国内外公路交通声屏障研究进展
声屏障是一种降低公路噪声的重要设施，也是道路设计者经常采用的降噪措施，对距公路100 m范围内的受声点有良好的降噪效果。研究显示，一个合理的声屏障可以对处于声影区的受声点降噪5~15 dB。声屏障的材料、结构直接影响其技术性能、造价及寿命等，是声屏障设计的关键之一。一般而言，声屏障材料、结构设计应满足技术经济合理、高强度、施工方便、美观、耐久、防火等性能。到目前为止，国内外研究者在声屏障的材料和结构形式上进行了大量研究，下面分别介绍。
1声屏障材料
1．1降噪机理
从降噪机理角度，声屏障材料可分为反射材料、吸声材料和“柔性”材料3种。反射型声屏障是基于从固体表面简单反射的原理，这种声屏障有一定的缺点，即对于在马路另一侧的敏感点是毫无用处的，噪声由于反射，以更大的强度传播到道路的另一侧。研究表明，声屏障表面使用吸声材料可以提高声屏障插入损失。在车道内侧设置吸声材料将使到达其表面的反射声有所下降，当两侧声屏障之间的距离不大时，可降低该“狭弄”内的“半混响”声级。进一步研究发现，仅在声屏障顶部1 个波长宽的面积上使用吸声材科就可以增加插入损失1~4 dB。在此基础上，有研究者又将1层或1个管状“柔性”材料附着于刚性声屏障上边缘，研究其降噪效果。
Takashi Ishizuka等将顶部结构为刚性(反射型)、吸声和“柔性”材料的声屏障进行的对比研究发现，顶部结构为“柔性”材料的声屏障降噪效果明显好于试验中所用的吸声材料。“柔性”材料的插入损失约较同样形状的吸声型声屏障增加3 dB左右。该研究还指出，一个3 m高的“柔性”边缘T型声屏障可达到高度为10 m的反射型(刚性)声屏障的降噪效果。可见，“柔性”材料在声屏障研究中具有良好的前景。
但目前该类声屏障开发的关键是如何寻找一种适合于交通声屏障的“柔性”材料。
1．2声屏障材料质地
从声屏障材料质地的角度，可分为混凝土类、砖石类、木料类、塑料有机玻璃类、金属板类(钢或铝钢混合结构、铝)，其中以混凝土类材料为主。
1．2．1混凝土声屏障
混凝土声屏障具有成本低、维护费用低、坚固、牢靠等优点，同时在色彩、形状、形式和文理装饰方面有很大自由度，是国内外交通声屏障中最常用的一种。传统的混凝土声屏障为普通反射式声屏障，能够降噪约5 dB。随后，多孔混凝土吸声性声屏障的问世，使其在降噪领域应用更加广泛。其中，由混凝土木屑复合b、纤维水泥复合以及混凝土橡胶颗粒复合型吸声屏障均具有优异的吸声性能，同时外表美观、耐候性好，已在欧美广泛用作交通声屏障。如DurisoI Inc．生产的混凝土木屑复合声屏障，降噪系数分别为0．7(厚度：2英寸)或0．8(厚度：4英寸)；Concrete Solutions Inc．生产的水泥木屑复合声屏障降噪系数为0．95(厚度：3英寸)；而Concrete Precast svstems生产的混凝土橡胶颗粒复合声屏障降噪系数为0．8(厚度：4英寸橡胶颗粒+4英寸混凝土)。为使混凝土声屏障更具有景观效果，研究者还开发出了生态型混凝土声屏障，除具有良好的降噪效果外，此种声屏障还能使受保护者和使用者都能赏心悦目。
1．2．2砖墙式声屏障
砖墙式声屏障因结构及材料尺寸限制，可塑性不佳，但有时也配合景观及造型上的设计而使用。
1．2．3木料声屏障
木料式声屏障在美国产木材较多的地方有所采用，此种声屏障较易与当地自然景观溶为一体。但是，木料的耐候性不良，且易着火，需涂防腐、阻燃材料。
1．2．4金属声屏障
