一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障的制作方法

本发明属于公路运行噪音治理技术领域，具体来说，涉及到一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障。

背景技术：

随着公路交通的快速发展，车辆的行驶速度越来越快，由此带来的公路噪音问题越来越突出，在公路两侧设置声屏障是消除和阻隔噪音最经济有效的方法之一。目前声屏障研究主要集中在混凝土板、钢板、各种轻质材料(玻璃纤维、矿渣棉、石棉等)的塑钢板、彩钢板等，它们各有优势，也存在一定的劣势。国内用于公路声屏障的吸声材料主要是细玻璃棉、矿棉等无机纤维类材料，强度较低，脆性易断，粉尘化后易造成二次污染，在吸水受潮后吸声性能大大减弱，亟需寻求一种新型吸声材料以克服现有吸声材料强度低，耐久性差，环境适应性弱和环保性差等不足，开发高性能新型声屏障结构。

粉煤灰作为燃煤发电厂的主要固体废物，已成为中国工业固体废物的最大单一污染源，它富集了大量砷、铅和硒等危害人体健康的重金属物质和其他污染物。在中国，大多数灰场的选址、防扬散、防渗漏、防流失措施远不足以达到有效防治粉煤灰环境污染的目的。途径中国北方主要产煤区和火力发电厂的沙尘暴，裹挟着沿途大量未经防扩散处理的粉煤灰传输到华北、华东甚至港澳台地区，形成了对公众健康有极大威胁的“煤尘暴”。粉煤灰综合利用已成为国内资源和环境保护研究的热点之一。

粉煤灰陶粒具有以下优异的性能：(1)密度小，质轻。它外表坚硬，而内部有许许多多的微孔；(2)保温、隔热、吸声，用粉煤灰制备的多孔材料平均吸声系数大于0.5；(3)耐火性好，陶粒具有优异的耐火性。研究表明，在650℃的高温下，陶粒混凝土能维持常温下强度的85％，而普通混凝土只能维持常温下强度的35％-75％；(4)抗震性能好。陶粒混凝土由于质量轻，弹性模量低，抗变形性能好，具有较好的抗震性能；(5)吸水率低，抗冻性能和耐久性能好。基于粉煤灰陶粒的上述优异性能，以其作为声屏障主要材料，既可以有效利用粉煤灰多孔材料的吸声性能，又可以大量消耗粉煤灰，且该种消耗方式不会造成二次污染，是一种清洁、高效的利用方式，具有显著的经济、社会和环保效益。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、施工方便、成本低、耐久性和环保型优异的基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障。

本发明所述的一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述公路声屏障包括多个间隔设在承重台3上的H型钢立柱2；H型钢立柱2之间对应腹板位置处设有复合型吸隔声单元1；复合型吸隔声单元1包括内部含空腔的粉煤灰陶粒板4、填满于粉煤灰陶粒板空腔中的粉煤灰陶粒5和覆盖在粉煤灰陶粒板远离声源面的隔声涂层7；H型钢立柱2之间对应翼缘位置处设有拼接构件6；所述粉煤灰陶粒板4的制备材料具体为：由A、B、C三组份组成，A:B:C的质量比为1:1:6-8；A组份按质量份计，包括：40-80份的环氧树脂E-44或E-51或两者的混合物、10-50份的弹性改性剂QS-P24F、10份的苯基缩水甘油醚、5份的80目废旧橡胶粉、0.1份的BYK-066N、0.1份的BYK-163；B组份按质量份计，包括：100份的水性环氧固化剂GCA01或GCA02、3份的三氟化硼单乙胺、1份的乙烯基三乙氧基硅烷；C组份为3-5mm粉煤灰陶粒。

本发明所述的一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述粉煤灰陶粒板4是具有连续空隙贯穿内外部的复合材料板材。该复合材料板材中贯穿于内外部的空隙便于噪声进入声屏障内部，其空腔则在纵向上是连通的，便于往空腔中填充吸声材料粉煤灰陶粒。

