CN108505636A - 装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板及其制备方法 - Google Patents
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
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Abstract
本发明提供一种装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，包括：两块有机吸音板，其由木料有机质、白腐菌菌丝、发泡剂复合制成；阻尼硅橡胶层，其设置于所述两块有机吸音板之间，用于连接所述有机吸音板，以及阻隔声波的传递；两块纤维水泥压力板，其分别设置于所述有机吸音板的外侧。本发明利用木腐菌腐化木质有机质产生致密孔隙，并利用木腐菌菌丝的果覆作用，使得本发明中的有机吸音板在具有极好吸音作用的基础上，兼具满足使用要求的强度特性。本发明还提供了上述装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板的制备方法，其制备工艺简单，生产周期短。
Description
技术领域
本发明涉及有机隔音预制建材技术领域，具体涉及一种装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板及其制备方法。
背景技术
我国城市住宅八成以上隔声效果不合格，大多数人都有住房隔音不良的体验，比如：晚上需要休息时听到了隔壁邻居朦胧的讲话声、隐约的电话铃声、楼上的唏唏嗦嗦的脚步声、冲马桶的哗哗声、水龙头的振动声，隔声检测步履蹒跚。不仅是居住建筑，办公、教学、医院、体育等建筑，对隔声都有相应要求，不少旅馆公共走道或隔壁房间的噪杂声音常常影响房间内旅客的休息。良好的隔声环境是绿色建筑的重要特征之一。
众所周知的，装配式建筑指的是用工厂流水线的生产方式在工厂制造完一栋住宅所需要的全部构件之后，然后运输到施工现场，在现场进行吊装拼接的一类建筑。其与现有的大部分建筑施工方式不同，需要对所有建筑结构，例如受力柱、受力梁、墙板进行预制，与现浇不同，预制则需要考虑预制成本和运输成本及难度。
建筑材料是土木工程和建筑工程中使用的材料的统称，消声板材也是建筑材料中的一种，消声材料也叫隔音材料，隔音材料是指能够阻断声音传播或减弱透射声能的一类材料、构件和结构。
隔音材料对于降低噪音污染，提高装备的性能，优化工作和居住环境有重要意义。隔音材料一般选用密度大，致密的材料制备，如铅、混凝土等，但这些材料存在成型困难，单位质量重等问题，限制了其应用。例如中国专利CN 104231637 A中公开的一种玻璃微珠田中阻尼硅橡胶隔音材料，该发明将玻璃微珠填充于阻尼硅橡胶中，降低了阻尼硅橡胶材料的重量，进一步改善了材料的隔音性能，一定程度上解决了现有的密度较高的消声材料一般存在质量重的问题，但其制备工艺过程十分复杂，并且大量使用橡胶及添加剂，生产成本高昂，不适合大面积推广。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，其利用木料有机质基于木腐菌腐化发酵技术制备一种成本低廉、工艺简单、易于推广的轻质隔音预制板。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，包括：
两块有机吸音板，其由木料有机质、白腐菌菌丝、发泡剂复合制成；
阻尼硅橡胶层，其设置于所述两块有机吸音板之间，用于连接所述有机吸音板，以及阻隔声波的传递；
两块纤维水泥压力板，其分别设置于所述有机吸音板的外侧。
相比于现有技术，本发明提供的装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板具有如下
有益效果：
1、本发明中的装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板包括两块有机吸音板，并且该有机吸音板由由木料有机质、白腐菌菌丝、发泡剂复合制成，由于白腐菌腐化木料有机质后，会生长出白腐菌菌丝，白腐菌菌丝具有极好的包覆作用，从而使得木料有机质被木腐菌菌丝紧紧果覆，这样使得木料有机质内自然形成致密的孔隙，同时由于木腐菌丝的果覆作用使木料有机质成为整体从而具备足够的强度，故而使得木料有机质被白腐菌腐化后产生的腐化有机质和木腐菌菌丝混合体能够成为制备本发明中有机吸音板的可靠材料。
