吸声组分对陶粒多孔混凝土性能的影响.pdf
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1、第 1 6卷第 1期 2 0 1 3年 2月 建筑材料罕破 J OURNAL OF B UI L DI NG MATE RI ALS VOL l 6, NOL Fe b , 2 O1 3 文章 编号 : 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 3 ) 0 1 0 0 7 0 0 6 吸声组分对 陶粒 多孔混凝土性 能的影响 李文芳 , 骆翔 宇 , 金 雪莉 ( 1 华 南理 工大 学 材料 科学 与工程 学 院 , 广 东 广州 5 1 0 6 4 0 ; 2 广 州番 禺职业 技术 学 院 建筑 工程 系 , 广东 广 州 5 1 1 4 8 3 ) 摘 要 :以轻质 陶粒 、 水
2、 泥等为 主要 原料 , 采 用混 凝 土成 型 法成 型 , 制 备 了一种 防 火型 多孔 陶粒 混 凝 土吸声材料 掺入了发泡剂、 膨胀珍珠岩及聚丙烯纤维 3种吸声组分来改善吸声材料的孔 隙状况, 通过试验分析 了这 3 种吸声组分对材料吸声性能和力学性能的影响 结果表 明: 添加这 3种吸声组 分都能较大程度地提 高材料的吸声性 能, 其 中聚 丙烯纤维能同时提 高材料的抗压强度 , 而膨胀珍 珠岩 和发 泡剂 却 明显 降低 了材料 的抗压 强度 ; 通 过扫 描 电镜 S E M 进 行 了微 观 分析 讨论 , 并建 立起 了材料 孔 隙状 况和 不 同频率段 吸 声性 能的联
3、系 关键 词 :陶 粒 多孔 混凝 土 ;孔 隙 ; 微 观 结构 分析 ;吸 声性 能 ; 抗 压 强度 中 图分类 号 : TU5 2 8 2 文献 标 志码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 - 9 6 2 9 2 0 1 3 0 1 0 1 3 Ef f e c t o f Ac o u s t i c Co mpo ne nt s o n Ch a r a c t e r i s t i c s o f Ce r a ms i t e Po r o u s Co n c r e t e LI We n f a n g , LU O X
4、i a n g y u , JI N Xu e l i ( 1 Col l e g e o f M a t e r i a l s S c i e nc e a nd Eng i n e e r i n g,So ut h Chi na Un i v e r s i t y of Te c hn ol og y,Gua ngz ho u 51 064 0, 2 De p a r t me nt o f Co ns t r uc t i o n Eng i n e e r i n g,Gua ng z h ou Pa n yu Pol yt e c hn i c ,Gua n gz ho u 5
5、 11 48 3,Chi na ) Ab s t r a c t :A f i r e p r o of i ng s o un d a bs o r b i n g ma t e r i a l we r e pr e pa r e d u s i ng l i gh t c e r a m s i t e,c e me n t a s ma i n r a w ma t e r i a l s The e x pa n de d pe r l i t e,p o l yp r op yl e ne f i be r s a nd f o a m i ng a g e n t we r e
6、a d d e d t o r a i s e t he p o r os i t y o f t he c e r a ms i t e c o nc r e t e Th e i nf l u e nc e s of t he s e t hr e e s o und a bs o r bi n g ma t e r i a l s o n t he a b s or bi ng c ha r a c t e r i s t i c s we r e i nv e s t i g a t e d The r e s u l t s s ho w t ha t t he s e t hr e
7、 e ki nd s o f r a w ma t e r i a l s c a n e nha n c e t he s ou nd a b s or bi ng p r op e r t i e s of t he s a mpl e s I t i s a l s o f ou nd t ha t t he p o l yp r o py l e ne f i b e r c a n i m p r o v e t he s t r e ng t h o f m a t e r i a l s , o n t he c o nt r a r y, e x pa nd e d pe r
8、l i t e a n d f o a mi ng a ge nt c a n s i gn i f i c a n t l y r e d uc e t he s t r e n g t h Th e r e l a t i o n s h i p o f p o r o s i t y a n d s o u n d a b s o r p t i o n o f t h e s o u n d a b s o r b i n g ma t e r i a l s i n d i f f e r e n t f r e qu e n c y b a nd a r e e s t a bl
