一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障及其施工工艺的制作方法

本发明涉及公路基础设施，具体为一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障及其施工工艺。

背景技术：

1、高速公路声屏障是一种声学设施，旨在减少声波的反射和传播，从而提高车辆驾驶员和听众的舒适度，其主要功能包括降低交通噪音、提高道路安全性以及美化城市环境，为了降低公路声屏障的运输成本，在高速公路的建设过程中使用铝合金作为原料制备轻量化屏障，现有用于高速公路的轻量化声屏障基本可以满足日常的使用需求，但仍存在一定的不足之处，其一，现有的轻量化声屏障使用铝锭作为原料加入添加剂后形成合金进行混合，但是混合后的热处理过程简单，成型后板材内部的晶粒结构简单，限制了声屏障的物理性能；其二，现有轻量化声屏障受到制备材料的限制，制备后材料在气温环境变化的条件下容易在屏障表面产生裂纹，影响了安装后声屏障的工作稳定性；其三，现有轻量化声屏障在施工制备后缺乏对表面进行处理的过程，材料长时间受到雨水及阳光的波及会导致屏障变形或变色，导致屏障的耐候性较差，缩短了声屏障的使用寿命；因此设计一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障及其施工工艺是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障及其施工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障，配方包括：铝锭、合金原料、添加剂和抗光处理剂；各组分的重量份数分别是：100～120份的铝锭、15～17份的合金原料、6～8份的添加剂和1～3份的抗光处理剂。

3、作为本发明的进一步技术方案，所述合金原料中包含cu、si、mg、zn、mn、cr、li和fe，其中cu的百分比含量为2％～7％，si的百分比含量为0.2％～1.5％、mg的百分比含量为0.5％～6％、zn的百分比含量为0.2％～1％、mn的百分比含量为0.3％～1.5％、cr的百分比含量为2％～7％、li的百分比含量为0.2％～2.5％，其余为fe。

4、作为本发明的进一步技术方案，所述添加剂由稀土元素、钛、锆、稳定剂和增溶剂混合而成，且稀土元素、钛、锆、稳定剂和增溶剂的混合比例为0.1:1:1:8:3，稀土元素由ce、pr和nd组成，且ce、pr和nd的组成比例为5:3:1。

5、作为本发明的进一步技术方案，所述抗光处理剂由猝灭剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和受阻胺类光稳定剂混合而成，且猝灭剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和受阻胺类光稳定剂的混合比例为2:1:2:1。

6、一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障的施工工艺，包括以下步骤：步骤一，原料准备；步骤二，熔炼处理；步骤三，铸模成型；步骤四，时效处理；步骤五，等温淬火；步骤六，表面处理；步骤七，固定组装；

7、其中上述步骤一中，按照各组分的重量份数分别称取100～120份的铝锭、15～17份的合金原料、6～8份的添加剂和1～3份的抗光处理剂，备用；

8、其中上述步骤二中，将上述步骤一中备好的铝锭和合金原料放入熔炼炉中，接着提升熔炼炉中的温度使材料融化，接着将添加剂和抗光处理剂添加到熔炼炉中进行混合搅拌，混合搅拌后得熔炼料，备用；

9、其中上述步骤三中，制备声屏障的成型模具，并将上述步骤二中备好的熔炼料放入成型模具中，冷却成型后得到原始板材，备用；

10、其中上述步骤四中，首先对原始板材进行预热处理，预热处理后放入熔炉中进行恒温静置，恒温静置后进行冷却，冷却后得到基础板材，备用；

11、其中上述步骤五中，对上述步骤四中得到的基础板材进行加热处理，加热处理后进行保温处理，保温处理后进行冷却处理，冷却处理后进行等温处理，之后经过空气冷却得到热处理板材，备用；

12、其中上述步骤六中，对上述步骤五中备好的热处理板材进行打磨处理，打磨处理进行裁切，裁切完成后放入电镀池中进行电镀处理，电镀处理之后在电镀涂层的表面进行喷涂处理，喷涂处理后得到高耐候性的轻量化高速公路声屏障，备用；

13、其中上述步骤七中，将步骤六中备好的高耐候性的轻量化高速公路声屏障运输至公路摆放位置，之后使用锚杆依次固定在高速公路的两侧。

14、作为本发明的进一步技术方案，所述步骤二中，提升熔炼炉中的温度需要将温度提升至660～690℃，混合搅拌过程中熔炼炉中的温度为660～690℃，混合搅拌时的搅拌转速为45～55r/min，且混合搅拌的时间为65～80min。

15、作为本发明的进一步技术方案，所述步骤四中，预热处理需要在330～380℃的温度下对原始板材进行淬火处理；恒温静置时熔炉中的温度为250～280℃，且恒温静置的时间为1400～1500min；恒温静置后进行冷却在室温环境下进行，且冷却需要将板材温度降低至35～60℃。

16、作为本发明的进一步技术方案，所述步骤五中，加热处理以15～18℃/min的速率将温度提升至480～520℃，保温处理时的温度为480～520℃，且保温处理的时间为120～180min；冷却处理以25～28℃/min的速率将温度降低至150～160℃；等温处理在盐浴中进行，且等温处理的时间为60～65min，等温处理时的温度为300～320℃；空气冷却将温度冷却至35～60℃。

17、作为本发明的进一步技术方案，所述步骤六中，电镀处理之前对热处理板材进行清洗、脱脂和除锈，电镀处理在板材表面生成0.2～0.3mm的锌涂层，电镀处理后进行钝化；喷涂处理之前使用浓度为5％～8％的稀盐酸进行酸洗处理，酸洗处理后使用冲水进行持续冲水5～8min，接着使用聚氨树脂与抗氧化剂混合而成的静电粉末在板材表面喷涂厚度为0.2～0.3mm的静电涂层。

