2.2 相關基本理論回顧 .1 道路交通噪音之特性
2.2.4 隔音牆之減音原理與材質種類
高架道路交通噪音之防制措施及管理方法甚多，但在於傳播音源 路徑中以設置隔音牆方法，亦是受音者與音源則仍是改善道路交通噪 音最直接及有效的防制措施。
一、隔音牆減音原理
隔音牆之噪音衰減原理主要是聲音在傳送途徑中經隔音牆屏 障，干擾聲音於空氣中逕行傳送的效果，而達成聲音的衰減。基 本上構成噪音衰減量，由下列幾種現象：[7、13、14、15、16、17]
（ 一 ） 交 通 噪 音 在 傳 送 途 徑 中 遇 到 牆 壁 等 障 礙 物 時 ， 須 經 繞 射 (diffraction)才能到達音影區(shadow zone)，由繞射以増加聲波的 傳播距離，音壓亦隨之衰減，透過距離衰減以達到減音之目的。
在 圖 2.3 所 示 ， S 為 音 源 ， R 為 受 音 點 ， 則 繞 射 路 徑 差 δ=(A+B)-(C+D)。而佛樂斯值（Fresnel number N=2δ/λ=2fδ/c）。
當 δ 固定時即牆高一定時，波長愈小及頻率愈高時，N 愈大且 減音量增大，而當波長固定時，δ 愈大時或牆高愈高時，則減音 量增大。
圖 2.3 傳送路徑差[14]
（二）由於隔音牆具有遮斷聲音傳送之作用（稱謂遮音效果），而遮音 效果是以研判所選取隔音牆材料的遮音功能，亦即指其對入射 音與穿透音間之音量強度差異（或稱之為穿透損失）；一般隔音 牆之穿透損失愈大，其遮音功能愈佳，反之則愈差。而遮音功 能主要受材質、密度及硬度所形成之穿透率而定，同時也受音 源頻率、音波傳播方向與隔音牆間之入射角度影響，如圖 2.4 所示[16]。
A B
C D
S R
圖 2.4 隔音牆穿透音示意圖[16]
TL：穿透損失音量值(dB)＝10 log 1/ τ ＝10 log Ii/ It (公式 2.7) τ：穿透係數
Ii：入射音強度(watt/m2) It：穿透音強度(watt/m2)
（三）隔音牆之能產生吸音作用，主要是將所傳送之聲波動能在受隔 音牆內材質產生多重反射或散射，而將其聲能轉化為熱能，以 達到消耗或降低聲能之繼續傳播，如圖 2.5 所示。吸音係數
（absorption coefficient,α）表示，即指入射音強度和反射音強 度差對入射音強度之比值，如公式(2.8)所示。
α＝1-( Ir / Ii ) (公式 2.8)
Ii入射音
It穿透音
Ii
Ir
It
圖 2.5 入射音吸收示意圖[16]
（四）地面舖設軟性材料的吸音效果。
針對上述四種基本現象，詳加以瞭解，將有助隔音牆於設計型式 與材料之選擇。
二、隔音牆之材質種類
隔音牆所使用材質可分為吸音型及反射型，以吸音率及穿透 損失等為主要測試項目。由行政院公共工程委員會－公共工程施 工綱要規範第 02863 章防音牆規範作為設計準則(詳如附錄一)第 二條產品標準之規定[18]：
1. 隔音牆無吸音功能者其穿透損失 STC (sound transmission class) 值應 25dB(A)以上。
2. 具有吸音功能者除其穿透損失 STC 值應 35dB(A)以上，其 吸音係數NRC 值應 0.85 以上。
有關隔音牆板材的研選，除考慮音響特性化，亦須應同時考量施 工性、耐候性、耐久性、維修性、日光照射、行車景觀、壓迫感、使 用實績等，並應依各路段的環境特性，以配合其他設計路段進行整體 美化，及未來維修之方便性。
一般道路常用之隔音牆依所使用材料之不同可分為：(1)土堤式 (Earth Berm)，(2)木材式(Timber Walls)，(3)混凝土式(Masonar Block and Concrete Walls)，(4)金屬板式(Metal Walls)等，其詳細分述如下：[14、