2、本发明中的装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，利用木腐菌腐化木料有机质从而使得本发明中的有机吸音板中自然呈现致密的孔隙，这种致密孔隙能够起到消声、吸音的作用；本发明中在两块有机吸音板之间设置阻尼硅橡胶层，并在两块有机吸音板的另一侧分别设置纤维水泥压力板，有机吸音板充分发挥其吸音、消声的作用，当外界声波穿过有机吸音板后抵达阻尼硅橡胶层时，阻尼硅橡胶层进一步阻挡，此时绝大多数声波被削弱吸收，即使仍然有少量声波继续传播到阻尼硅橡胶层另一侧的有机吸音板，此时另一块有机吸音板进一步削减声波的震动并进行吸收、消除，通过本发明中的结构实现上述吸音和隔音双重效果。
3、本发明中还具有结构简单、生产成本低、制备工艺简单等优点，与现有的吸音板相比，在工程施工难度、运输成本、绿色环保性能上都具有绝对优势。
本发明还提供了上述装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板的制备方法，其包括制备有机吸音板的步骤：
1)在60-100份直径不大于5mm的木丝和粒径不大于5mm的木质有机质混合物中加入38-72份水，存放12小时后置于130-180℃的蒸汽环境灭菌30min备用；
2)对灭菌后的混合物进行PH调节，使初始PH值为4；
3)在PH为4的混合物中均匀混入6-12份白腐菌，并将混合物填装到矩形塑形模具后置于在30℃的避光条件下发酵7-12天得到腐化有机质板；
4)将12-26份发泡剂均匀涂覆到腐化有机质板的顶面，并将腐化有机质板放置在震动设备上均匀震动以使发泡剂充分渗入腐化有机质板的孔隙内，静置8-12分钟；
5)对静置后的腐化有机质板加压压紧形成有机吸音板。
相对于现有技术，本发明提供的装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板的制备方法具有如下技术效果：
1、本发明中的制备方法，以白腐菌腐化木料有机质为技术基点，并以利用该技术基点制备有机消音板为核心，使得本发明中的制备方法工艺简单、制备周期短。尤其是，本经过实验得到了白腐菌发酵腐化木料有机质的最佳腐化条件：有机质含水率70％，温度30℃，初始PH为4，本发明精确控制白腐菌对木料有机质的最佳腐化环境，使得有机质腐化效率最高、腐化最充分，并且大大缩短了装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板的制备周期，节约生产成本。
2、该制备方法中的木料有机质原料为直径不大于5mm的木丝和粒径不大于5mm的木质颗粒混合物，其利用木丝在结构中具有的较好的力学性能，为制备后的有机吸音板提供足够的强度，而在木丝中混合木质颗粒，使得木丝与木质颗粒结合压紧后在保证了孔隙率的基础上具有最佳的密实度和强度；该方法中要求木丝的直径和木质颗粒的粒径均不大于5mm，原因在于发泡剂与木丝或者木质颗粒粘接时，粘接出的强度不如木料内部的强度大，当木丝或者木质颗粒过大，则导致粘接后的接缝处强度相对偏小，这不利于有机吸音板的强度特性，因此当木丝的直径和木质颗粒的粒径均小于5mm时，与发泡剂粘接后粘接接缝间隔较小，从而提高了粘接接缝处的相对强度，以保证本发明中有机吸音板的整体强度。
3、本发明提供的制备方法，工艺简单，生产周期短，因此可根据使用要求在使用前预制，可以减少材料储存成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中消声道的布置示意图；
图3为本发明中一种消声道的截面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。
腐化发酵条件的得出：
植物组织中的木质素与半纤维素以共价键形式结合，并将纤维素分子包埋其中，形成一种坚固的天然屏障，使一般微生物很难降解利用。自然界参与降解木质素的微生物种类有真菌、放线菌和细菌等，但迄今为止最有效、最主要的木质素降解微生物是白腐菌。
本发明在形成技术方案之前，为了尽可能缩短装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板的生产周期，简化制备方法，进行了专项试验研究白腐菌对有机质的发酵腐化条件，在试验过程中，分别设置木丝、木质颗粒、木丝+木质颗粒作为有机质进行试验，且木丝直径和木质颗粒粒径为2-5mm，设定有机质含水率、温度、接种量、初始PH值四个因变量，分别设置五组进行试验，得到试验数据如表1：
| 编号 | 有机质 | 含水率/(％) | 温度(℃) | 初始PH | 接种量/(g/kg) |
| A1 | 木丝 | 65 | 25 | 3 | 0.125 |
