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海南高性能水泥基陶粒吸音材料的研制
來源:中德晶石 發(fā)布時間:2021-07-06 11:26:43 瀏覽次數(shù):88
高性能水泥基陶粒吸音材料的研制
摘要:高性能水泥基陶粒吸音材料是以陶粒為輕骨料,水泥為膠凝材料,輔以纖維和減水劑等技術(shù)混合而成,它可實現(xiàn)強度、耐久、防腐、防火等多項功能,特別適合用于地鐵、隧道等特殊環(huán)境。研究表明:取40%~30%粗陶粒(粒徑6~8mm)與60%~70%的細(xì)陶粒(粒徑1~4mm)技術(shù)拌合,再與水泥按6∶4的配合比,取水灰比為0.19,添加1.2%減水劑,0.3%纖維,可配置密度在1200~1400kg/m3,28d抗壓強度≥8MPa,28d抗折強度≥2MPa,抗凍級達(dá)F200,燃燒性能達(dá)A1級,降噪系數(shù)超過0.6的高性能吸聲材料。
1。引言
隨著軌道交通快速發(fā)展,交通噪音污染日趨凸顯,關(guān)于吸音降噪材料的研究不斷深入。傳統(tǒng)吸音材料有局限性:有機材料(如甘蔗、木屑)雖吸聲頻帶寬、效果好,但防腐、防火性能差,不宜在潮濕環(huán)境使用;無機材料(如石棉、礦物棉板)雖具良好的阻燃、吸聲、不易老化等優(yōu)點,但質(zhì)軟,不宜儲存和運輸,易折斷,產(chǎn)生落塵污染環(huán)境,也不適合隧道地鐵環(huán)境。近期國外研制了一種新型金屬鋁纖維吸音材料,它質(zhì)輕、強度高、耐候、耐高溫,特別適合隧道、地鐵環(huán)境,但價格昂貴,核心技術(shù)和原材料被國外壟斷[1-2]。
為此尋找一種吸音降噪效果好,耐久性優(yōu)越的吸音材料迫在眉睫。
陶粒是以工業(yè)廢渣、劣質(zhì)頁巖等為原料,摻入少量粘結(jié)劑、添加劑,經(jīng)混合成球、高溫?zé)Y(jié)等工藝制成的一種人造輕骨料[3-4]。它具吸音、輕質(zhì)、抗凍融、抗震耐磨等特點。陶?;炷劣蛛`屬水泥基材料,可實現(xiàn)強度、耐久、防腐、防火等多項功能,故用陶粒配制吸音材料特別適合地鐵、隧道等特殊環(huán)境。
2。陶粒吸音材料的力學(xué)性能研究
陶粒吸音材料的強度主要由陶粒強度、水泥強度及陶粒與水泥間的粘結(jié)力決定,陶粒比例大,吸音效果相對較好,但強度會降低;相反水泥用量增多可增加強度,但過量的水泥會堵塞吸音材料內(nèi)部孔隙,影響吸聲性能和降噪效果。以初始配合比為基礎(chǔ),通過試驗研究分析陶粒與水泥用量比例、粗細(xì)陶粒用量比例、水泥標(biāo)號、纖維摻量對吸音材料力學(xué)性能的影響,進一步控制強度和密度指標(biāo)。
2.1。陶粒、水泥用量對吸音材料力學(xué)性能的影響
采用粗細(xì)陶粒搭配方式和初步優(yōu)化的配合比,設(shè)計兩組吸音材料[11],陶粒摻量分別為65%和,粗細(xì)陶粒比例為60∶40、50∶50、40∶60,制作標(biāo)準(zhǔn)試件分析材料強度和密度,結(jié)果見表6。
①陶粒摻量為65%的一組,抗壓強度均小于8MPa,不滿足設(shè)計目標(biāo)要求;陶粒摻量為60%的二組,吸音材料抗壓強度>8MPa,密度平均值在1253~1485kg/m3,基本滿足目標(biāo)要求。
②水泥用量增加,材料密度、抗壓強度加大,但強度增長幅度遠(yuǎn)高于密度。故適當(dāng)增加水泥用量,可大幅提高材料抗壓強度而密度變化不大。但水泥用量太多會填充陶粒間的孔隙,影響材料吸聲性能。
