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一种多孔隙 沥青 混凝土无砟轨道吸音板及其制作方法

阅读：890发布：2024-01-13

专利汇可以提供一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板及其制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板及其制作方法，属于轨道交通技术领域，具体涉及一种吸音材料，特别涉及一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板及其制作方法。具体涉及其制备方法，包括以下两种：现场铺装法和预制拼装法。该吸音板对噪音的音频适应性强、吸音系数大、降噪效果优良；所用原材料可就地取材，获取方便，成本低廉；具有耐酸、耐碱、耐水、抗老化能力强、容易维修保养；该吸音板的制备工序简单、工艺条件要求低，即可进行现场制作，也可进行工厂化预制辅以现场拼装而实现。，下面是一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板及其制作方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板，其特征在于：以重量份计，包括集料100份、矿粉0.5-3份、沥青3-6份。
2.根据权利要求1所述由集料和矿粉组合而成的矿料，其特征在于：其颗粒粒径可采用
0-9.5mm、0-13.2mm、0-16mm、0-19mm中的任何一档规格。
3.根据权利要求1所述沥青，其特征在于：可选用SBS改性沥青、橡胶沥青、废轮胎胶粉与SBS复合改性沥青中的任何一种，其技术指标满足：针入度（25℃、5s、100g）为40-80（0.1mm）、软化点≥75℃、延度（5℃、5cm/min）≥20、60℃粘度≥20000Pa.s、150℃粘度1.5-
4Pa.s、弹性恢复（25℃）≥80%、溶解度≥95%。
4.根据权利要求1所述一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板，其特征在于：其内部空隙率大于10%。
5.一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板的制备方法1（现场铺装法），其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）按比例称重，将加热至180℃-200℃的100份集料投入到搅拌锅内，强制搅拌5s-
10s；
（2）将加热至170℃-185℃的3-6份沥青加入到步骤（1）所得产物中，强制搅拌20s-30s；
（3）将称重后的0.5份-3份矿粉加入到步骤（2）所得产物中，强制搅拌10s-15s；
（4）步骤（3）所得产物在170℃-180℃出锅，经运输车运抵施工现场，采用沥青混凝土摊铺机铺筑在无砟轨道道床上，摊铺机速度控制在1-3m/min，摊铺完成的沥青混凝土表面温度不得低于140℃；
（5）采用双钢轮振动压路机紧跟沥青混凝土摊铺机对铺筑的混凝土进行碾压，碾压遍数为4遍-6遍，碾压速度为2-5km/h，碾压完成后的混合料表面温度不得低于70℃；
（6）碾压完成后的多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板，进行交通封闭，自然养生，直至温度降低到50℃以下，即完成制作。
6.一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板的制备方法2（预制拼装法），其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）根据无砟轨道吸音板的铺装位置及铺装尺寸，分别确定吸音板的厚度、长度和宽度；
（2）按照吸音板的厚度、长度和宽度选择相应尺寸的钢模进行拼装，并在钢模的内测均匀涂刷一层隔离剂；
（3）按比例称重，将加热至180℃-200℃的100份集料投入到搅拌锅内，强制搅拌5s-
10s；
（4）将加热至170℃-185℃的3-6份沥青加入到步骤（3）所得产物中，强制搅拌20s-30s；
（5）将称重后的0.5份-3份矿粉加入到步骤（4）所得产物中，强制搅拌10s-15s；
（6）步骤（5）所得产物在170℃-180℃出锅，采用沥青混凝土摊铺机铺筑在步骤（2）所得模具中，摊铺机速度控制在1-3m/min，摊铺完成的沥青混凝土表面温度不得低于140℃；
（7）采用双钢轮振动压路机紧跟沥青混凝土摊铺机对铺筑的混凝土进行碾压，碾压遍数为4遍-6遍，碾压速度为2-5km/h，碾压完成后的混合料表面温度不得低于70℃；
（8）碾压完成后的多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板，进行自然养生，当温度降低至50℃以下时脱模；
（9）将脱模后的多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板吊装、运输至施工现场，按照顺序和位置进行安装，其中吸音板底面与无砟轨道道床、吸音板与其他附属构件、吸音板与吸音板之间的接缝除采用高粘乳化沥青粘结。