钒和铝是金属声屏障的常用材料。普通的钢结构隔声屏容易遭受腐蚀，尤其在氯盐环境下与基础连接的部位往往会遭致破坏，因此，必须定期检查：铝材料声屏障可分为泡沫铝和纤维铝。泡沫铝在国外已经形成工业化生产，比较著名的公司和品牌有加拿大Cymat铝业公司和日本Shinko Wire公司(Alporas泡沫铝)。泡沫铝和纤维铝声屏障吸声性能优异，耐侯、耐高温性能好，特别适宜室外露天使用。但不足之处在于成本太高，无法在我国大量推广使用。另外，金属结构的隔声屏单元连接也较困难，且容易产生噪声泄漏。
1．2．5塑料有机玻璃类声屏障
塑料有机玻璃类声屏障大多为透明隔声屏障，该类声屏障可减少对驾驶员的空间压抑感，景观效果也可以得到改善。但钢化玻璃、丙烯酸酯、卡普隆聚碳酸酯等材料制成的透明隔声屏造价昂贵，仅可用于某些对透明度有特别要求的特殊地段，普遍推广使用较为困难；而价格较低的普通透明隔声屏障，其耐候性相对较差，受到风吹、日晒和雨淋后，较易被划伤，使用时间一长，表面容易变模糊，且因产品厚度有限，固定方式较为复杂，表面容易积尘，难以利用雨水进行自然冲洗，影响景观。
1．2．6太阳能声屏障
太阳能声屏障(Photovoltaic Noise Narrier，简称PVNB即将光电技术应用于声屏障中，在保证降噪效果的同时，还可以利用太阳能发电。第1个太阳能声屏障于1989年在瑞士诞生。现在，德国、英国、法国、意大利等国家都开始试用太阳能声屏障。但到目前为止，太阳能声屏障仍有许多尚未解决的技术。虽然该种声屏障成本较高，但在用电量较大的城市使用还是可行的。
2声屏障结构形式
声屏障结构形式对降噪效果有直接影响，目前发展起来的结构形式有直立型、逆L型、圆柱型、蘑菇型、Y型、箭型、T型、鹿角型、水车型等(图1)。
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直立型是在众多种类的声屏障中形式最简单的一种，但降噪效果较弱。逆L型声屏障比直立型降噪提高并不明显，而水车型形状过于复杂，应用起来比较困难，都不是理想的声屏障。圆柱型结构只有在采用吸声材料或“柔性”材料时才起作用。研究认为，圆柱型结构与T型结构具有相似的降噪效果，但也有相反的观点。一般而言，圆柱型结构可较直立平板结构增加插入损失1~3 dB，如果采用高效吸声材料，其增加的插入损失最高可达8dB。蘑菇型结构是圆柱型结构的一种变形，其目的是为改善声屏障的景观效果，二者之间降噪效果没有明显差异。Y型结构在采用刚性材料和吸声材料时均有好的降噪效果，分别可较直立结构增加插入损失2．9 dB和3．4 dB；而鹿角型结构是在Y型结构基础上发展起来的，即在Y型的上部内侧再设计出2个分支，能够对噪声再次进行屏蔽，降噪效果要优于Y型。Konno等报道，采用刚性材料时，鹿角型结构可较直立结构增加插人损失3．7 dB，采用吸声材料时可增加4．8 dB。Shima等研究表明，在1 000 Hz频段鹿角型的声衰减可比Y型高10 dB。
鹿角型结构在日本得到广泛应用，并已取得显著成效。许多学者还对不同结构形式声屏障的降噪效果进行了对比研究。如Monazzam等对同类材料制成的T型、Y型、箭型和圆柱型声屏障的比较发现，T型和箭型的降噪效果明显好于其余2种，但Takashi
Ishizuka等却认为，结构形式的改变对声屏障的声学性能的改善并不十分显著，但T型结构较好。我国目前建成的声屏障以直立型和逆L型为主，至今还没有开发出鹿角型声屏障。可见，我国对声屏障结构形状的研究还有待于进一步加强。
3结语
随着我国公路事业的迅猛发展，公路交通噪声日益凸现，可以预见道路交通噪声将成为环境治理的重点，声屏障将成为治理手段中的热点产品。目前我国在声屏障原理和材料方面的研究与国外差距并不大，但声屏障材料的质量和工艺结构研究上尚有差距，有待于进一步加强。
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