18、作为本发明的进一步技术方案，所述步骤七中，高耐候性的轻量化高速公路声屏障通过锚杆固定后，相邻的两组高耐候性的轻量化高速公路声屏障相距5～8mm，且固定后使用防锈剂涂抹锚杆与声屏障的连接处。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障及其施工工艺，在铝锭熔融混合的过程中添加稀土元素、钛、锆、稳定剂和增溶剂组成的添加剂，降低了各个原料之间的表面张力，使稀土元素均匀混合在铝原料之中，制备后声屏障中的韧性高，避免屏障在气温环境变化大的条件下产生裂纹，提高了安装后声屏障的工作稳定性；在时效处理之后添加等温淬火工艺，消除了声屏障内部的残余应力，防止制备后发生变形，同时在盐浴过程中促进合金内部形成亚稳态结构，细化了材料的晶粒结构，提高了声屏障的物理性能；在表面处理过程中先后进行电镀和喷涂，期间添加酸化工艺增大了喷涂层与电镀之间的结合力，制备后形成双层外防护结构，避免材料长时间受到雨水及阳光的波及而导致屏障变形变色，提高了声屏障的耐候性，延长了声屏障的使用寿命。

技术特征：

1.一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障，配方包括：铝锭、合金原料、添加剂和抗光处理剂；其特征在于：各组分的重量份数分别是：100～120份的铝锭、15～17份的合金原料、6～8份的添加剂和1～3份的抗光处理剂。

2.根据权利要求1所述的一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障，其特征在于：所述合金原料中包含cu、si、mg、zn、mn、cr、li和fe，其中cu的百分比含量为2％～7％，si的百分比含量为0.2％～1.5％、mg的百分比含量为0.5％～6％、zn的百分比含量为0.2％～1％、mn的百分比含量为0.3％～1.5％、cr的百分比含量为2％～7％、li的百分比含量为0.2％～2.5％，其余为fe。

3.根据权利要求1所述的一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障，其特征在于：所述添加剂由稀土元素、钛、锆、稳定剂和增溶剂混合而成，且稀土元素、钛、锆、稳定剂和增溶剂的混合比例为0.1:1:1:8:3，稀土元素由ce、pr和nd组成，且ce、pr和nd的组成比例为5:3:1。

4.根据权利要求1所述的一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障，其特征在于：所述抗光处理剂由猝灭剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和受阻胺类光稳定剂混合而成，且猝灭剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和受阻胺类光稳定剂的混合比例为2:1:2:1。

5.一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障的施工工艺，包括以下步骤：步骤一，原料准备；步骤二，熔炼处理；步骤三，铸模成型；步骤四，时效处理；步骤五，等温淬火；步骤六，表面处理；步骤七，固定组装；其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障的施工工艺，其特征在于：所述步骤二中，提升熔炼炉中的温度需要将温度提升至660～690℃，混合搅拌过程中熔炼炉中的温度为660～690℃，混合搅拌时的搅拌转速为45～55r/min，且混合搅拌的时间为65～80min。

7.根据权利要求5所述的一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障的施工工艺，其特征在于：所述步骤四中，预热处理需要在330～380℃的温度下对原始板材进行淬火处理；恒温静置时熔炉中的温度为250～280℃，且恒温静置的时间为1400～1500min；恒温静置后进行冷却在室温环境下进行，且冷却需要将板材温度降低至35～60℃。

8.根据权利要求5所述的一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障的施工工艺，其特征在于：所述步骤五中，加热处理以15～18℃/min的速率将温度提升至480～520℃，保温处理时的温度为480～520℃，且保温处理的时间为120～180min；冷却处理以25～28℃/min的速率将温度降低至150～160℃；等温处理在盐浴中进行，且等温处理的时间为60～65min，等温处理时的温度为300～320℃；空气冷却将温度冷却至35～60℃。

9.根据权利要求5所述的一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障的施工工艺，其特征在于：所述步骤六中，电镀处理之前对热处理板材进行清洗、脱脂和除锈，电镀处理在板材表面生成0.2～0.3mm的锌涂层，电镀处理后进行钝化；喷涂处理之前使用浓度为5％～8％的稀盐酸进行酸洗处理，酸洗处理后使用冲水进行持续冲水5～8min，接着使用聚氨树脂与抗氧化剂混合而成的静电粉末在板材表面喷涂厚度为0.2～0.3mm的静电涂层。

10.根据权利要求5所述的一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障的施工工艺，其特征在于：所述步骤七中，高耐候性的轻量化高速公路声屏障通过锚杆固定后，相邻的两组高耐候性的轻量化高速公路声屏障相距5～8mm，且固定后使用防锈剂涂抹锚杆与声屏障的连接处。

技术总结本发明公开了一种高耐候性的轻量化高速公路声屏障及其施工工艺，配方包括：铝锭、合金原料、添加剂和抗光处理剂；各组分的重量份数分别是：100～120份的铝锭、15～17份的合金原料、6～8份的添加剂和1～3份的抗光处理剂，本发明，添加稳定剂和增溶剂降低了原料之间的表面张力，使稀土元素均匀混合在铝原料之中，制备后板材韧性高，避免温度变化产生裂纹，提高了声屏障的工作稳定性；时效处理后进行等温淬火，消除了残余应力，防止制备后发生变形，同时细化了材料的晶粒结构，提高了声屏障的物理性能；在表面处理过程中先后进行电镀和喷涂，形成双层外防护结构，提高了声屏障的耐候性，延长了声屏障的使用寿命。技术研发人员：李健,沈本磊,刘婷,肖举国,屈辉,刘磊,蒋成受保护的技术使用者：四川路桥高速公路养护有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2