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采用吸声材料制成的轨道道床吸声板已经成为了解决地铁与城市轻轨等城市轨道交通发展引起的噪声污染问题的一项重要降噪措施。考虑到地铁隧道环境需要,要求吸声材料应具有耐久,防水,耐火,耐腐蚀等性能,吸声性能符合地铁内的噪声特性,并具有足够的强度和抵抗气流冲击的性能。目前,水泥基多孔吸声材料已成为国内外相关领域的重要研究对象。我国的水泥基多孔吸声材料技术仍处于研究状态,相应的吸声产品应用较少,其原因集中在制作工艺的不成熟导致产品性能不稳定,强度和耐久性方面达不到工程应用要求。
本文为解决上述问题,以陶粒作为轻集料,高标号水泥作为胶凝材料,辅以纤维和外加剂进行复合,对减水剂掺法,防水剂使用方法、陶粒预处理、搅拌、压制与养护等工艺进行分析优化,制作出一种水泥基多孔吸声材料,并通过混响室法和驻波管法检测其吸声性能。通过单因素试验和正交试验,研究分析材料配比对吸声材料力学性能的影响。对轨道道床吸声板进行初步设计,从吸声材料的厚度、背后空腔和尖劈吸声结构3个参数的取值,结构组成和安装固定等方面进行前瞻性的设计,为实际工程提供参考数据。
研究结果表明:陶粒的预处理、外加剂的掺法、搅拌、压制和养护等制作工艺是影响材料各方面性能的重要因素,制作工艺的优化和控制是材料良好性能的保证。在本实验条件下制作出的陶粒吸声材料进行混响室法试验,在六个中心频率下的平均吸声系数为0.72,降噪系数达到0.82,达到吸声性能的优秀水平。分析配合比对材料力学性能的影响,各因素对材料抗压强度的影响的主次顺序为:水灰比>减水剂掺量>聚酯纤维掺量,水灰比和减水剂掺量对材料抗压强度有显著影响,聚酯纤维对材料抗压强度的影响不显著。在本实验条件下,水灰比为0.15,减水剂掺量为1.2%,聚酯纤维掺量为0.3%~0.4%,结合优化后的制作工艺,7天抗压强度达到5.5 MPa,驻波管法测试的平均吸声系数达到0.55。抗压强度与抗折强度基本成正比关系,建议在工程应用中陶粒吸声材料的弹性模量以Ec=1900f计算。