馬世勇

近年來(lái)，噪聲問(wèn)題日益突出，嚴(yán)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(huì)生活噪聲、自然噪聲等，其影響范圍和影響程度日益擴(kuò)大，對(duì)人們的生活環(huán)境影響極大，成為引人注目的環(huán)境問(wèn)題之一。隨著對(duì)噪音污染源綜合整治的深入，各類噪音治理產(chǎn)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(xué)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(xué)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(xué)的基礎(chǔ)，也是未來(lái)要發(fā)展的目標(biāo)和方向。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的多孔吸聲材料種類很多，有許多材料已經(jīng)運(yùn)用到建筑聲學(xué)中，但也有很多缺點(diǎn)，如防水、防火、耐候、強(qiáng)度、安全、環(huán)保等。

通過(guò)對(duì)材料市場(chǎng)的調(diào)查、了解，選用砂子（風(fēng)吹砂、河流砂、海砂、霹靂砂等，詳見(jiàn)圖1）作為其中的一種主要原材料，通過(guò)目前最先進(jìn)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(guó)最新技術(shù)，運(yùn)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(wèn)題，還可以根據(jù)聲學(xué)設(shè)計(jì)提供針對(duì)低、中、高各頻段吸音要求的定制產(chǎn)品。2014年9月通過(guò)中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)化研究會(huì)組織的科技成果鑒定，其結(jié)論為“整體技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)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(duì)稱結(jié)構(gòu)，一端為親硅端，一端為纏繞端（圖2）。當(dāng)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(yīng)，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(shí)，溶解的二氧化硅相互融合滲透。當(dāng)聚合物反應(yīng)完成時(shí)，靠近的砂礫就象焊接在一起一樣成為聚合砂。因聚合過(guò)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(shí)兼具防油、防水及防污功能，維護(hù)簡(jiǎn)單，是一種可重復(fù)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?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

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?？捎寐蔬_(dá)99.5%，就地取材，無(wú)需加溫、加壓等能耗，符合低碳經(jīng)濟(jì)的要求。

3.2 采用硅基溶合的先進(jìn)生產(chǎn)工藝

采用硅基溶合法進(jìn)行反應(yīng)聚合，不但形成大量無(wú)規(guī)微小孔隙有利吸聲，而且聚合速度快、成品率高，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)熱量、氣體、灰塵等排出，生產(chǎn)環(huán)境良好。

3.3 兼?zhèn)涓呶曅院透吒袈曅?img src="https://cimg.fx361.com/images/2022/04/23/qkimagesclcyclcy202201clcy20220115-1-l.jpg"/>

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(zhì)量定律隔聲原理，兼具吸隔聲性能。通過(guò)粒徑和聚合工藝控制，可使隔聲和吸聲性能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。2cm厚（經(jīng)濟(jì)厚度）板材同時(shí)達(dá)到降噪系數(shù)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(jìn)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(chǎn)和使用過(guò)程中無(wú)有害氣體的釋放，總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）檢測(cè)為0.045mg/（m2·h）（接近自然本底），比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)〔TVOC≤0.5mg/（m2·h）〕少一個(gè)數(shù)量級(jí)。其與玻璃棉、巖棉等常用吸聲材料相比，無(wú)粉塵脫落，保證空氣質(zhì)量。其與天然石材相比，無(wú)放射性隱患，具有更加優(yōu)異的環(huán)境友好性。

3.5 性價(jià)比高，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

微孔巖吸隔聲板原料來(lái)源廣泛，成本低廉；生產(chǎn)工藝先進(jìn)，成板強(qiáng)度高；反復(fù)凍融實(shí)驗(yàn)證明，其力學(xué)性能和吸隔聲性能在極端室外條件下均無(wú)變化，尤其在高酸、強(qiáng)堿、低溫、高潮濕、強(qiáng)光輻射等惡劣環(huán)境下，性能表現(xiàn)優(yōu)異，使用壽命長(zhǎng)，綜合性價(jià)比高。

4 微孔巖吸隔聲板的主要性能

防火性能：A2級(jí)，可廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)所。

吸聲性能：具有寬頻特性，高、中、低各頻段的吸聲性能可調(diào)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(wú)法比擬的，適合各種聲環(huán)境聲學(xué)性能的要求。

環(huán)保性能：TVOC≤0.15，遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)≤0.5 的要求。