16]
（一）土堤式隔音牆
土堤式隔音牆係使用填土方式而建造，且土堤上不但可使用 植栽以達美觀來降低噪音量。
（二）木料式隔音牆
木料式隔音牆在國外一些盛產木材國家被大量採用，但在台 灣因木林生產量少而造成價格昂貴，又因氣候屬海島型潮濕易使 木材發黴，且保養維護不易，故不適台灣採用。
（三）混凝土式隔音牆
混凝土式隔音牆包括鋼筋混凝土構造(RC 構造)、紅磚或空心 磚等磚砌構造兩種，一般通常以擋土牆方式興建，其原理乃藉混 凝土本身的自重遮重和反射效果來達到噪音防制之目的。
（四）金屬板式隔音牆
金屬板隔音牆，因其材質輕、保養容易，而且金屬板大多在 工廠裡大量生產，只須在工地現場組合安裝即可完工使用，且其 施工期短，對交通之影響程度相對的也降低，故在都市路段常被 普遍採用。
至於在材質透過損失的研選上，應選擇比較隔音牆所要達到 的減音功能多 10 分貝透過損失的材質，各相關材料的穿透損失，
詳表 2-7。[19]
表2-7 各種隔音牆材料的穿透損失[19]
材 料 種 類 厚度 (公分)
穿透損失
dB(A) 備 註 (一)金屬類
0.16 23 0.32 25 鋁
0.64 27 0.06 18 0.09 22 鋼
0.15 25
鉛 0.16 28
(二)混凝土及石材類
10 36 混凝土塊
15 39
磚 10 32
(三)木材類
杉木 2.5 18
松木 2.5 19
三合板 2.5 23
(四)透明板類
聚碳酸脂板 0.95 27
壓克力板 1.5 30
塑膠玻璃 0.5 25
資料來源：FHWA-RD-76-58 "Noise Barrier Design Handbook"及廠商資料。
參考高速鐵路沿線隔音材料之研究[20] ，整理各型隔音牆材質之 特性、性能及設置費用，如表2.8 及表 2.9 所示：
表2.8 隔音牆材質別綜合比較評估表 施
工 性
耐 久 性
耐 候 性
維 修 性
隔 音 效 果
吸 音 效 果
設 置 費 用
日 光 照 射
行 車 景 觀
無 壓 迫 感
使 用 績 效 金屬製統一型 ☉ ☉ ☉ ☉ ☉ ☉ ☉ ☉ ☉ ☉ ☉ 混凝土製 ☉ ☆ ☆ ☆ ☆ △ ☆ ☉ ☉ ☉ ☉ 玻璃製 ☉ △ ☆ ☆ △ △ △ ☆ ☆ ☆ △ 合成樹脂製 ☉ ☉ △ ☉ △ △ △ ☆ ☆ ☆ ☉
☆ 優 ☉ 可 △ 缺點
由表2.8 所示得知，其中以金屬板隔音牆因施工方便、工期短且較 不受地形限制而適用性較高，但其耐候性及耐久性則較混凝土製隔音 牆差，前二種型式除非面板色彩活潑化及多樣化，若以採光、行車景 觀及心理感受則不如透明型隔音牆；至於設置成本則以混凝土製隔音 牆最低，金屬製次之，透明型為設置費用最高；隔音效果以混凝土製 為效果較佳，吸音效果以金屬製效果較佳。
目前國內高架道路採用隔音牆最多之材質，以金屬製統一型為最 高，且多設置於高架橋胸牆上方處。故在都市路段一般較適合用金屬 製或樹脂製材質之隔音牆，因其較易與周遭環境配合。
本路段以設置金屬製材質隔音牆，依行政院公共工程委員公共工 程施工綱要規範第02864 章，其隔（吸）音板之穿透損失及鋁質纖維 隔（吸）音板之音響性能不得小於表2.9 及表 2.10 規定[18]。以上資料
評估項目
材質別
整理，可供日後道路主管機關於隔音牆興建之參考。
表2.9 傳透損失
頻率 125 250 500 1k 2k 4k dB 30.5 38.8 37.1 40.5 46.2 52.9
表2.10 （隔）吸音板音響性能需求表
頻率 250 500 1 K 2 K 4 K 傳透係數／吸音率 0.93 0.95 1.0 0.88 0.72