| A2 | 木丝 | 67 | 27 | 3.5 | 0.25 |
| A3 | 木丝 | 70 | 30 | 4 | 0.5 |
| A4 | 木丝 | 72 | 32 | 4.5 | 1 |
| A5 | 木丝 | 75 | 35 | 5 | 2 |
| B1 | 木质颗粒 | 65 | 25 | 3 | 0.125 |
| B2 | 木质颗粒 | 75 | 27 | 3.5 | 0.25 |
| B3 | 木质颗粒 | 72 | 30 | 4 | 0.5 |
| B4 | 木质颗粒 | 70 | 32 | 4.5 | 1 |
| B5 | 木质颗粒 | 65 | 35 | 5 | 2 |
| C1 | 木质颗粒+木丝 | 65 | 25 | 3 | 2 |
| C2 | 木质颗粒+木丝 | 67 | 27 | 3.5 | 1 |
| C3 | 木质颗粒+木丝 | 70 | 30 | 4 | 0.5 |
| C4 | 木质颗粒+木丝 | 72 | 32 | 4.5 | 0.25 |
| C5 | 木质颗粒+木丝 | 75 | 35 | 5 | 0.125 |
表1
实验过程，分别调节每一组木料有机质的含水率和初始PH值，然后将木料有机质分层装压在塑袋中，每一实验组装三层有机质，在每两层有机质之间按照表1中的设定值分别接种两层菌种，将塑袋扎口并在塑袋上扎足够通气孔后，分别置于设定温度环境下发酵培养，发酵环境中空气相对湿度为70％-75％，按照表2的培养时间后测定每一组样品中粗纤维和粗蛋白的含量。
测定时，粗蛋白含量参照GB/T6432-86标准，采用凯氏定氮法进行测定，每个样品测定三次并取平均值；粗纤维含量参照GB/T6434-86标准进行测定，每个样品重复测定三次并取平均值。在试验样品按照预定时间腐化发酵结束后，对每一组样品测定粗纤维、粗蛋白含量如表2：
表2
由表2中数据比较可以看出，三种有机质中，在有机质含水率70％，温度30℃，初始PH值为4且接种量为0.5g/kg时，测定发酵腐化产物中粗蛋白和粗纤维含量最高，说明有机质腐化最充分，据此可知，在发酵条件为有机质含水率70％、温度30℃、初始PH值为4且接种量为0.5g/kg时，白腐菌对有机质的腐化率最高，至此，确定了本发明中极其重要的工艺参数。
实施例1
如图1所示，一种装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，包括：
两块有机吸音板1，其由重量份为80份的木料有机质、6份白腐菌菌丝、12份发泡剂复合制成；
阻尼硅橡胶层2，其设置于所述两块有机吸音板之间，用于连接所述有机吸音板，以及阻隔声波的传递；
两块纤维水泥压力板3，其分别设置于所述有机吸音板1的外侧。
上述装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板的制备方法，包括制备有机吸音板的步骤：
1)在80份直径不大于5mm的木丝和粒径不大于5mm的木质有机质混合物中加入56份水，存放12小时后置于130-180℃的蒸汽环境灭菌30min备用；
2)对灭菌后的混合物进行PH调节，使初始PH值为4；
3)在PH为4的混合物中均匀混入6份白腐菌，并将混合物填装到矩形塑形模具后置于在30℃的避光条件下发酵7-12天得到腐化有机质板；
4)将12份发泡剂均匀涂覆到腐化有机质板的顶面，并将腐化有机质板放置在震动设备上均匀震动以使发泡剂充分渗入腐化有机质板的孔隙内，静置8-12分钟；
5)对静置后的腐化有机质板加压压紧形成有机吸音板，实验测得本实施例中有机消音板的孔隙率为48％，且孔径在0.3mm以下微孔数量正态分布率达到94.7％。
有机消音板制备完成后，依次将阻尼橡胶层、有机吸音板、纤维压力板贴实，相邻两层材料之间均匀涂覆2mm厚的粘接剂后通过压板机以1MPa/min的升压速率升压至14MPa后压制3h即可达到本发明中的装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板。
实施例2
如图1所示，一种装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，包括：
两块有机吸音板1，其由重量份为120份的木料有机质、12份白腐菌菌丝、26份发泡剂复合制成；
阻尼硅橡胶层2，其设置于所述两块有机吸音板1之间，用于连接所述有机吸音板1，以及阻隔声波的传递；
两块纤维水泥压力板3，其分别设置于所述有机吸音板1的外侧。
