綠色環(huán)保水泥基陶粒吸音材料的研究

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1、碩士學(xué)位論文綠色環(huán)保水泥基陶粒吸音材料的研究張春指導(dǎo)老師吳輝琴教授專業(yè)名稱土木工程學(xué)科門類工學(xué)論文提交日期2015年6月10日分類號(hào)密級(jí)公開UDC學(xué)校代碼10594碩士學(xué)位論文題目綠色環(huán)保水泥基陶粒吸音材料的研究英文題目TheResearchofGreenEnvironmentalProtectionCement-basedhayditeSoundabsorbingMaterial姓名張春專業(yè)名稱土木工程學(xué)科門類工學(xué)指導(dǎo)老師吳輝琴教授論文提交日期2015.6.10論文答辯日期2015.5.28答辯委

2、員會(huì)主席黃任常教授論文評(píng)閱人黃任常教授、黃小青高工、張信貴教授摘要隨著軌道交通的高速發(fā)展，交通噪音污染問題越來(lái)越凸顯，人們對(duì)吸音降噪材料的研究也不斷深入。陶粒這種綠色環(huán)保材料，因?yàn)榫邆淞己玫奈艄δ芏鴤涫苋藗兊年P(guān)注。利用陶粒制成的多孔吸音材料具有質(zhì)量輕，吸聲性能、耐久性、防火性好等優(yōu)點(diǎn)，符合交通運(yùn)輸線特別是城市地鐵線使用要求，因此越來(lái)越受到研發(fā)人員的青睞。本文以陶粒、水泥為主要原材料，添加聚丙烯纖維和外加劑等，通過混合、攪拌、壓制、養(yǎng)護(hù)等工藝制作綠色環(huán)保的吸音材料。整個(gè)研究過程包括選擇原材料，擬定配

3、合比，研究分析成品材料的吸聲性能、力學(xué)性能、耐久性能和防火性能，進(jìn)一步調(diào)整、優(yōu)化配合比，保證吸音材料多孔輕質(zhì)，體積密度在1200～1400kg/m3之間；保證材料達(dá)到高性能吸音材料要求，且降噪系數(shù)（NRC）達(dá)到國(guó)家Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即0.6≤NRC≤0.8；保證材料滿足地鐵軌道板承載要求：28d抗壓強(qiáng)度≥8.0MPa，28d抗折強(qiáng)度≥2.0MPa；保證材料耐久性、防火性達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，主要開展了以下內(nèi)容的研究工作：（1）優(yōu)選原材料：通過試驗(yàn)比較陶粒物理力學(xué)性能，選擇堆積密度低，吸水率低、筒

4、壓強(qiáng)度高的陶粒作為吸音材料的原材料。（2）吸音材料初始配合比設(shè)計(jì)：通過控制吸聲材料的密度指標(biāo)并考慮強(qiáng)度因素，調(diào)整陶粒、水泥、水、纖維、減水劑用量，形成初始配合比，即陶粒用量為65%～60%，水泥用量為35%～40%，水灰比為0.19，減水劑摻量為1.2%，纖維摻量為0.3%，按初始配合比制成了密度在1220~1430kg/m3范圍內(nèi)，7d抗壓強(qiáng)度在7.4～11.3MPa內(nèi)的陶粒吸音材料。（3）研究吸音材料力學(xué)性能，以初始配合比為基礎(chǔ)，通過試驗(yàn)分析陶粒與水泥比例、粗細(xì)陶粒比例、水泥標(biāo)號(hào)、纖維摻量對(duì)力學(xué)

5、性能的影響，進(jìn)一步控制強(qiáng)度和密度指標(biāo)，調(diào)整陶粒粒徑和級(jí)配，優(yōu)化配合比，得到陶粒用量為60%（其中粗細(xì)陶粒的比例為30：70～50：50之間），其他材料用量和參數(shù)不變，可以制成的材料密度在1300kg/m3左右，7d抗壓強(qiáng)度值在9MPa左右的陶粒吸音材料，達(dá)到吸音材料的技術(shù)要求。（4）研究吸音材料吸聲性能，采用駐波管法對(duì)材料吸聲系數(shù)進(jìn)行測(cè)試，分析陶粒粒徑、材料密度、材料厚度、纖維含量對(duì)吸聲系數(shù)的影響。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，粒徑增大，材料吸聲系數(shù)峰值點(diǎn)向低頻段方向移動(dòng)；密度增大，吸聲系數(shù)有所降低，但是低頻段吸聲

6、系數(shù)略有提高；厚度增大，材料吸聲系數(shù)有所提高，特別是低頻段吸聲系數(shù)提高較為明顯；當(dāng)粗陶粒粒徑為6～8mm、細(xì)陶粒粒徑為2～I(xiàn)4mm、材料密度在1200～1300kg/m3之間、厚度為100mm、纖維添加量在0.3%附近時(shí)能最大程度的提高材料吸聲系數(shù)。所研制的吸音材料經(jīng)測(cè)試屬于高性能吸音材料，降噪系數(shù)（NRC）達(dá)到了國(guó)家吸聲性能等級(jí)Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：（NRC）≥0.6。采用圓管理論分析各因素對(duì)材料吸聲性能的影響，與試驗(yàn)分析對(duì)比結(jié)果是吻合的。（5）測(cè)試吸音材料使用性能，包括抗凍融性能和防火性能，保證技術(shù)指標(biāo)達(dá)到

7、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本吸音材料設(shè)計(jì)抗凍等級(jí)F200，在經(jīng)歷200次凍融循環(huán)后，材料的質(zhì)量損失率為3.7%，相對(duì)動(dòng)彈性模量為82.4%，滿足國(guó)際對(duì)材料抗凍融性能的要求，在自然環(huán)境下能夠正常使用；同時(shí)，通過燃燒測(cè)試，吸音材料質(zhì)量損失率△m=9.4%，小于規(guī)范規(guī)定值50%；爐內(nèi)平均溫升△T=6℃，小于規(guī)范規(guī)定值30℃；試樣持續(xù)燃燒時(shí)間為t=0，滿足規(guī)定值要求；總?cè)紵礟CS=0.47，低于規(guī)定值2.0；因此吸音材料的燃燒性能達(dá)到國(guó)家A1級(jí)，滿足地鐵吸音材料對(duì)防火性能的要求。關(guān)鍵詞：吸音材料；配合比設(shè)計(jì)；力學(xué)性能；吸

8、聲系數(shù)；耐久性能IIAbstractWiththerapiddevelopmentofmodernsociety,noisepollutionismoreandmoreserious,socialresearchdeepeningofsound-absorbingmaterials.Hayditegetmorepeople`sattentionbecauseofit`sgoodsound-absorbingfunction.Usinghayditemadeofporo