CN102408249A - 轨道交通用硅酸盐多孔吸声材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为解决现有吸声材料吸声性能、力学性能、耐候性、实用性与成本造价等方面存在的问题，提供一种硅酸盐多孔吸声材料及其制备方法，方法步骤为：A配置原材料，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%。B将稠度、稳孔剂加入水中，搅拌充分溶解；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。

Description

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。

Claims (10)

1.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%。

2.根据权利要求1所述的轨道交通用硅酸盐多孔吸声材料，其特征在于：稳孔剂为脂肪醇或脂肪酸类。

3.根据权利要求2所述的轨道交通用硅酸盐多孔吸声材料，其特征在于：稳孔剂为十二烷基磺酸钠或聚乙烯醇。

4.根据权利要求1所述的轨道交通用硅酸盐多孔吸声材料，其特征在于：稠度剂为纤维素醚或聚丙烯酰胺。

5.根据权利要求1所述的轨道交通用硅酸盐多孔吸声材料，其特征在于：纤维为聚丙烯纤维。

6.根据权利要求1所述的轨道交通用硅酸盐多孔吸声材料，其特征在于：聚合物乳液为丙烯酸乳液。

7.根据权利要求1所述的轨道交通用硅酸盐多孔吸声材料，其特征在于：发泡剂为双氧水、乙二胺或十二烷基磺酸钠。

8.权利要求1-7任一所述的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。

9.根据权利要求8所述的轨道交通用硅酸盐多孔吸声材料的制备方法，其特征在于：加入纤维搅拌时，搅拌机转速500~1200r /min，搅拌0.5~1.5min；加入干料搅拌时，转速调为1000~3000r /min，搅拌2~5min；加入发泡剂搅拌时，搅拌10~30s。

10.根据权利要求8所述的轨道交通用硅酸盐多孔吸声材料的制备方法，其特征在于：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。