本发明所述的一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述粉煤灰陶粒5是由内部有连续空隙的粉煤灰陶粒经机械破碎而成，其内部空隙外露于表面，且为连续级配。该粉煤灰陶粒5通过粉煤灰陶粒自然堆积形成的空隙及其自身具有的内外部贯穿的微孔隙起到优良的吸声效果。

本发明所述的一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述拼接构件6在上、下位置设有均匀分布的空洞，以便于雨水可以在复合型吸隔声模块中自由流动。

本发明所述的一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述拼接构件6与两侧的H型钢立柱2相接。

本发明所述的一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述拼接构件6与两侧的H型钢立柱2保持距离。

本发明所述的一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述拼接构件6的长度为复合型吸隔声单元1长度的0.5-1倍。

本发明所述的一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述隔声涂层7由含有纳米多层结构材料的苯丙乳液涂料干燥而成，厚度为1-3mm，该涂层可以为单一颜色涂层，也可以为含有不同图案的多色涂层。

本发明所述的一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述粉煤灰陶粒板4的制备方法具体步骤为：

1)A组分的制备：按配比选取各原料，并依次加入反应釜中，搅拌均匀即得A组分，包装储存；

2)B组分的制备：按配比选取各原料，并依次加入反应釜中，搅拌均匀即得B组分，包装储存；

3)制备工艺：按质量配比称取A、B、C三种组份材料，先将A组分与B组分混合搅拌直至形成均匀的乳白色乳液，然后加入C组分，搅拌均匀即得粉煤灰陶粒板混合料，后经固化成型即得粉煤灰陶粒板。

与现有技术相比，本发明所述的环保型公路声屏障结构具有如下优点：以粉煤灰陶粒为吸声材料，以环氧树脂胶粘剂为型材胶结料，以纳米改性苯丙涂料为隔音涂层，构成的复合型吸隔声单元密度小，自重轻，吸隔声效率高，且外形美观，可设计不同的图案美化环境；以弹性环氧树脂胶粘剂为复合型吸隔声单元型材胶结料，可以赋予复合型吸隔声单元优异的力学性能，强度高，韧性好，抗冲击能力强，可长期承受动荷载和风载的作用，耐久性好；复合型吸隔声单元内部含空腔的粉煤灰陶粒板，它具有连续空隙贯穿内外部，且内部填充自由堆积的粉煤灰陶粒，水可以在复合型吸隔声单元中自由流动而不会存留，故不会有存留水填充在复合型吸隔声单元孔隙中而影响吸声效果，环境适应性强；以粉煤灰陶粒为声屏障主要材料，可以大量消耗粉煤灰，且该种消耗方式不会造成二次污染，是一种清洁、高效的利用方式，环保效益好。

附图说明

图1：环保型公路声屏障结构俯视图；图2：环保型公路声屏障结构左视图；复合型吸隔声单元-1、H型钢立柱-2、承重台-3、粉煤灰陶粒板-4、粉煤灰陶粒-5、拼接构件-6、隔声涂层-7。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明所述的基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述公路声屏障包括多个间隔设在承重台3上的H型钢立柱2；H型钢立柱2之间对应腹板位置处设有复合型吸隔声单元1；复合型吸隔声单元1包括内部含空腔的粉煤灰陶粒板4、填满于粉煤灰陶粒板空腔中的粉煤灰陶粒5和覆盖在粉煤灰陶粒板远离声源面的隔声涂层7；H型钢立柱2之间对应翼缘位置处设有拼接构件6。

所述粉煤灰陶粒板4的制备材料具体为：由A、B、C三组份组成，A:B:C的质量比为1:1:6；A组份按质量份计，包括：40份的环氧树脂E-44、10份的弹性改性剂QS-P24F、10份的苯基缩水甘油醚、5份的80目废旧橡胶粉、0.1份的BYK-066N、0.1份的BYK-163；B组份按质量份计，包括：100份的水性环氧固化剂GCA01、3份的三氟化硼单乙胺、1份的乙烯基三乙氧基硅烷；C组份为3mm粉煤灰陶粒。

