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随着人们生活质量不断提高,噪声污染逐渐成为一个迫切需要解决的问题,日益受到研究者及工程人员的关注。在治理环境噪声污染中,利用吸声材料进行吸声降噪处理是一种重要的措施。要求使用的吸声材料不仅具有良好的高频吸声性能,还应该具有较好的中低频吸声性能,同时还要考虑材料的力学性能、环保性以及廉价性。
本研究通过对各类吸声原材料与吸声结构吸声机理的分析,对各种造孔思路的研究,最终确定两种工艺路线,制备水泥基多孔吸声材料。研究过程中充分利用声学理论成果来指导实验,并通过实验反过来对理论进行验证,同时对多孔吸声材料的声学特性以及吸声机制进行了初步探讨。
第一种为传统工艺路线,即在不添加细集料的前提下,粗集料间通过硬化的胶凝材料浆体胶结形成的堆聚结构,形成多孔吸声材料所需要的孔形和合理性的显微结构,使材料具备吸声性能,称之为颗粒型多孔吸声材料。通过优化实验,确定在实验条件下的最佳配料组成,水泥-膨胀珍珠岩体系吸声材料为水灰比0.65、水泥浆体添加体积率20%、珍珠岩颗粒级配1.25~2.5mm,材料的平均吸声系数为0.61,降噪系数为0.72(厚度为10cm);水泥-木屑体系为水灰比0.25、减水剂1%、材料容重控制在720kg/m3、珍珠岩/木屑=1/1(质量比),材料的平均吸声系数为0.53,降噪系数0.54(厚度为5cm);水玻璃-小石子体系吸声材料为水玻璃添加量为18%、石子颗粒级配为1.25~2.5mm。试块在六个频率下的平均吸声系数为0.42,降噪系数0.35(厚度为5cm)。
第二种工艺改变了以往单纯依靠胶凝材料胶结骨料,产生少量连通孔隙的传统做法,以泡沫混凝土的成型工艺为基础,加以一定的辅助材料,研制出一种新型水泥基泡沫吸声材料,称之为泡沫-引气型多孔吸声材料。通过优化实验,水泥基泡沫-引气型多孔吸声材料实验条件下的较佳配料组成最佳配合比为每700g水泥的泡沫用量为1000ml;引气剂用量为0.07%;聚丙烯纤维为0.50%;玻璃纤维为1%。材料平均吸声系数为0.68,降噪系数0.72(厚度为8.5cm)。并通过声学结构设计,考察了吸声尖劈、背后空腔及表面处理对材料吸声性能的影响。
借助偏光显微镜,对材料内部孔隙进行微观分析得到,水泥-膨胀珍珠岩体系内部孔隙结构较丰富,但是基本为分布不太均匀封闭的孔隙;水泥-陶粒体系内部孔隙较少,基本孔隙多为封闭孔隙,试块的密实程度相对较高,整体孔隙率比较小;泡沫-引气型多孔吸声材料内部孔隙多为连通孔隙,且数量丰富,都相互串联,内部整体孔隙率高,孔径大小一致,基本都为连通孔隙,整体结构为蜂窝状。泡沫-引气型多孔吸声材料与水泥-膨胀珍珠岩体系内部孔隙相比,内部孔隙细腻,连通率高,分布均匀。进而得出材料内部连通孔隙的种类、数量、形貌、分布以及总孔隙率、孔隙的大小和分布情况决定材料吸声性能优劣的必然性,为多孔吸声材料吸声机理提供了直接的实验依据,很好的验证了多孔吸声材料吸声机理的正确性。