说明书全文

一种多孔隙沥青 混凝土无砟轨道吸音板及其制作方法

技术领域

[0001] 本发明属于轨道交通技术领域，涉及一种吸音材料，特别涉及一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板及其制作方法。

背景技术

[0002] 无砟轨道和有砟轨道是铁路轨道的两种基本形式，与有砟轨道相比，无砟轨道具有良好的结构连续性和平顺性，稳定性高、刚度均匀性好、结构耐久性强、维修工作量显著减小以及避免特级道砟的使用对环境的破坏，免除高速运行时的道砟飞溅等优点，受到各国高速铁路建设的青睐。

[0003] 但无砟轨道刚度较大，弹性较差，增加了轮滚的振动和辐射噪声。无砟轨道的道床为无气孔密实水泥混凝土构件形成了较强的声反射刚性表面，加强了噪声的混响作用和噪声向两侧的辐射，使噪声向两侧辐射，一般比有砟轨道的噪音高出5-8dB。轨道交通所产生的振动和噪声扰乱了沿线居民的正常起居和休息，特别是当高速列车经过学校、医院、办公区等敏感地区时，已严重影响到人们的身心健康，其对社会所造成的危害已达到了非治理不可的程度。

[0004] 我国目前高速列车辐射噪音则达到93dB-98dB，污染依然比较严重。鉴于轨道交通噪声中轮轨噪声对周边环境的影响，使用各种多孔吸声材料制成的轨道吸声板已成为目前降低轨道交通噪声的有效手段之一。世界上一些经济发达的国家，如日本、德国、法国，早在20世纪90年代就已开始进行吸声板降噪技术的研究，他们通过在无砟轨道上部铺设吸声板来进行噪声治理，均可将轨道噪音控制在80dB以下，取得了一定的经验。多孔吸声板上具有大量内外联通的孔隙，当声波入射其中时，可引起空隙中空气振动。由于空气的粘滞阻力作用，使空气与孔壁产生摩擦，当孔中的空气受到压缩时温度升高，以及材料的热传导效应，相当一部分声能被转化为热能而被损耗。

[0005] 目前用于无砟轨道吸音板的材料主要有以下三类：（1）陶瓷吸声材料是在1300℃高温下，以硬质陶粒为主要原料，辅以粘结剂和添加剂烧结而成；（2）无机颗粒吸声材料是利用一些耐候性树脂的特性，将颗粒大小均匀的硅砂等无机粒子粘结而成；（3）轻质混凝土吸声材料是以水泥、轻集料为主要原料，辅以添加剂，经搅拌、成型和养护等工艺制成的，具有较好、稳定的吸声性能。以上三种材料虽然能够在一定程度上降低无砟轨道的噪音，但均存在对原材料要求特殊、工艺条件复杂、制造成本高、对噪音的音频选择性大、材料长期暴露在室外而耐久性差等诸多缺陷。

[0006] 因此，有必要研究一种降噪材料不但要有良好的吸音性能，还必需安全、耐久、容易施工、便于维修保养、可再生利用、少占空间、原材料获取方便、成本低，但是至今没有出现这样一种能够满足各种要求的隔音降噪材料。

发明内容

[0007] 本发明的目的是为了解决现有技术存在的不足，提供一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板及其制备方法，该吸音板对噪音的音频适应性强、吸音系数大、降噪效果优良；所用原材料可就地取材，获取方便，成本低廉；具有耐酸、耐碱、耐水、抗老化能力强、容易维修保养；该吸音板的制备工序简单、工艺条件要求低，即可进行现场制作，也可进行工厂化预制辅以现场拼装而实现。

[0008] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板，以重量份计，包括集料100份、矿粉0.5-3份、沥青3-6份。

[0009] 作为优选，所述集料可选用石灰岩、玄武岩、辉绿岩、砂岩、花岗岩碎石中的一种，其质量技术指标满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求。

[0010] 作为优选，所述矿粉采用石灰岩矿粉，其质量技术指标满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求。

