城市排水管道包扎材料降噪性能分析研究

徐梓焱

（延安大學 西安創新學院，陜西 西安 710000）

人們的工作和生活中充斥著各種各樣的聲音，除了令人心情愉悅的聲音，也存著各種噪聲，不僅會使人產生厭煩情緒，嚴重時還會危害身體健康，城市排水管道所產生的噪音就是一種常見的生活噪聲。水箱出水噪聲、虹吸出流噪聲和管道水流噪聲都是常見的城市排水管道噪聲。近年來，PVC-U建筑排水管材應用得越發廣泛，居民對城市排水管道排水時所產生噪聲的關注度也越來越高。因為城市排水管道產生的噪聲不僅會對衛生器具的使用者造成影響，還會對同層、下層的住戶產生影響，人們的生活、工作、學習都會因此而產生困擾。因此對城市排水管道包扎材料的降噪性能進行分析與研究，通過合理地運用材料降低城市排水管道所產生的噪音成為了相關研究人員的主要研究課題。

1 城市排水管道噪聲評價方法

以聲學理論知識為參考依據對城市排水管道噪聲評價方法進行設計，設計出的評價方法包含5部分，具體設計方案如圖1所示。

圖1 城市排水管道噪聲評價方法系統圖Fig.1 System diagram of urban drainage pipe noise evaluation method

在對城市排水管道的噪聲進行測試時，需確保檢測室處于安靜環境，無外界因素的影響。利用信號發生器發送音頻信號，音頻信號經功率放大器放大后，再由揚聲器將其轉化為聲波，進入聲源管了，此時應確保聲源管一端處于密封狀態，且由柔性支架支撐，再將需要檢測降噪性能的材料包裹于聲源管之上。在和聲源管相距1 m的地方設置傳聲器，并用三角支架固定。再利用傳聲器將產生的聲壓信號變為電信號。將電信號發送至聲級計，利用內置存儲設備將所有的電信號保存下來并移至電腦，最后使用信號處理系統對數據進行處理。

2 聲源管材質和包扎材料的選擇

2.1 聲源管材質選擇

現在，應用的最為廣泛的建筑排水聲源管材質有PVC-U、PPC-U、HDPE管等，其自身的特點如下：

（1）PVC-U管材。PVC-U管材，又稱硬聚氯乙烯管，自身重量較輕，因此在運輸、存儲、裝卸時更加方便，且抗腐蝕性、抗老化性優良。內壁光滑不易凝結水垢，安裝方法簡單，可縮短工期，減少施工費用。但PVC-U管剛度較小，耐熱性不好，在排水時產生的噪音也較大。

（2）PPC-U管材。PPC-U管材，又稱聚丙烯管材，其在生產過程中添加了特殊材料，因此管材的密度及微觀結構都發生了變化，擁有了吸收聲波、防止聲波傳出的功能，擁有良好的隔音、降噪效果示，且不懼pH=2～12液體的腐蝕，可用來排放化學性液體。其次，PPC-U管材擁有良好的抗沖擊性，外層質地堅硬，能夠起到保護中層結構的作用，防止因管材分層，而影響其抗沖擊性，管材使用周期更長。

（3）HDPE管材。HDPE管材，相較于前2種管材，擁有著價格低、抗老化、不易開裂等多種優點，因此其使用壽命更長，且內表面光滑，產生的水流阻力較小，曼寧系數可達0.009。也正是因為其光滑的內表面，HDPE管材的非粘附性和輸送能力也更強，相應的水頭損失也有所減少，一定程度上起到了節約用水的作用。

2.2 包扎材料的選擇

（1）橡塑。橡塑材料，被廣泛地應用于建筑行業，在保溫、隔聲等方面常被使用到。橡塑擁有著柔軟、抗寒抗熱、防水、隔音、不易導熱等多項優點，且價格低廉。其次，橡塑擁有優良的降噪性能，能夠用于降噪工程。橡塑質地柔軟，易于切割和粘接，安裝施工時更加方便快捷。但是在使用過程中，易出現管體老化的問題；

（2）聚氨酯。作為性能優良的降噪、隔熱材料，聚氨酯在運輸、建筑等行業中得到了廣泛應用。在結構上，硬質和半硬質的聚氨酯泡沫塑料以閉孔、半閉孔、半開孔為主，也正是基于此種特點，聚氨酯擁有良好的隔聲、吸聲效果。但是軟質的聚氨酯泡沫塑料則是以開孔為主，隔聲性能不佳，但吸聲效果依舊優良；

