和篩砂機篩選砂粒（圖5）達到砂粒的分類要求。

5.2 攪拌

微孔巖吸隔聲板的另一核心技術是硅基聚合劑，硅基聚合劑可與砂粒（二氧化硅）發(fā)生強烈化學反應，并形成聚合，將硅基聚合劑按設計比例與砂選后的砂?；旌?，采用專用攪拌機在設定時間內進行混合攪拌，形成均勻的硅基聚合劑與砂粒的混合物。

5.3 聚合

在標準模具內倒入硅基聚合劑與砂粒的混合物，根據需要分層植入格柵和配筋，進入生產流水線內，采用專用設備將混合物完成鋪平和振壓，然會送入晾曬區(qū)完成聚合反應，聚合反應完成后即可達到終極強度的60%，12h后，可達到終極強度的90%。

5.4 脫模

在聚合反應基本完成后取下模具邊框進行脫模，將微孔巖吸隔聲板放置到平面暫存臺上，完成一定的后固化需求，使其完全固化，達到最佳的產品強度。

5.5 包裝、入庫

根據企業(yè)標準，進行產品成品檢驗，對質量合格的產品進行裝箱和入庫。

6 微孔巖吸隔聲板的主要技術性能

微孔巖吸隔聲板具有以下性能：計權隔聲量Rw+Ctr≥30dB，降噪系數NRC≥0.6，燃燒性能：A2，線收縮率≤0.08%，抗風壓性能符合《公路聲屏障 第四部分：聲學材料技術要求及測試方法》（JT/ T 646.4—2016）的要求，聲屏障聲學構件不發(fā)生功能障礙、殘余變形或損壞，其最大彈性 撓度不超過L/300，殘余變形不超過L/600，抗沖擊性能滿足構件承受30±1J能量的沖擊，TOVC≤0.15mg/（m2·h）（72h），符合《環(huán)境標志產品技術要求——人造板及其制品》（HJ571微孔巖吸隔聲板2010）的技術要求，性核素符合GB 6566微孔巖吸隔聲板2010《建筑材料放射性核素限量》標準中的A類裝修材料的技術指標要求，負氧離子濃度達到3 000ions/cm3以上。

7 運用實例

通過多年的研發(fā)和市場推廣，微孔巖吸隔聲板已廣泛運用到大空間場館、交通運輸、工業(yè)等領域：劇場、劇院、音樂廳墻面吸聲體；多功能廳、會議室墻面吸聲體；體育場館、健身中心墻面吸聲體；實驗室、檢測室墻面吸聲體；新聞大廳、演播室、錄音室墻面吸聲體；候車（機）室墻面吸聲體；酒店大堂、營業(yè)廳墻面吸聲體；需要降噪的廠房、車間隔聲間、消聲器；公路、鐵路的隔聲屏障、隔音墻、景觀聲屏障、裝飾墻、道床吸聲體等；公路隧道內壁吸聲體。

8 結語

新時代，面對城市化進程的挑戰(zhàn)，必須堅持可持續(xù)發(fā)展的思想。開發(fā)新材料、新技術，將微孔巖吸隔聲產品不斷地進行技術升級，充分發(fā)揮它的吸隔聲性能和良好的力學性能，開發(fā)出適合不同應用領域的微孔巖吸隔聲材料新產品、新技術、新功能，不僅進行合理的規(guī)劃建設，還要充分利用現(xiàn)有設施，最大程度減少噪聲公害，從而保障城市社會經濟的持續(xù)健康發(fā)展。

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

參考文獻

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