[0011] 作为优选，所述由集料和矿粉组合而成的矿料，其颗粒粒径可采用0-9.5mm、0-13.2mm、0-16mm、0-19mm中的任何一档规格。

[0012] 作为优选，所述每档规格中2.36mm筛孔以上部分占总矿料的质量百分率大于82%。

[0013] 作为优选，所述沥青可选用SBS改性沥青、橡胶沥青、废轮胎胶粉与SBS复合改性沥青中的一种，其技术指标满足：针入度（25℃、5s、100g）为40-80（0.1mm）、软化点≥75℃、延度（5℃、5cm/min）≥20、60℃粘度≥20000Pa.s、150℃粘度1.5-4Pa.s、弹性恢复（25℃）≥80%、溶解度≥95%。

[0014] 本发明还提供了一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板的制备方法1（现场铺装法），该方法包括以下步骤：1、按比例称重，将加热至180℃-200℃的100份集料投入到搅拌锅内，强制搅拌5s-10s；
2、将加热至170℃-185℃的3-6份沥青加入到步骤1所得产物中，强制搅拌20s-30s；
3、将称重后的0.5份-3份矿粉加入到步骤2所得产物中，强制搅拌10s-15s；
4、步骤3所得产物在170℃-180℃出锅，经运输车运抵施工现场，采用沥青混凝土摊铺机铺筑在无砟轨道道床上，摊铺机速度控制在1-3m/min，摊铺完成的沥青混凝土表面温度不得低于140℃；
5、采用双钢轮振动压路机紧跟沥青混凝土摊铺机对铺筑的混凝土进行碾压，碾压遍数为4遍-6遍，碾压速度为2-5km/h，碾压完成后的混合料表面温度不得低于70℃。

[0015] 6、碾压完成后的多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板，进行交通封闭，自然养生，直至温度降低到50℃以下，即完成制作。

[0016] 本发明还提供了一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板的制备方法2（预制拼装法），该方法包括以下步骤：1、根据无砟轨道吸音板的铺装位置及铺装尺寸，分别确定吸音板的厚度、长度和宽度；
2、按照吸音板的厚度、长度和宽度选择相应尺寸的钢模进行拼装，并在钢模的内测均匀涂刷一层隔离剂；
3、按比例称重，将加热至180℃-200℃的100份集料投入到搅拌锅内，强制搅拌5s-10s；
4、将加热至170℃-185℃的3-6份沥青加入到步骤3所得产物中，强制搅拌20s-30s；
5、将称重后的0.5份-3份矿粉加入到步骤4所得产物中，强制搅拌10s-15s；
6、步骤5所得产物在170℃-180℃出锅，采用沥青混凝土摊铺机铺筑在步骤2所得模具中，摊铺机速度控制在1-3m/min，摊铺完成的沥青混凝土表面温度不得低于140℃；
7、采用双钢轮振动压路机紧跟沥青混凝土摊铺机对铺筑的混凝土进行碾压，碾压遍数为4遍-6遍，碾压速度为2-5km/h，碾压完成后的混合料表面温度不得低于70℃。

[0017] 8、碾压完成后的多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板，进行自然养生，当温度降低至50℃以下时脱模；
9、将脱模后的多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板吊装、运输至施工现场，按照顺序和位置进行安装，其中吸音板底面与无砟轨道道床、吸音板与其他附属构件、吸音板与吸音板之间的接缝除采用高粘乳化沥青粘结。

[0018]其中，按上述步骤制备的多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板，其体积指标、物理力学指标可满足以下要求：空隙率≥15%、马歇尔稳定度≥6KN、马歇尔残留稳定度≥85%、冻融劈裂强度比≥80%、车辙试验动稳定度（60℃）≥5000次/mm、最大弯拉应变（-10℃）≥2800με。

[0019] 其中，按上述步骤制备的多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板，在混响室法测试中，100、250、500、1000、2000、4000HZ的6个中心频率下的平均吸声系数大于0.75。

[0020] 本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：1、由于多孔隙沥青混凝土中的孔隙相互连通，成网状立体不规则排布，并与外界大气相连通，因此声波在混凝土中停留的时间更长，声能被转化为热能而被损耗的旧越多，降噪效果就越好。

