橡膠混凝土之隔音性與隔熱性

1. 隔音效能

對廢橡膠水泥基材料而言，入射聲波之反射、散射、折射與衍射作用較一 般水泥系材料明顯。此情形主要是由於橡膠顆粒分散於水泥基材料基體之三維 網狀結構體中，入射之聲波在橡膠顆粒間發生反彈。而橡膠本身是一種線彈性 高分子材料，且具有較大之阻尼比，當受到衝擊後入射聲波衝擊後，可將其轉 化成不同的、聽不到的頻率，使得聲波在無數橡膠顆粒之間被吸收、反彈、震 顫與改變頻率。同時，由於橡膠顆粒之添加，使得水泥基材料之含氣量提高，

造成入射聲波幾乎全部被吸收。另一方面，橡膠顆粒填充於水泥基材料之網路 結構中，使得整體水泥基材料基體更緻密，且結構堅硬，彈性好。而除了透射 被粘質性橡膠吸收大量聲能更發生衍射，使得聲波的傳播路徑加長，進而大大 的消耗聲能，從而使其具有良好之隔聲效果[48]。

由文獻[48]指出，隨著膠粉用量的增大，混凝土的動彈性模量和固有頻率將 低，超因波在其中的傳播速度減慢，隔音效能提高。史巍等，對橡膠混凝土的 隔音效能進行了研究，試驗結果表明，當膠粉的粒徑為1~2mm，體積為砂體積 的25%時，對混凝土的隔音效能最好，固有頻率較普通混凝土降低17%動彈性模 量降低40%為改善膠粉與混凝土基體的粘合效能而用氫氧化鈉飽和溶液處理將 不會影響混凝土隔音效果。因此，廢橡膠水泥基材料可用於需要控制噪音的環 境中，減少雜訊污染[48]。

1999年12月18日，由上海市聲學學會主持，大韓民國世光株式會社介紹了 一種隔聲隔振浮築結構的新材料－世光消音劑。該型消音劑利用廢橡膠輪胎為 原料經清理、破碎、鬆散並添加粘結劑、加強劑、防老化劑等，製成類似於肉 鬆般有袋裝之消音劑。而將其鋪裝於樓層結構層上，並在其上面蓋一層塑膠薄 膜，再澆灌細石混凝土(30mm³)，即可構成浮築式隔振結構。此材料在日、美、

韓國等已應用於高層建築、高級辦公室和高級公寓，是為一種具有耐久性、耐 熱性、耐寒性與保溫性，且施工十分便捷之無毒無害的綠色建材。經試驗測試，

未裝世光消音劑時計權撞擊聲壓級為80dB，而鋪裝世光消音劑後為62 dB。顯示 其具有隔離500Hz以上撞擊聲效果。此外，近年來，法國技術人員用廢舊輪胎建 築”綠色消音牆”，使用證明吸音效果極佳，音頻在250~2000Hz的噪音可被吸收 掉85% [48]。而中國橡膠解放軍日報曾報導：上海首段降噪音瀝青路面試驗段經 兩年運行，已經通過市科委和市政局組織的專家驗收。龐大的載重貨車隆隆駛 過時，噪音比其他路段低了將近3個分貝。因此，廢橡膠水泥基材料作為一種隔 聲降噪材料具有很廣泛之應用前景，同時也需要更多這方面的研究[48]。

針對橡膠水泥隔音效能與含量關係，隨著橡膠水泥中的橡膠含量增加，由 於孔隙與橡膠顆粒會減少水泥的動態彈性模數(Elasticity dynamic modulus)，因此 代表著橡膠水泥中的隔音性將大幅提高[56]

2. 隔熱效能

橡膠水泥基材料的高含氣量使其具有一定保溫性能。空氣的導熱係數很 小，傳熱能力較差，再加上橡膠本身屬於絕緣材料，傳導能力差且橡膠阻尼大，

因此會消耗大量的熱能，提高橡膠水泥基材料的熱阻，減小導熱係數。橡膠導

熱係數較低，約為0.1w/m.k，而普通混凝土的導熱係數為2.1 w/m.k。因此若將較 大量膠粉掺入混凝土中，可減小混凝土的導熱係數。Paine K.A等，對橡膠混凝 土的隔熱效能之研究顛示，混凝土中膠粉用量為粗骨料之80%~100%時，混凝土 之導熱係數將大幅減小，且具有優良之保溫隔熱效能，可作冬暖夏熱地區以框 架體係為主的建築物節約能源牆體材料[48]。另Paine K.A等對橡膠混凝土傳熱效 率之研究成果指出，以粒徑為0.5~20mm之膠粉替代粗骨料時，可使混凝土之隔 熱效能提高至與傳統絕熱材料相當。而橡膠粉完全替代粗骨料時，混凝土之導 熱係數小於0.3w/m K，且放置28天後所測得之抗壓強度高於5MPa [31]。此外，

若採用一定級配之橡膠顆粒以等體積取代砂，且掺量為0%－100%時，由試驗結 果顯示，掺入橡膠顆粒之水泥砂漿具有較小的熱傳導係數，其中全部用橡膠顆 粒等體積取代砂之水泥砂漿熱傳導係數僅為0.0999W/mK。顯示摻入橡膠顆粒砂 槳之熱傳導係數均小於基準砂槳熱傳導係數之0.23121W/mK。然而，熱傳導係 數的下降與橡膠顆粒摻量的增加並不成線性關係。同時，水灰比、灰砂比、亦 會影響砂漿之隔熱保溫性能。

若將純水泥與粒徑小於1mm之橡膠顆粒混和，試驗結果發現，熱傳導率將 隨橡膠量增加而減少。由於橡膠顆粒具有很低的熱傳導率，因此當添加進入水 泥時，橡膠水泥漿之熱傳導率隨橡膠添加量增加而減少。而當橡膠含量達50%

時，熱傳導率僅為 0.47W/m K，但抗壓強度可達10.50MPa [57]。此外，以通過4 號篩，停留在200號篩上的橡膠取代細骨材製成的水泥砂漿而言，其隔熱性亦隨 橡膠量增加而增加 [58]，如圖2-22所示。

圖2-22 水泥覆合物熱傳導性與橡膠添加量關係 資料來源：[57]