2.2。陶粒的大小級配對力學(xué)性能的影響控制陶粒與水泥的配合比為60∶40,調(diào)整粗、細(xì)陶粒比例級配,進一步研究吸音材料的強度和密度。
試驗結(jié)果見表7。
①控制陶粒與水泥比例6∶4,細(xì)陶粒用量增加,試塊密度先降后趨于穩(wěn)定。當(dāng)細(xì)陶粒用量超過后,試塊密度基本穩(wěn)定在1250kg/m3左右。
②試塊的抗壓強度與密度密切相關(guān),密度大強度高。
③用40%~30%粗陶粒與60%~70%細(xì)陶粒技術(shù)拌合,可配出密度和抗壓強度都能達(dá)標(biāo)的吸聲材料。
2.3。水泥種類對力學(xué)性能的影響水泥在陶粒吸音材料中起到粘結(jié)陶粒的作用,一般水泥強度越高,吸音材料的強度也會相應(yīng)提高。
文中采用標(biāo)號為42.5和52.5的普通硅酸鹽水泥按照上述配合比進行試驗,發(fā)現(xiàn)材料的體積密度基本不變,而強度卻有一定的提高。
2.4。纖維摻量對抗折強度的影響纖維摻量對抗壓強度影響不大,但可提高材料的抗折強度,并對吸聲性能有幫助[12]。設(shè)計四組實驗,保持配合比不變,僅改變纖維用量,測試抗折強度見圖2。由此看出纖維摻量為0.3%效果最好。
3。陶粒吸音材料使用性能研究
吸聲材料主要用于地鐵和露天環(huán)境,需滿足抗凍融性能和防火性能。
3.1。凍融試驗及分析依托第三方檢測機構(gòu),按照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GBT50082-[17],采用快凍法測試吸音材料的凍融性[18],結(jié)果凍融循環(huán)次數(shù)達(dá)到200次,質(zhì)量損失率為3.7%<,同時相對動彈性模量為82.4%>60%,因此本材料抗凍融性能滿足F200的要求,適合地鐵環(huán)境使用。
3.2。燃燒性能試驗研究根據(jù)《建筑材料不燃性試驗方法》(GBT5464-2010)制作45mm×50mm的圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件,開展材料燃燒性能試驗研究[19]。將試驗及分析計算結(jié)果對照規(guī)范《建筑材料及制品燃燒性能分級》(GB8624-2012)可知,吸音材料達(dá)到燃燒性能A1級要求。
4。結(jié)語
①陶粒吸音材料自重輕、成本低,力學(xué)性能及吸聲性能良好,同時又具備防水性能、耐火性能和耐久性能,特別適合鐵路或隧道環(huán)境②按本文選擇的材料和確定的配合比,即取40%~30%粗陶粒(粒徑6~8mm)與60%~70%的細(xì)陶粒(粒徑1~4mm)技術(shù)拌合,再與水泥按6∶4的配合比,取水灰比為0.19,添加1.2%減水劑,纖維,可制成密度在1200~1400kg/m3,抗壓強度>8MPa,抗折強度>2MPa,降噪系數(shù)NRC>的高性能吸音材料,該材料抗凍等級達(dá)到F200,燃燒性能達(dá)到A1級,滿足鐵路或隧道環(huán)境的使用要求③本文研究的吸音材料經(jīng)企業(yè)中試和有關(guān)技術(shù)部門檢測,已經(jīng)用于制作軌道吸音板,在南寧、上海等軌道交通工程中應(yīng)用。
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