[0021] 2、多孔隙沥青混凝土的孔壁为沥青，属于柔性材料，具有很强的粘弹特性，可以吸收不同频率的声波，适应性强。

[0022] 3、多孔隙沥青混凝土的材料组成均为市场上比较常见的沥青、集料和矿粉，无其他特殊材料，原材料获取方便，便于就地取材，因此成本大幅降低。

[0023] 4、多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板中的粘结材料为沥青，属于惰性有机物，一般不与酸性、碱性等物质发生反应，具有良好的抗老化能力及化学腐蚀性，使用寿命长。

[0024] 5、多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板属于一种特殊结构和功能的沥青混凝土，具备传统沥青混凝土所具备的再生属性，且再生沥青成本低，因此符合我国发展绿色建筑的要求。

[0025] 6、多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板生产工序简单，制作工艺灵活，无需特殊设备，即可现场铺装，也可工厂化预制，然后进行现场拼装。

[0026] 7、多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板可采用传统沥青混凝土的维修养护方法，无需拆卸，即可实现使用寿命的延续。

[0027] 8、多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板内部孔隙大，具有良好的排水功能，可方便高速铁路维修养护人员在雨天行走；表面宏观构造大，抗滑性能好，工作人员行走安全系数高。附图说明

[0028] 图1 本发明实施例1多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板的矿料级配曲线图；图2 本发明实施例2多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板的矿料级配曲线图。

具体实施方式

[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0030] 实施例1一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板，原材料组成包含集料100份、矿粉1.0份、沥青
4.6份。

[0031] 集料采用江苏省溧阳市上沛石料厂生产的玄武岩碎石，其压碎值、磨耗值、针片状颗粒含量、含泥量、密度、吸水率等关键指标满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求。

[0032] 矿粉采用溧阳上沛石料厂生产的石灰岩矿粉，其细度、含水量、塑性指数、亲水系数等关键指标《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求。

[0033] 对集料及矿粉进行级配合成，合成级配满足《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）中级配范围要求，合成级配见表1。

[0034]表1 多孔隙沥青混凝土（OGFC-13）无砟轨道吸音板的矿料级配
沥青采用江苏天诺道路材料科技有限公司生产的TN703型橡胶沥青，性能指标见表2。

[0035] 表2 TN703型橡胶沥青技术性能指标试验项目单位性能指标
针入度（25℃，5s，100g） 0.1mm 57
软化点（R&B） ℃ 78
延度（5℃，5cm/min） cm 33
60℃粘度 Pa.s ＞40000
150℃粘度 Pa.s 3.7
溶解度 % 97.8
弹性恢复（25℃） % 87.1
结合附图1，制备上述多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板采用现场法，具体步骤如下：
1、按比例称重，将加热至180℃的100份集料投入到搅拌锅内，强制搅拌10s；
2、将加热至180℃的4.5份沥青加入到步骤1所得产物中，强制搅拌20s；
3、将称重后的1份矿粉加入到步骤2所得产物中，强制搅拌15s；
4、步骤3所得产物在170℃出锅，经运输车运抵施工现场，采用沥青混凝土摊铺机（福格勒SUPER1600）铺筑在无砟轨道道床上，摊铺机速度控制在2m/min，摊铺完成的沥青混凝土表面温度为155℃；
5、采用双钢轮振动压路机（http://product.d1cm.com/bomag004/115461/宝马格BW203AD-4）紧跟沥青混凝土摊铺机对铺筑的混凝土进行碾压，碾压遍数为4遍，碾压速度为
2km/h，碾压完成后的混合料表面温度为90℃。

[0036] 6、碾压完成后的多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板，进行交通封闭，自然养生2h后，温度降低到35℃，即完成制作。

[0037] 按照上述步骤制备的多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板，其体积指标和物理力学性能指标见表3，混响室法无规入射吸声系数见表4。