所述粉煤灰陶粒板4的制备方法具体步骤为：1)A组分的制备：按配比选取各原料，并依次加入反应釜中，搅拌均匀即得A组分，包装储存；2)B组分的制备：按配比选取各原料，并依次加入反应釜中，搅拌均匀即得B组分，包装储存；3)制备工艺：按质量配比称取A、B、C三种组份材料，先将A组分与B组分混合搅拌直至形成均匀的乳白色乳液，然后加入C组分，搅拌均匀即得粉煤灰陶粒板混合料，后经固化成型即得粉煤灰陶粒板。

所述粉煤灰陶粒板4是具有连续空隙贯穿内外部的复合材料板材。该复合材料板材中贯穿于内外部的空隙便于噪声进入声屏障内部，其空腔则在纵向上是连通的，便于往空腔中填充吸声材料粉煤灰陶粒。所述粉煤灰陶粒5是由内部有连续空隙的粉煤灰陶粒经机械破碎而成，其内部空隙外露于表面，且为连续级配。该粉煤灰陶粒5通过粉煤灰陶粒自然堆积形成的空隙及其自身具有的内外部贯穿的微孔隙起到优良的吸声效果。所述拼接构件6在上、下位置设有均匀分布的空洞。所述拼接构件6与两侧的H型钢立柱2相接。所述拼接构件6的长度为复合型吸隔声单元1长度的0.5倍。所述隔声涂层7由含有纳米多层结构材料的苯丙乳液涂料干燥而成，厚度为1mm，该涂层可以为单一颜色涂层，主要起到噪声阻隔作用，避免噪声穿过声屏障，从而消弱声屏障功能。声屏障平均隔声系数NRC为0.60，隔声性能/dB为27。

实施例2

一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述公路声屏障包括多个间隔设在承重台3上的H型钢立柱2；H型钢立柱2之间对应腹板位置处设有复合型吸隔声单元1；复合型吸隔声单元1包括内部含空腔的粉煤灰陶粒板4、填满于粉煤灰陶粒板空腔中的粉煤灰陶粒5和覆盖在粉煤灰陶粒板远离声源面的隔声涂层7；H型钢立柱2之间对应翼缘位置处设有拼接构件6。

所述粉煤灰陶粒板4的制备材料具体为：由A、B、C三组份组成，A:B:C的质量比为1:1:8；A组份按质量份计，包括：80份的环氧树脂E-51、50份的弹性改性剂QS-P24F、10份的苯基缩水甘油醚、5份的80目废旧橡胶粉、0.1份的BYK-066N、0.1份的BYK-163；B组份按质量份计，包括：100份的水性环氧固化剂GCA01或GCA02、3份的三氟化硼单乙胺、1份的乙烯基三乙氧基硅烷；C组份为5mm粉煤灰陶粒。

所述粉煤灰陶粒板4的制备方法具体步骤为：1)A组分的制备：按配比选取各原料，并依次加入反应釜中，搅拌均匀即得A组分，包装储存；2)B组分的制备：按配比选取各原料，并依次加入反应釜中，搅拌均匀即得B组分，包装储存；3)制备工艺：按质量配比称取A、B、C三种组份材料，先将A组分与B组分混合搅拌直至形成均匀的乳白色乳液，然后加入C组分，搅拌均匀即得粉煤灰陶粒板混合料，后经固化成型即得粉煤灰陶粒板。

