轨道交通用硅酸盐多孔吸声材料及制备方法
技术领域
本发明属于建筑领域下的建筑装饰材料类,它涉及一种轨道交通用硅酸盐无机多孔吸、隔声材料的配方及生产技术。
背景技术
吸声材料(sound-absorbing material),是具有较强的吸收声能、减低噪声性能的材料。借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而对入射声能具有吸收作用的材料。吸声材料要与周围的传声介质的声特性阻抗匹配,使声能无反射地进入吸声材料,并使入射声能绝大部分被吸收。
早期的吸声材料主要是棉、麻、毛毡等天然多孔有机材料。天然纤维材料成本低、吸声频带宽、生产简单,但其防火、防潮以及防腐性能差。随后,人们以无机多孔材料来取代天然纤维材料,发展了颗粒型、泡沫型多孔吸声材料如矿渣砖、泡沫玻璃、吸声陶瓷以及无机纤维材料等。矿渣砖等材料吸声性能较差,且笨重不便使用。无机矿物纤维材料如玻璃棉等,吸声性能好,阻燃、耐腐蚀,但存在污染环境危害健康等问题。于是,以共振吸声材料(结构)为代表的无纤维吸声材料受到重视。但共振吸声材料的吸声频带较窄,对频率的选择性很强,一般只适用于中、低频的单频声,长期以来仍不能替代纤维性吸声材料。随后出现了泡沫金属、金属纤维等多孔性金属吸声材料,但多孔性金属存在成本高、工艺条件不易控制等问题。泡沫高分子类吸声材料吸声效果好,但存在耐火、耐老化等性能差,限制其广泛使用。
现今轮轨噪声是列车运行时的主要声源之一,其噪声频率分布主要范围500至4000Hz。因此,吸声材料必须在这个频率范围具有较高的吸声系数。要求在无轧轨道上设置吸声块的吸声材料不仅要有良好的吸声性能,同时也要具备良好的绝缘性能,耐候性能、脱水性能和耐冲击性能。目前市场上满足要求的材料主要有以下三类:水泥基膨胀珍珠岩吸声材料,陶泥混凝土材料和金属多孔吸声材料和多孔硅酸盐吸声材料。
对于水泥基膨胀珍珠岩吸声材料来说,它是靠珍珠岩颗粒里的微孔及其堆积形成的孔隙达到吸声效果,其吸声系数为0.6左右,耐久性高,对环境无污染,施工方便,但其微孔的连通率不是很高,吸声效果有一定的局限性。陶泥混凝土材料需要高温烧制,工艺较复杂,制作成本高。金属多孔吸声材料强度高, 加工安装方便,耐候、高温性能好,不含有机粘结剂, 可回收利用, 但由于制作成本高, 在国内还有待进一步发展。而多孔硅酸盐吸声材料以多孔的结构来达到吸声的效果,其孔隙连通率很高,施工方便,原材料可控,整个工艺低能耗并无环保问题,其平均吸声系数能达到0.8,必将成为吸声降噪用的主要材料之一。
发明内容
本发明是为了解决当前轨道交通带来的噪声污染,鉴于目前的吸声材料吸声性能、力学性能、耐候性、实用性与成本造价等方面存在的问题, 而公开一种弥补以上缺陷的,可以很好的适用轨道交通上的硅酸盐多孔吸声材料及其制备方法。
为了得到优良的性能,本发明采用了以下的技术方案:
轨道交通用硅酸盐多孔吸声材料,其特征在于:原材料按以下重量百分比配置:
干料:快硬水泥 40~55% ,粉煤灰5~15%,粗石英沙5~10%,中石英沙1~5%;
水: 20~35%;
纤维: 0.1~1%;
稠度剂:0.5~1%;
稳孔剂:0.4~2%;
发泡剂:0.5~1%;
聚合物乳液:4~6%。
轨道交通用硅酸盐多孔吸声材料的制备方法,其特征在于步骤为:
A 按照以上配置准备各原材料:
B调节水温度30~60摄氏度,将稠度剂加入水中,再加入稳孔剂,搅拌至其充分溶解;
C上述溶液中加入干料搅拌;
D再加入纤维和聚合物乳液,然后搅拌使其充分分散;
E加入发泡剂搅拌,最后得到浆料;
F将拌好的浆料倒入模具中自然成型;
G脱模、养护,形成制式规格。
常规粗石英砂粒径为1.25~0.63mm、中石英砂粒径0.63~0.315mm。
稳孔剂为脂肪醇或脂肪酸类,如十二烷基磺酸钠或聚乙烯醇。
本发明稠度剂为纤维素醚或聚丙烯酰胺。
本发明发泡剂与稳孔剂能让原料产生大量的,连通的,向外敞开的微孔。
本发明所用纤维为聚丙烯纤维,加入纤维搅拌时,搅拌机转速500~1200r /min,搅拌0.5~1.5min。
本发明聚合物乳液为丙烯酸乳液,作用是使混凝土拥有更好的粘结性能,改善其抗裂性。
本发明加入干料搅拌时,转速调为1000~3000r /min,搅拌2~5min。
本发明发泡剂为双氧水、乙二胺或十二烷基磺酸钠,加入发泡剂搅拌时,搅拌10~30s。
成型后静停4~8小时脱模,进养护室,在30~60℃的环境中养护24小时后自然养护。
本发明的有益效果和优点:
(1)用化学方法制孔,连通率高孔,隙结构更加的合理,大大的提高了产品的吸声性能。
(2)采用快硬水泥,使发泡剂产生的孔能快速成型,使孔的数量与结构都得到了提高。
(3)利用二级以上的粉煤灰改善了孔结构,也可以提高水泥的水化程度,提高了产品的力学性能。
(4)石英沙采用60目和80目两中不同粒径,同样有利于改善孔结构和力学性能。
(5)加入了聚丙烯纤维,提高产品的抗裂性能,改善了产品因为多孔存在的力学方面的缺点。
(6)加入丙稀酸乳液,提高产品的粘结性能,改善其抗裂性。
(7)产品为无机硅酸盐多孔材料,不但质轻,耐候,而且方便加工成各种需要的外形尺寸。
具体实施方式
以下通过实例具体说明本发明,但本发明不局限于这些实例。
通过调速水灰比来控制产品的容重,孔隙率,以期达到力学性能与吸声性能的平衡。
实例1:
按水灰比0.6进行配制时,增加发泡剂的用量。
吸声材料重量份配合比:水15.2 Kg;水泥26.5 Kg;粉煤灰2.6Kg;石英砂60目3.8 Kg;石英砂80目1.6Kg;粘度调节剂6g;纤维150g;发泡剂550ml;稳孔剂190g:聚合物乳液50g。
实验结果:所得的多孔材料,颜色呈灰色,孔隙率很大;其容重在420kg/m3以上。
实例2:
按水灰比0.4进行配制,减少发泡剂的用量。
吸声材料重量份配合比:水10.3 Kg;水泥25.5 Kg;粉煤灰2.5Kg;石英砂60目3.6 Kg;石英砂80目1.5Kg;粘度调节剂5g;纤维130g;发泡剂500ml;稳孔剂185g; 聚合物乳液50g。
实验结果:所得的多孔材料,颜色呈灰白色,孔隙率较水灰比0.6的小;其容重达500kg/m3。
实例3:
按实例2的配方进行实验,其它成份及配比不变,纤维使用3~6mm和9~12mm两种规格的进行对比实验。
实验结果:短的纤维比长的纤维更容易分散,分布亦更加的均匀且没有纤维上浮的现象。
实例4:
把实例2配方中的丙烯酸乳液去掉,保持其它的条件不变,与实例2进行对比实验
实验结果:相对于实例2中的试件其抗压强度、抗折强度都出现了一定程度的降低。