9、i s he d b y t h e mi c r o a n a l ys i s o f SEM p ho t o s Ke y wo r d s: c e r a ms i t e po r ou s c on c r e t e; po r os i t y; m i c r os t r uc t u r e a na l y s i s; s ou nd a b s or p t i o n; c o mpr e s s i ve s t r e n gt h 陶粒 混凝 土 由于 其密 度 较 小 , 因而 被 广泛 应 用 于屋顶隔热层 、 隔墙等对强度要求不高的建筑部位 当降
10、低陶粒混凝土中水泥浆 的用量时, 作为骨料 的 陶粒间将 出现大量的孑 L 隙 多孔 的特性为其带来更 多的功能性 , 由于这种孔隙多为连通孑 L , 可有效降低 周围环境噪声的污染 , 且原材料均为无机材料, 完全 不燃 , 因此可作为建筑及交通领域迫切需要的安全、 有 效 的吸声 材料口 从 2 O 世 纪 9 O年 代 起 , 陶粒 混凝 土砌 块 和板 材 便 已成为世界各地高速公路声屏障路段的最佳制品 和主流L 2 , 特别是在此类声屏障上种植花草、 声屏 障 底侧种植树藤爬墙类植物和配置 间断式玻璃声屏 障, 已成为最佳的绿化生态模式 我 国第一段 以陶粒 混凝土为主要材料的公路声
11、屏障贵黄高速公路 收稿 日期 : 2 0 1 1 一 O 8 1 0 ;修订 日期 : 2 0 1 1 - 1 2 - 0 5 基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目( 5 1 0 0 8 1 2 6 ) ; 中国博士后科学基金资助项 目( 2 0 1 1 M5 0 1 3 2 8 ) 第一作者 : 李文芳 ( 1 9 6 4 一 ) , 男 , 山东郓城人 , 华南理工大学教授 , 博士生导师 , 博士 E ma i l : me wf l i s c u t e d u c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 李文芳 , 等 : 吸声组分对
12、陶粒多孔混凝土性能 的影响 贵州工学 院路段于 2 0世纪 9 O年代建成 , 目前仍在 健康使用 3 单一以陶粒为骨料 , 水泥为胶凝 材料的陶粒多 孔 混凝 土 的孑 L 隙率较 低 , 吸声 效果 不显 著 , 为 了最 大 限度地提高其吸声性能 , 本文在保证材料防火性能 的原则下选用膨胀珍珠岩 、 聚丙烯纤维及发泡剂作 为掺和料 , 研究这些掺和料 的掺加对材料吸声性 能 及抗压强度的影响 , 并采 用扫描 电镜 s E M 对试样 的微观 孔 隙及水 化产 物状 况进 行分 析 1 原 材 料 轻质 陶粒 : 广 州市 华穗 陶粒 厂生 产 , 该材 料具 有 质轻 、 强 度高
13、的特 性 , 可作 为轻 质骨 料 , 以减 小密 度 , 增加强度 本试验从 中筛选 出粒径 为 1 0 2 5 mm 的陶粒进行 吸声性能研究 , 其主要技术性能指标为 : 密度 6 0 0 k g m。 , 筒压强度 1 7 2 MP a , 吸水率( 体积 分数 ) 1 8 7 , 技 术 性 能指 标 符 合 GB 1 7 4 3 1 1 - 2 0 1 0 轻集 料及 其试 验方 法 第 1部分 : 轻集 料 要 求 膨胀珍珠岩: 市售 , 白色多孔粒状 , 具有轻质、 绝 热 、 吸声 、 无毒 、 无味 、 不燃烧等特性 主要物理性能: 堆 积 密度 为 1 0 0 mg m。
14、 , 导 热 系数 为 0 4 1 w ( 1T I K) , 含水率( 质量分数) 为 2 , 吸水率高达 2 5 , 吸 湿 率 ( 质量 分数 , 下 同) 为 0 0 1 聚丙烯 纤 维 : 美 国希 尔 兄 弟 化 工 公 司 生 产 的 杜 拉纤 维 ( D u r a f i b e r TM ) , 它以 1 0 0 纯聚 丙烯 原料制 成 , 对酸碱都有极强的抵御能力 密度为 0 9 1 k g c ma , 拉 伸极限为 1 5 9 6 , 抗 拉强度 2 7 6 MP a , 弹性模 量为 3 7 9 3 MP a , 熔点 为 1 6 8 , 燃点 为 5 8 0 ,
15、吸湿率 0 I 发 泡剂 : 市 售 的常 用 发 泡 剂 K 一 1 2 ( 十 二 烷 基 硫 酸钠) , 这是一种能使泡沫浆液产生细小 、 均匀分布 且硬化后能保留微气泡的外加剂 水泥: 华润水泥厂生产的复合硅酸盐水泥 P C 3 2 5 纤维分散剂 : 市售 的 NP A M( 非离子聚丙烯 酰 胺 , 相对 分 子 质 量 1 0 4 1 0 0 , 固 含 量 ( 质 量 分 数 ) 8 1 5 ) , 该 分散 剂 为液态 分 散助剂 , 能 为纤 维 表 面赋予多电荷 的吸附层 , 防止纤维相互聚结, 从而使 之能在后续工艺过程中具有 良好分散性 , 在增强体 系 中形成 均匀
16、 的乱 向支撑 4 2 试样制备 试 验 开始 前 , 先 对各 吸声 材料 进行 前期 处 理 , 包 括 : 使用有机硅对膨胀珍珠岩进行憎水处理 ; 对陶粒 泡水进行保水处理 ; 发泡剂加水搅拌形成泡沫 ; 聚丙 烯纤维使用分散剂分散 , 使之减少团聚现象( 试样制 备 流程 见 图 1 ) 试验开始 , 首先按一定质量 比将水泥、 经前期处 理的轻质陶粒 、 膨胀珍珠岩、 聚丙烯纤维等混合后搅 拌均匀得到干混合料 , 然后加入水, 若 吸声组分 中有 发泡 剂 , 则在加 水的 同时 加人 , 继 续搅拌 3 5 mi n , 得 到流动性较好 的混合浆料 经成型, 2 4 h脱模后得到
17、 气孑 L 均匀的多孔材料 , 用保鲜膜包裹 , 在标准养护条 件下养护 2 8 d , 测试其驻波管吸声系数和抗压强度 图 1 制备工艺流程 Fi g 1 Pr oc e s s o f p r e p a r a t i o n 3吸 声 性 能 测 试 主 需 昙 言 羞 参照国家标准 G B J 8 8 8 5 驻波管 吸声系数 和 动测试车记录极小声压和极 大声压 , 根据两者的差 声阻率测量规程 , 测试试样的驻波管 吸声系数 驻 值计算材料在某一频率下的吸声系数 fl , 波管测试仪如图 2所示 将 吸声材料制成 比测试管 声波入射到材料表 面时 , 其 中一部分声能被反 学兔兔
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