所述粉煤灰陶粒板4是具有连续空隙贯穿内外部的复合材料板材。该复合材料板材中贯穿于内外部的空隙便于噪声进入声屏障内部，其空腔则在纵向上是连通的，便于往空腔中填充吸声材料粉煤灰陶粒。所述粉煤灰陶粒5是由内部有连续空隙的粉煤灰陶粒经机械破碎而成，其内部空隙外露于表面，且为连续级配。该粉煤灰陶粒5通过粉煤灰陶粒自然堆积形成的空隙及其自身具有的内外部贯穿的微孔隙起到优良的吸声效果。所述拼接构件6在上、下位置设有均匀分布的空洞。所述拼接构件6与两侧的H型钢立柱2保持距离。所述拼接构件6的长度为复合型吸隔声单元1长度的1倍。所述隔声涂层7由含有纳米多层结构材料的苯丙乳液涂料干燥而成，厚度为3mm，该涂层为含有不同图案的多色涂层，主要起到噪声阻隔作用，避免噪声穿过声屏障，从而消弱声屏障功能。声屏障平均隔声系数NRC为0.63，隔声性能/dB为29。

实施例3

一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述公路声屏障包括多个间隔设在承重台3上的H型钢立柱2；H型钢立柱2之间对应腹板位置处设有复合型吸隔声单元1；复合型吸隔声单元1包括内部含空腔的粉煤灰陶粒板4、填满于粉煤灰陶粒板空腔中的粉煤灰陶粒5和覆盖在粉煤灰陶粒板远离声源面的隔声涂层7；H型钢立柱2之间对应翼缘位置处设有拼接构件6。

所述粉煤灰陶粒板4的制备材料具体为：由A、B、C三组份组成，A:B:C的质量比为1:1:7；A组份按质量份计，包括：30份的环氧树脂E-44和30份的E-51混合物、30份的弹性改性剂QS-P24F、10份的苯基缩水甘油醚、5份的80目废旧橡胶粉、0.1份的BYK-066N、0.1份的BYK-163；B组份按质量份计，包括：100份的水性环氧固化剂GCA01、3份的三氟化硼单乙胺、1份的乙烯基三乙氧基硅烷；C组份为4mm粉煤灰陶粒。

所述粉煤灰陶粒板4的制备方法具体步骤为：1)A组分的制备：按配比选取各原料，并依次加入反应釜中，搅拌均匀即得A组分，包装储存；2)B组分的制备：按配比选取各原料，并依次加入反应釜中，搅拌均匀即得B组分，包装储存；3)制备工艺：按质量配比称取A、B、C三种组份材料，先将A组分与B组分混合搅拌直至形成均匀的乳白色乳液，然后加入C组分，搅拌均匀即得粉煤灰陶粒板混合料，后经固化成型即得粉煤灰陶粒板。

所述粉煤灰陶粒板4是具有连续空隙贯穿内外部的复合材料板材。该复合材料板材中贯穿于内外部的空隙便于噪声进入声屏障内部，其空腔则在纵向上是连通的，便于往空腔中填充吸声材料粉煤灰陶粒。所述粉煤灰陶粒5是由内部有连续空隙的粉煤灰陶粒经机械破碎而成，其内部空隙外露于表面，且为连续级配。该粉煤灰陶粒5通过粉煤灰陶粒自然堆积形成的空隙及其自身具有的内外部贯穿的微孔隙起到优良的吸声效果。所述拼接构件6在上、下位置设有均匀分布的空洞。所述拼接构件6与两侧的H型钢立柱2相接。所述拼接构件6的长度为复合型吸隔声单元1长度的0.8倍。所述隔声涂层7由含有纳米多层结构材料的苯丙乳液涂料干燥而成，厚度为2mm，该涂层可以为单一颜色涂层，主要起到噪声阻隔作用，避免噪声穿过声屏障，从而消弱声屏障功能。声屏障平均隔声系数NRC为0.61，隔声性能/dB为28。

实施例4

一种基于粉煤灰综合利用的环保型公路声屏障，所述公路声屏障包括多个间隔设在承重台3上的H型钢立柱2；H型钢立柱2之间对应腹板位置处设有复合型吸隔声单元1；复合型吸隔声单元1包括内部含空腔的粉煤灰陶粒板4、填满于粉煤灰陶粒板空腔中的粉煤灰陶粒5和覆盖在粉煤灰陶粒板远离声源面的隔声涂层7；H型钢立柱2之间对应翼缘位置处设有拼接构件6。