其中，如土2所示，所述纤维水泥压力板层3上开设有若干个两端均与外界空气连通的消声道4，所述消声道4位于纤维水泥压力板3层内，且所述消声道4的截面为具有锐角的多边形。
上述装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板的制备方法，包括制备有机吸音板的步骤：
1)在120份直径不大于5mm的木丝和粒径不大于5mm的木质有机质混合物中加入84份水，存放12小时后置于130-180℃的蒸汽环境灭菌30min备用；
2)对灭菌后的混合物进行PH调节，使初始PH值为4；
3)在PH为4的混合物中均匀混入12份白腐菌，并将混合物填装到矩形塑形模具后置于在30℃的避光条件下发酵7-12天得到腐化有机质板；
4)将26份发泡剂均匀涂覆到腐化有机质板的顶面，并将腐化有机质板放置在震动设备上均匀震动以使发泡剂充分渗入腐化有机质板的孔隙内，静置8-12分钟；
5)对静置后的腐化有机质板加压压紧形成有机吸音板，实验测得本实施例中有机消音板的孔隙率为62％，且孔径在0.3mm以下微孔数量正态分布率达到94.2％。
有机消音板制备完成后，依次将阻尼橡胶层、有机吸音板、纤维压力板贴实，相邻两层材料之间均匀涂覆2mm厚的粘接剂后通过压板机以1MPa/min的升压速率升压至14MPa后压制3h即可达到本发明中的装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板。
实施例3
如图1所示，一种装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，包括：
两块有机吸音板1，其由重量份为60份的木料有机质、8份白腐菌菌丝、18份发泡剂复合制成；
阻尼硅橡胶层2，其设置于所述两块有机吸音板1之间，用于连接所述有机吸音板1，以及阻隔声波的传递；
两块纤维水泥压力板3，其分别设置于所述有机吸音板1的外侧。
上述装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板的制备方法，包括制备有机吸音板的步骤：
1)在60份直径不大于5mm的木丝和粒径不大于5mm的木质有机质混合物中加入56份水，存放12小时后置于130-180℃的蒸汽环境灭菌30min备用，其中木丝与木质颗粒的体积比为1.5:1；
2)对灭菌后的混合物进行PH调节，使初始PH值为4；
3)在PH为4的混合物中均匀混入8份白腐菌，并将混合物填装到矩形塑形模具后置于在30℃的避光条件下发酵7-12天得到腐化有机质板；
4)将18份发泡剂均匀涂覆到腐化有机质板的顶面，并将腐化有机质板放置在震动设备上均匀震动以使发泡剂充分渗入腐化有机质板的孔隙内，静置8-12分钟；
5)对静置后的腐化有机质板加压压紧形成有机吸音板，实验测得本实施例中有机消音板的孔隙率为53％，且孔径在0.3mm以下微孔数量正态分布率达到94.1％。
有机消音板制备完成后，依次将阻尼橡胶层、有机吸音板、纤维压力板贴实，相邻两层材料之间均匀涂覆2mm厚的粘接剂后通过压板机以1MPa/min的升压速率升压至14MPa后压制3h即可达到本发明中的装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板。
值得说明的是：
1、在以上三个实施例中，有机消音板制备完成后，通过实验测得的孔隙率在48-62％范围内，且孔径在0.3mm以下微孔数量正态分布率达94％以上。本发明中制得的有机吸音板孔隙率与传统的消音板相比更高，且单重更轻，并且内部形成的孔隙绝大部分以孔径小于0.3mm的微孔形式存在，这一方面保证了有机吸音板内部具有足够多的吸音孔，可以吸收和转化外部传入的声波，同时具备足够的强度，从而能够满足装配式建筑的使用要求，可以作为装饰性墙体安装使用，也可以承受一定的压力作为受力墙体使用。
2、三个实施例中步骤5)的加压过程为：
①.以1MPa/min的升压速率对腐化有机质板初加压，升压3min后稳压2min；
②.稳压后以0.4MPa/min的升压速率继续加压6min，加压完成后松开腐化有机质板并静置30分钟；
③.静置后以0.1MPa/min的升压速率再加压90min即可。
这一加压过程是结合了木料有机质和白腐菌菌丝的力学性能制定的，由于木腐菌菌丝的单体强度较小，但果覆成块后强度得到显著提高，因此在加压过程中需要先快速加压，使得木腐菌丝快速与木丝及木质颗粒进一步果覆贴近，随后需要减小压力至0.4MPa缓慢加压，以防止木腐菌丝在加压过程中断裂丧失强度特性，最后需要用微小的压力加载，不断迫使木腐菌丝与木质有机质及发泡剂的牢固粘接。在加压过程中，采用现有的制备压木板的方式进行加压则会直接导致木腐菌菌丝的断裂，从而使得有机消音板的强度大大降低。