（3）聚乙烯（PE）是一種熱塑性樹脂，由乙烯烴聚合而成，在運輸、建筑行業中應用的較為廣泛；

（4）EPDM（三元乙丙橡膠）。包含質量分數45%～70%的乙烯，30%～40%的丙烯和1%～3%的雙烯第三單體，其本質是一種無規聚合物。在生產過程中可以通過改變單體數量的方式來調整期特性，因此，部分EPDM具備良好的吸聲、降噪性能；

（5）隔聲氈。常用的隔聲氈一般由高分子金屬粉末和不同的助劑組成，隨著生產技術的不斷更新和完善，隔聲氈的產品質量和工藝條件也更加穩定。隔聲氈擁有著質地輕盈、柔軟、拉升能力強、便于施工、防潮防蛀等優點。且內阻尼大，因此其隔聲性、減震性都較好。作為性能較好的阻尼性隔聲材料，不管是單獨或是和其他板材結合使用，其自身的優良性能都能夠充分地利用起來；

（6）隔聲毯。隔聲毯的制作工藝較為復雜，是將EPDM橡膠和不同的有機礦物質，按照比例混合制作而成。擁有著無異味、降噪效果好、抑制振動傳播等優點。一般的隔聲毯厚度為5 mm，且質地柔韌，在施工過程中可以任意地裁剪，有利于施工操作；

（7）隔聲墊。有高密度聚乙烯發泡制成，厚度相對于隔聲毯較薄，為3 mm，隔聲效果優良，且具有隔絕聲音傳播途徑的能力。在質地上同隔音毯一樣，柔韌易彎折，可以隨意造型，更加易于安裝和使用。

3 包扎材料降噪性能分析研究

在進行降噪性能試驗時，選擇了PVC-U作為聲源管材質。在對包扎材料的降噪性能進行分析和測試時，要確保包扎測試材料和聲源管之間牢牢貼合，確保包扎材料均勻、緊密的包裹著生源管。

3.1 橡塑降噪性能分析

在0.5 m長的PVC-U聲源管上包扎厚度為2 cm的橡塑。當輸入信號是白噪聲時，和空白實驗相比，在低頻段，也就是12.5～315 Hz之間時，起到的降噪效果并不明顯。在800～1 600 Hz這一頻段時，還會出現聲壓級升高的現在。但是在400～630 Hz和315～16 000 Hz這2個頻段時，降噪性能有了明顯提升，噪聲為70 dB，和空白試驗中的75 dB相比，降低了5 dB。當輸入信號為正弦噪聲時，和空白實驗相比，除了400，630，1 250 Hz這幾個頻段之外，橡塑的焦躁性能都隨著頻率的升高有所增強。在5 000～16 000 Hz頻段時，降噪性能最佳。

3.2 聚氨酯降噪性能分析

在0.5 m長的PVC-U聲源管上包扎厚度為2.5 cm的聚氨酯。當輸入信號為白噪聲時，和空白實驗相比，其等效連續A聲級變為了66 dB，和空白試驗的75 dB相比降低了9 dB。在50～315 Hz這一頻段，其降噪效果并不理想，在630～1 600 Hz這一頻段，還會出現聲壓級升高的現象，在400～500 Hz和2 500～16 000 Hz這2個頻段，降噪效果較為明顯。當輸入信號為正弦噪聲時，和空白實驗相比，聚氨酯的降噪性能波動較大，在200、400、600 Hz等頻率點，其降噪性能受共振影響，不增反降。但是在4 500～16 000 Hz這一高頻段，其降噪性能最為明顯，在6 300 Hz點，等效A級聲最高可降25 dB。

3.3 聚乙烯降噪性能分析

在0.5 m長的PVC-U聲源管上包扎厚度為1.7 cm的聚乙烯。當輸入信號為白噪聲時，和空白實驗相比，其等效連續A聲級變為了73 dB，和空白試驗的75 dB相比降低了2 dB。在50～315 Hz這一頻段，其降噪效果并不理想。在1 250～400 Hz頻段，還會出現聲壓級升高的現象。在5 000～16 000 Hz頻段的降噪效果最為明顯。當輸入信號為正弦噪聲時，其插入損失變化較為明顯，在400、630、1 250 Hz等頻率點，其降噪性能受共振影響，不增反降。但是在4 500～16 000 Hz這一高頻段，其降噪效果非常明顯。