[0038] 表3 多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板体积指标和物理力学性能指标检测指标单位检测结果
空隙率 % 18.5
马歇尔稳定度 KN 6.6
马歇尔残留稳定度 % 90.3
冻融劈裂强度比 % 82.7
车辙试验动稳定度（60℃）次/mm 6522
最大弯拉应变（-10℃） με 2908.1
表4 多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板混响室法无规入射吸声系数检测结果
频率f/HZ 100 200 250 500 1000 2000 2500 4000 5000
吸声系数α 0.16 0.39 0.62 0.90 0.88 0.95 0.96 0.93 0.97
实施例2
一种多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板，原材料组成包含集料100份、矿粉1.8份、沥青
4.9份。

[0039] 集料采用江苏省溧阳市上沛石料厂生产的石灰岩碎石，其压碎值、磨耗值、针片状颗粒含量、含泥量、密度、吸水率等关键指标满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求。

[0040] 矿粉采用溧阳上沛石料厂生产的石灰岩矿粉，其细度、含水量、塑性指数、亲水系数等关键指标《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求。

[0041] 对集料及矿粉进行级配合成，合成级配满足《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）中级配范围要求，合成级配见表5。

[0042]表5 多孔隙沥青混凝土（OGFC-10）无砟轨道吸音板的矿料级配
沥青采用江苏天诺道路材料科技有限公司生产的SBS改性沥青，性能指标见表6。

[0043] 表6 SBS改性沥青性能指标试验项目单位性能指标
针入度（25℃，5s，100g） 0.1mm 63
软化点（R&B） ℃ 80
延度（5℃，5cm/min） cm 35
60℃粘度 Pa.s ＞25000
150℃粘度 Pa.s 3.9
溶解度 % 99.7
弹性恢复（25℃） % 90.5
结合附图2，制备上述多孔隙沥青混凝土无砟轨道吸音板采用预制拼装法，具体步骤如下：
1、根据无砟轨道吸音板的铺装位置及铺装尺寸，分别确定吸音板的厚度10cm、长度
200cm和宽度80cm；
2、按照吸音板的厚度10cm、长度200cm和宽度80cm选择相应尺寸的钢模进行拼装，并在钢模的内测均匀涂刷一层甘油隔离剂；
3、按比例称重，将加热至190℃的100份集料投入到搅拌锅内，强制搅拌5s；
4、将加热至185℃的4.9份沥青加入到步骤3所得产物中，强制搅拌20s；
5、将称重后的1.8份矿粉加入到步骤4所得产物中，强制搅拌10s；
6、步骤5所得产物在180℃出锅，采用沥青混凝土摊铺机（福格勒SUPER1600）铺筑在步骤2所得模具中，摊铺机速度控制在1m/min，摊铺完成的沥青混凝土表面温度为160℃；
7、采用双钢轮振动压路机（http://product.d1cm.com/bomag004/115461/宝马格BW203AD-4）紧跟沥青混凝土摊铺机对铺筑的混凝土进行碾压，碾压遍数为6遍，碾压速度为
4km/h，碾压完成后的混合料表面温度为86℃。

[0044] 8、碾压完成后的多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板，进行自然养生2.5h后，温度降低至40℃以下时脱模；9、将脱模后的多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板吊装、运输至施工现场，按照顺序和位置进行安装，其中吸音板底面与无砟轨道道床、吸音板与其他附属构件、吸音板与吸音板之间的接缝除采用高粘乳化沥青粘结。

[0045] 按照上述步骤制备的多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板，其体积指标和物理力学性能指标见表7，混响室法无规入射吸声系数见表8。

[0046] 表7 多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板体积指标和物理力学性能指标检测指标单位检测结果
空隙率 % 21.5
马歇尔稳定度 KN 6.3
马歇尔残留稳定度 % 88.7
冻融劈裂强度比 % 84.1
车辙试验动稳定度（60℃）次/mm 6188
最大弯拉应变（-10℃） με 3077.6
表8 多孔沥青混凝土无砟轨道吸音板混响室法无规入射吸声系数检测结果
频率f/HZ 100 200 250 500 1000 2000 2500 4000 5000
吸声系数α 0.11 0.45 0.60 0.87 0.92 0.94 0.91 0.97 0.96

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