3、上述实施例中的预制板在尺寸上，优选的是整体厚度240mm，单块水泥压力板60mm，单块有机吸音板50mm，阻尼橡胶层18mm，粘接剂压紧后总厚度约为2mm。
4、本发明中的消声道在声波转化作用上起到了绝对作用，当声波向本发明中的预制板传递时，一部分声波被反弹，一部分声波会通过纤维水泥压力板继续传递，而在传递过程中，声波通过本发明中设置的消声道传播速度最快，并且由于本发明中的消声道两端均与外部空气连通，因此在传递时，声波从一段传递从另一端传出，从而使得声波在纤维水泥压力层中传播后再次回到声波传入的空气中，实现了声波的转化，改变了声波传播的路径；在转化过程中，本发明中消声道的优选结构为具有锐角的多边形结构，由于截面中具有锐角，因此必定存在有从消声道边缘向消声道内部凸出的结构，这样在传递过程中，使得声波与凸出的这部分结构发生碰撞，从而削弱了声波的振幅，实现对声波的削弱，起到吸音作用。
5、本发明中的阻尼橡胶层和纤维水泥压力板均是现有材料，可直接确定尺寸后外购，但必须控制平面度，以保证压紧面的贴合度。
本领域的普通技术人员应当理解，对本发明技术方案进行的修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，其特征在于，包括：
两块有机吸音板，其由木料有机质、白腐菌菌丝、发泡剂复合制成；
阻尼硅橡胶层，其设置于所述两块有机吸音板之间，用于连接所述有机吸音板，以及阻隔声波的传递；
两块纤维水泥压力板，其分别设置于所述有机吸音板的外侧。
2.根据权利要求1所述的装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，其特征在于，所述有机吸音板由重量份为60-100份木料有机质、6-12份白腐菌丝和12-26份发泡剂制成。
3.根据权利要求1或2所述的装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，其特征在于，所述木料有机质为直径不大于5mm的木丝和/或粒径不大于5mm的木质颗粒。
4.根据权利要求1或2所述的装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，其特征在于，所述有机吸音板的孔隙率为48-62％，且孔径在0.3mm以下微孔数量正态分布率达94％以上。
5.根据权利要求1所述的装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，其特征在于，所述纤维水泥压力板层上开设有若干个两端均与外界空气连通的消声道，所述消声道位于纤维水泥压力板层内。
6.根据权利要求5所述的装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板，其特征在于，所述消声道的截面为具有锐角的多边形。
7.权利要求1-3任意一项所述装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板的制备方法，其特征在于，包括制备有机吸音板的步骤：
1)在60-100份直径不大于5mm的木丝和粒径不大于5mm的木质有机质混合物中加入38-72份水，存放12小时后置于130-180℃的蒸汽环境灭菌30min备用；
2)对灭菌后的混合物进行PH调节，使初始PH值为4；
3)在PH为4的混合物中均匀混入6-12份白腐菌，并将混合物填装到矩形塑形模具后置于在30℃的避光条件下发酵7-12天得到腐化有机质板；
4)将12-26份发泡剂均匀涂覆到腐化有机质板的顶面，并将腐化有机质板放置在震动设备上均匀震动以使发泡剂充分渗入腐化有机质板的孔隙内，静置8-12分钟；
5)对静置后的腐化有机质板加压压紧形成有机吸音板。
8.权利要求7所述装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板的制备方法，其特征在于，步骤4)的震动频率为40-50Hz，振幅为2-4mm。
9.权利要求7所述装配式建筑用轻质复合有机保温隔音预制板的制备方法，其特征在于，步骤5)中的加压过程为：
①.以1MPa/min的升压速率对腐化有机质板初加压，升压3min后稳压2min；
②.稳压后以0.4MPa/min的升压速率继续加压6min，加压完成后松开腐化有机质板并静置30分钟；
③.静置后以0.1MPa/min的升压速率再加压90min即可。
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