抗沖擊：抗沖擊強(qiáng)度優(yōu)于同厚度水泥纖維板。

裝飾性能：獨(dú)特的砂巖質(zhì)感，簡(jiǎn)約質(zhì)樸的風(fēng)格，同時(shí)它的可塑性強(qiáng)，可呈浮雕圖案，滿足設(shè)計(jì)師的個(gè)性設(shè)計(jì)和用戶對(duì)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(jìn)行綠色低碳產(chǎn)品的碳減排效果系統(tǒng)評(píng)估結(jié)論表示，微孔巖吸隔聲板作為新型噪音治理產(chǎn)品在原材料獲取和生產(chǎn)過(guò)程中相較傳統(tǒng)材質(zhì)和工藝具有明顯的減碳效果，以20mm厚度的標(biāo)準(zhǔn)板計(jì)算，單位面積可降低二氧化碳（CO2）排放47.68～196.61kgCO2e（不同材質(zhì)對(duì)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(chǎn)過(guò)程中先進(jìn)行砂粒篩選，根據(jù)產(chǎn)品運(yùn)用領(lǐng)域選擇合適粒徑的砂粒，將砂粒和適量的硅基聚合劑進(jìn)行混合，然后放入模具中，通過(guò)振壓的方式加以成型，待產(chǎn)品固化后進(jìn)行脫模，然后將合格的產(chǎn)品完成包裝入庫(kù)（圖3）。

5.1 砂選

微孔巖吸隔聲板的核心技術(shù)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(wú)規(guī)的，即大大小小、形形色色的砂?；旌显谝黄?。需要對(duì)砂粒進(jìn)行篩選和分類。篩選設(shè)備采用現(xiàn)有的砂選通用設(shè)備，砂選后類型相同的砂粒均可使用，砂?？捎寐士蛇_(dá)95%。

利用人工篩選砂粒（圖4）和篩砂機(jī)篩選砂粒（圖5）達(dá)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(shù)是硅基聚合劑，硅基聚合劑可與砂粒（二氧化硅）發(fā)生強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)，并形成聚合，將硅基聚合劑按設(shè)計(jì)比例與砂選后的砂?；旌?，采用專用攪拌機(jī)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)模具內(nèi)倒入硅基聚合劑與砂粒的混合物，根據(jù)需要分層植入格柵和配筋，進(jìn)入生產(chǎn)流水線內(nèi)，采用專用設(shè)備將混合物完成鋪平和振壓，然會(huì)送入晾曬區(qū)完成聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)完成后即可達(dá)到終極強(qiáng)度的60%，12h后，可達(dá)到終極強(qiáng)度的90%。

5.4 脫模

在聚合反應(yīng)基本完成后取下模具邊框進(jìn)行脫模，將微孔巖吸隔聲板放置到平面暫存臺(tái)上，完成一定的后固化需求，使其完全固化，達(dá)到最佳的產(chǎn)品強(qiáng)度。

5.5 包裝、入庫(kù)

根據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行產(chǎn)品成品檢驗(yàn)，對(duì)質(zhì)量合格的產(chǎn)品進(jìn)行裝箱和入庫(kù)。

6 微孔巖吸隔聲板的主要技術(shù)性能

微孔巖吸隔聲板具有以下性能：計(jì)權(quán)隔聲量Rw+Ctr≥30dB，降噪系數(shù)NRC≥0.6，燃燒性能：A2，線收縮率≤0.08%，抗風(fēng)壓性能符合《公路聲屏障 第四部分：聲學(xué)材料技術(shù)要求及測(cè)試方法》（JT/ T 646.4—2016）的要求，聲屏障聲學(xué)構(gòu)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(guò)L/300，殘余變形不超過(guò)L/600，抗沖擊性能滿足構(gòu)件承受30±1J能量的沖擊，TOVC≤0.15mg/（m2·h）（72h），符合《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求——人造板及其制品》（HJ571微孔巖吸隔聲板2010）的技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)中的A類裝修材料的技術(shù)指標(biāo)要求，負(fù)氧離子濃度達(dá)到3 000ions/cm3以上。

7 運(yùn)用實(shí)例

通過(guò)多年的研發(fā)和市場(chǎng)推廣，微孔巖吸隔聲板已廣泛運(yùn)用到大空間場(chǎng)館、交通運(yùn)輸、工業(yè)等領(lǐng)域：劇場(chǎng)、劇院、音樂(lè)廳墻面吸聲體；多功能廳、會(huì)議室墻面吸聲體；體育場(chǎng)館、健身中心墻面吸聲體；實(shí)驗(yàn)室、檢測(cè)室墻面吸聲體；新聞大廳、演播室、錄音室墻面吸聲體；候車（機(jī)）室墻面吸聲體；酒店大堂、營(yíng)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(nèi)壁吸聲體。

8 結(jié)語(yǔ)

新時(shí)代，面對(duì)城市化進(jìn)程的挑戰(zhàn)，必須堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的思想。開(kāi)發(fā)新材料、新技術(shù)，將微孔巖吸隔聲產(chǎn)品不斷地進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，充分發(fā)揮它的吸隔聲性能和良好的力學(xué)性能，開(kāi)發(fā)出適合不同應(yīng)用領(lǐng)域的微孔巖吸隔聲材料新產(chǎn)品、新技術(shù)、新功能，不僅進(jìn)行合理的規(guī)劃建設(shè)，還要充分利用現(xiàn)有設(shè)施，最大程度減少噪聲公害，從而保障城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展。

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

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