所述粉煤灰陶粒板4的制备材料具体为：由A、B、C三组份组成，A:B:C的质量比为1:1:7；A组份按质量份计，包括：30份的环氧树脂E-44和30份的E-51混合物、30份的弹性改性剂QS-P24F、10份的苯基缩水甘油醚、5份的80目废旧橡胶粉、0.1份的BYK-066N、0.1份的BYK-163；B组份按质量份计，包括：100份的水性环氧固化剂GCA01、3份的三氟化硼单乙胺、1份的双斑獐牙菜酮A(即1,3,6-三羟基-4,7-二甲氧基酮)、1份的乙烯基三乙氧基硅烷；C组份为4mm粉煤灰陶粒。

所述粉煤灰陶粒板4的制备方法具体步骤为：1)A组分的制备：按配比选取各原料，并依次加入反应釜中，搅拌均匀即得A组分，包装储存；2)B组分的制备：按配比选取各原料，并依次加入反应釜中，搅拌均匀即得B组分，包装储存；3)制备工艺：按质量配比称取A、B、C三种组份材料，先将A组分与B组分混合搅拌直至形成均匀的乳白色乳液，然后加入C组分，搅拌均匀即得粉煤灰陶粒板混合料，后经固化成型即得粉煤灰陶粒板。

所述粉煤灰陶粒板4是具有连续空隙贯穿内外部的复合材料板材。该复合材料板材中贯穿于内外部的空隙便于噪声进入声屏障内部，其空腔则在纵向上是连通的，便于往空腔中填充吸声材料粉煤灰陶粒。所述粉煤灰陶粒5是由内部有连续空隙的粉煤灰陶粒经机械破碎而成，其内部空隙外露于表面，且为连续级配。该粉煤灰陶粒5通过粉煤灰陶粒自然堆积形成的空隙及其自身具有的内外部贯穿的微孔隙起到优良的吸声效果。所述拼接构件6在上、下位置设有均匀分布的空洞。所述拼接构件6与两侧的H型钢立柱2相接。所述拼接构件6的长度为复合型吸隔声单元1长度的0.8倍。所述隔声涂层7由含有纳米多层结构材料的苯丙乳液涂料干燥而成，厚度为2mm，该涂层可以为单一颜色涂层，主要起到噪声阻隔作用，避免噪声穿过声屏障，从而消弱声屏障功能。声屏障平均隔声系数NRC为0.73，隔声性能/dB为36。

与现有技术相比，本发明所述的环保型公路声屏障结构具有如下优点：

1)自重轻，吸隔声效率高。本发明以粉煤灰陶粒为吸声材料，以环氧树脂胶粘剂为型材胶结料，以纳米改性苯丙涂料为隔音涂层，由上述材料复合而成的复合型吸隔声单元密度小，自重轻，吸隔声效率高，且外形美观，可设计不同的图案美化环境。

2)强度高，耐久性好。本发明以弹性环氧树脂胶粘剂为复合型吸隔声单元型材胶结料，可以赋予复合型吸隔声单元优异的力学性能，强度高，韧性好，抗冲击能力强，可长期承受动荷载和风载的作用，耐久性好。

3)耐水性好，环境适应性强。本发明中复合型吸隔声模块内部含空腔的粉煤灰陶粒板，它具有连续空隙贯穿内外部，且内部填充自由堆积的粉煤灰陶粒，水可以在复合型吸隔声模块中自由流动而不会存留，故不会有存留水填充复合型吸隔声模块孔隙中而影响吸声效果，环境适应性强。

4)环保性好。本发明以粉煤灰陶粒为声屏障主要材料，可以大量消耗粉煤灰，且该种消耗方式不会造成二次污染，是一种清洁、高效的利用方式，环保效益好。