3.4 EPDM降噪性能分析

在0.5 m長的PVC-U聲源管上包扎厚度為0.5 cm的EPDM。當輸入信號為白噪聲時，和空白實驗相比，其等效連續A聲級變為了75.6 dB，和空白試驗的75 dB相比升高了0.6 dB。在12.5～50 Hz降噪效果顯著，但是在50～5000 Hz這一頻段，其降噪性能較差，只在160、315、500 Hz等幾個頻率點上降低噪聲的效果較為明顯，其他頻率點都出現了聲壓級升高的現象。造成這一現象的原因可能是聲源管的外部覆蓋了一層錫箔，雖然錫箔層較薄，但是當聲源管震動時，錫箔層也會產生震動，致使聲壓級不降反增。在5 000～16 000 Hz這一高頻段，降噪效果較為明顯。當輸入信號為正弦噪聲時，和空白實驗相比，其降噪效果較差，在630、800、1 250 Hz等頻率點，EPDM的降噪性能受錫箔層共振的影響，其插入損失不增反降。這也導致了不論輸入信號是白噪聲或是正弦噪聲，在5 000～16 000 Hz這一高頻段，EPDM都會存在一定的插入損失。

3.5 隔聲氈降噪性能分析

在0.5 m長的PVC-U聲源管上包扎厚度為0.25 cm的隔聲氈。當輸入信號為白噪聲時，和空白實驗相比，其等效連續A聲級變為了60 dB，和空白試驗的75 dB相比降低了15 dB，降噪效果非常明顯。且除了在125 Hz之外的全頻帶，其降噪效果均非常明顯。當輸入信號為正弦噪聲時，和空白實驗相比，其降噪效果依舊非常出色。并且在125、400、800 Hz等個別頻率點上，幾乎并未發生插入損失的降低。在其他的頻帶上，插入損失降低得也并不明顯。在1 600 Hz以上的頻段，無論輸入信號是白噪聲或是正弦噪聲，其降噪效果都十分明顯，這也證明了隔聲氈在降低噪音方面和其他材料相比擁有著突出的效果。

3.6 隔聲毯降噪性能分析

在0.5 m長的PVC-U聲源管上包扎厚度為0.5 cm的隔聲毯。當輸入信號為白噪聲時，和空白實驗相比，其等效連續A聲級變為了66 dB，和空白試驗的75 dB相比降低了9 dB，降噪效果非常明顯。同隔聲氈一樣，隔聲毯在全頻帶都擁有著良好的降噪性能。但是在50～315 Hz這一低頻段，其降噪性能一般。當輸入信號為正弦噪聲時，和空白實驗相比，其降噪效果依舊非常出色。在1 250 Hz頻率點，插入損失的降低可以忽略不計。在16 000 Hz以上的頻段，無論輸入信號是白噪聲或是正弦噪聲，其降噪效果都十分明顯，這也證明了隔聲毯在降低噪音方面和其他材料相比擁有著突出的效果。

3.7 隔聲墊降噪性能分析

在0.5 m長的PVC-U聲源管上包扎厚度為0.3 cm的隔聲墊。當輸入信號為白噪聲時，和空白實驗相比，其等效連續A聲級變為了66 dB，和空白試驗的75 dB相比降低了9 dB，降噪效果非常明顯。但是在125 Hz頻率點、630～1 600 Hz頻段會出現插入損失不增反降的情況，在其他頻段的降噪效果都十分良好。當輸入信號為正弦噪聲時，和空白實驗相比，其降噪效果依舊非常出色。除了在125、400、630 Hz等幾個頻率點會出現插入損失不增反降的情況，在其他頻段，無論輸入信號是白噪聲或是正弦噪聲，其降噪效果都十分明顯。和隔聲氈、隔聲毯一樣，隔聲墊也擁有著出色的降噪性能。

通過上述一系列的實驗可以證明，無論輸入信號是白噪聲或是正弦噪聲，隔聲氈的降噪性能都要高于其他材料，而聚乙烯的降噪性能是所測試的7種材料中最差的。

4 結語

本文利用城市排水管道噪聲評價方法，對城市排水管道7種常用的包扎材料的降噪性能進行了深入分析及研究，得出了隔聲氈的降噪效果最好，聚氨酯、隔聲毯、隔聲墊的降噪效果次之，聚乙烯降噪性能最差的結論。且這些材料，對高頻段噪聲擁有著更加良好的降噪效果，在今后的研究過程中，可以將研究重點放在如何降低低頻段噪聲上。