水泥基膨胀珍珠岩吸声材料性能研究.pdf

2012年第4期
混凝土与水泥制品
2012No.4
CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS
水泥基膨胀珍珠岩吸声材料性能硏究
胡成燕,李玉香
(西南科技大学材料学院,绵阳621010)
摘要:以普通硅酸盐水泥、轻质多孔膨胀珍珠岩为主要原料,利用物理和化学方式发泡,制备了水泥基膨胀珍
殊岩多孔吸声材料。研究了制备工艺、膨胀珍珠岩掺量、发泡剂种类和掺量、试样厚度、水灰比、养护温度及压力等对
材料吸声性能的影响。
关键词:多孔吸声材料;吸声系数;膨胩胀珍珠岩;发泡剂
Abstract: The cement-based expansion perlite orous sound absorption material is prepared by normal silicate
cement and light porous perlite through physical and chemical foaming. The influences of producing process, contents of
expansion perlite, varieties and dosages of foaming agents, thickness of specimens, water-cement ratio, curing temperature
and pressure on sound absorption properties of materials are investigated
Key words: Porous sound absorption material; Absorption coefficient; Expansion perlite; Foaming agent
中图分类号:TU528文獻标识码:A文章编号:1000-4637(2012)04-75-04
0前言
等为胶凝材料,膨胀珍珠岩、陶粒、废混凝土、废橡
随着现代工业的快速发展,噪声污染已经发展胶等为集料,制备的水泥基多孔吸声材料具有优良
成为世界四大污染之一,不但严重损害人们的生理的吸声特性,同时还具有成本较低、耐久性较高等
和心理健康,甚至损坏建筑物和仪器设备。噪声特点。
污染日益严重,对其治理迫在眉睫。在众多控制噪
本试验以普通硅酸盐水泥、轻质多孔膨胀珍珠
声污染的方法和途径中,利用吸声材料来降噪是最岩为主要原料,利用物理和化学方式发泡,制备了
基本的手段之一。交通产生的噪音是噪音的主要水泥基膨胀珍珠岩多孔吸声材料,试验研究了制备
来源之一,由于高速铁路公路吸声材料使用环境的工艺、膨胀珍珠岩掺量、发泡剂种类和掺量、材料厚
特殊性,大部分吸声材料都不适合,如有机纤维材度、水灰比及养护温度等对材料吸声性能的影响,
料的防火、防潮、防蛀性差,无机纤维材料则大部分优选出了具有显著吸声效果的配方,并对其进行了
不符合环保要求,而对于吸声金属材料,其性能的机理分析。
确优越,但存在成本高、密度大等间题。水泥混凝土
试验
作为大宗人造材料,不但来源广泛、价格低廉,且具1.1原材料
有强度高、耐久性好、易燃值为零、不易产生塑性变
(1)水泥:P·-042.5R级普通硅酸盐水泥,水泥
形、温度稳定性好、易于干燥和成孔、干燥后吸声性的化学成分见表1,性能见表2。
能可以完全恢复、含水结冰时材料不受损坏、养护
(2)珍珠岩:市售工业品,其化学成分见表1,
费用低、空气污染小等优点。以低碱水泥、膨胀水泥物理性能见表3
表1水泥和膨胀珍珠岩的化学成分
%
Sio
Al203
Cao
Mgc
其他
水泥
2.91
21.35
5.47
3.04
58.23
1.09
5.36
膨胀珍珠岩
1.51
78.49
12.97
0.83
2.55
3.15
表2水泥的性能
初凝时间/min
终凝时间/min3d抗折强度AMPa28d抗折强度MPa3d抗压强度MPa26d抗压强度MP
159
212
5.43
7.84
26.63
2012年第4期
混凝土与水泥制品
总第192期
表3膨胀珍珠岩的物理性能
含水量
堆积密度/(kg/m3)导热系数/[w/(m·k)
体积吸水率/%
交全使用温度/C
<0.5%
80.2
0.41
20
37~1073
(3)发泡剂:市售常用发泡剂A和B,能产生细工艺制备的吸声材料,其吸声系数变化规律是一致
小、均匀分布且硬化后能保留的微气泡。
的,即材料在低频段吸声系数先大幅度增加,在
(4)纤维:市售聚丙烯纤维。
500Hz到630Hz达到最大,吸声系数降低后分别在
(5)减水剂:聚羧酸类减水剂
中高频段出现一个峰值。制备工艺2制备的试样在
制备工艺
630Hz吸声系数达到1.0,250Hz到800Hz时,吸声
工艺1:按配比将普通硅酸盐水泥、膨胀珍珠系数在0.9左右
岩、发泡剂B和聚丙烯纤维混合均匀,再加入减水
试验中发现,掺入等量发泡剂,制备工艺2形
剂、发泡剂A和水,搅拌均匀,制备流动性好的混合成的气泡要比制备工艺1多,且试样中形成的通孔
料。然后成型、脱模、养护。
增多,孔隙率亦增大。根据吸声机理,当声波入射到
工艺2:按配比在普通硅酸盐水泥中加减水剂、多孔材料表面时,一部分在材料表面反射,另一部
发泡剂B和水搅拌均匀制成浆体,加入膨胀珍珠岩分则进入到材料内部向前传播。在传播过程中,声
悦拌均匀,然后将发好的泡加人到混合料中搅拌均波产生的振动胁迫小孔或间隙内的空气运动和孔
匀,得到流动性好的混合料,聚丙烯纤维加入发泡壁摩擦,由于空气运动的粘滯性和热传导效应,使
剂中,在发泡过程中分散均匀。最后成型、脱模、养相当一部分声能转化为热能,从而使声波衰减,入
射声能减弱甚至完全转化从而达到吸声的目的。此
1.3各项性能的测试
外,由于空气在绝热中升温,而在绝热膨胀中降温
(1)吸声性能测试
使热发生传导作用,空气与吸声材料间不断发生热
参照GBJ88-85《驻波管法吸声系数与声阻抗测交换,声能转化为热能而衰减,反射声能减少,实现
量规范》,采用JIZB驻波管测试系统来测定试样的了材料的吸声作用。制备工艺2制备的试样孔隙率
吸声系数。
増大,能量消耗增多,明显提高了吸声材料的性能
(2)抗压强度测试
2.,2膨胀珍珠岩掺量对吸声系数的影响
按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方
膨胀珍珠岩是以珍珠岩矿石为原料,高温焙烧
法(ISO法)》测试试样的d和28d的抗压强度。
瞬时膨胀形成的一种多孔性材料。其颗粒表面的许
2结果及分析
多半开口小孔,构成了空腔共振吸声结构,故自身
2.1不同制备工艺对吸声系数的影响
的吸声功能较强。膨胀珍珠岩吸声材料的外貌见图
二种不同制备工艺对吸声材料吸声系数的影2
膨胀珍珠岩内部有许多微孔,这些微孔与外界连
响见图1
通且具有极强的吸水性,在搅拌浇注成型过程中,
由图1可见,