CN111960767A - 一种低噪音混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及混凝土的领域，具体公开了一种低噪音混凝土及其制备方法。低噪音混凝土包含以下重量份的原料：水泥510‑530份；粉煤灰48‑62份；砂610‑620份；水169‑175份；发泡剂0.38‑0.42份；团聚抑制剂1.8‑1.88份；吸声剂38‑42份，所述吸声剂包含9‑11份的碳粒和29‑31份的白炭黑；粘合剂32‑36份，所述粘合剂为水溶性酚醛树脂。其制备方法为：步骤一、制备混凝土料浆；步骤二、制备泡沫，向泡沫中加入团聚抑制剂、吸声剂和粘合剂，充分搅拌混合至均匀，得到泡沫混合物；步骤三、将泡沫混合物、活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维与混凝土料浆一起搅拌混合至均匀。本申请的低噪音混凝土具有降低泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响，从而提高泡沫混凝土的防噪音性能的优点。

Description

一种低噪音混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种低噪音混凝土及其制备方法。

背景技术

泡沫混凝土是以水泥为主要胶凝材料，并在骨料、外加剂和水等组分共同制成的料浆中引入气泡，经混合搅拌、浇筑成型、养护而成的轻质多孔混凝土，具有吸声、保温、隔热、耐火、抗冻性好等材料特性，具有良好的物理力学性能，是很好的建筑隔音材料。对于泡沫混凝土而言，孔结构是其主要组成部分并影响着其吸声性能。

泡沫混凝土中的孔结构包括开孔结构和闭孔结构。根据吸声机理，当声波入射到泡沫混凝土表面时，声波振动引起泡沫混凝土内部开孔结构的孔隙间空气发生运动，从而导致空气与孔壁相互摩擦，孔壁附近的空气受到孔壁的制约而产生粘滞力，在摩擦与粘滞力的作用下，入射到泡沫混凝土中的大部分声能被转化为热能而消耗掉，从而使得泡沫混凝土具有一定的吸声性能。

但是，对于机场、高速公路和高速铁路两侧的居民区而言，对于房子的隔音要求非常高，而泡沫混凝土中的孔结构大部分为闭孔结构，闭孔结构会阻碍空气的运动，不利于吸声，从而降低了泡沫混凝土的防噪音性能。

发明内容

为了降低泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响，从而提高泡沫混凝土的防噪音性能，本申请提供一种低噪音混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种低噪音混凝土，采用如下的技术方案：

一种低噪音混凝土，所述低噪音混凝土包含以下重量份的原料：

水泥510-530份；

粉煤灰48-62份；

砂610-620份；

水169-175份；

发泡剂0.38-0.42份；

团聚抑制剂1.8-1.88份；

吸声剂38-42份，所述吸声剂包含9-11份的碳粒和29-31份的白炭黑；

粘合剂32-36份，所述粘合剂为水溶性酚醛树脂。

通过采用上述技术方案，泡沫混凝土内部由于泡沫的引入而产生大量的闭孔结构，由于采用吸声剂和粘合剂，吸声剂包括碳粒和白炭黑，碳粒吸附到闭孔结构表面，降低了闭孔结构表面的光滑度，白炭黑加入后聚集在闭孔结构周围，团聚抑制剂降低了白炭黑的团聚效果，使得白炭黑分散在闭孔结构表面，粘合剂为水溶性酚醛树脂，增强了白炭黑与闭孔结构表面的粘结性，进一步降低了闭孔结构表面的光滑度，使得声波入射到泡沫混凝土表面时，声波振动引起泡沫混凝土内部孔隙间空气发生运动，空气与白炭黑和碳粒上的微孔相互摩擦，原本闭孔结构附近的空气被挤压到白炭黑和碳粒之间，受到白炭黑和碳粒形成的粗糙表面的制约而产生粘滞力，在摩擦与粘滞力的作用下，入射到泡沫混凝土中的大部分声能被转化为热能而消耗掉，从而降低了泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响，因此，获得了提高泡沫混凝土的防噪音性能的效果。

优选的，所述低噪音混凝土包含以下重量份的原料：

水泥510-530份；

粉煤灰48-62份；

砂610-620份；

水169-175份；

发泡剂0.4份；

团聚抑制剂1.84份；

吸声剂40份，所述吸声剂包含10份的碳粒和30份的白炭黑；

粘合剂34份，所述粘合剂为水溶性酚醛树脂。

优选的，所述低噪音混凝土还包含6-8份的活性Al₂O₃粉末和8-10份的秸秆纤维。

通过采用上述技术方案，由于采用活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维，活性Al₂O₃粉末吸附水，并在搅拌的过程中将水带入碳粒和白炭黑的微孔内，将微孔内的空气排出，排出的空气在泡沫混凝土内部扩散形成连通气孔，秸秆纤维加入后填补在白炭黑和碳粒之间，使得碳粒和白炭黑的微孔贯通，使得声波入射到泡沫混凝土表面时，声波振动引起泡沫混凝土内部连通气孔和贯通的各微孔中的空气振动，空气与孔壁摩擦，孔壁附近的空气受到孔壁的制约而产生粘滞力，在摩擦与粘滞力的作用下，入射到泡沫混凝土中的大部分声能被转化为热能而消耗掉；同时声波振动也引起秸秆纤维振动，也会消耗掉一部分声能，从而降低了泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响，因此，获得了提高泡沫混凝土的防噪音性能的效果。

优选的，所述活性Al₂O₃粉末的重量份为7份，所述秸秆纤维的重量份为9份。

优选的，所述团聚抑制剂为木质素磺酸盐。

通过采用上述技术方案，木质素磺酸盐对于白炭黑的团聚具有较好的抑制作用，提高了白炭黑在闭孔结构表面的分散性。

优选的，所述砂为二区中砂，细度模数为2.9。

优选的，所述发泡剂为复合型发泡剂。

第二方面，本申请提供一种低噪音混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：

一种低噪音混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将水泥、粉煤灰、砂和水投入搅拌机中，充分搅拌混合至均匀，得到混凝土料浆；

步骤二、将发泡剂稀释配制成溶液，充分搅拌制得泡沫，向泡沫中加入团聚抑制剂、吸声剂和粘合剂，充分搅拌混合至均匀，得到泡沫混合物；

步骤三、将泡沫混合物、活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维加入到搅拌机中与混凝土料浆一起搅拌混合至均匀。

通过采用上述技术方案，向泡沫中加入团聚抑制剂、吸声剂和粘合剂，先使泡沫与团聚抑制剂、吸声剂和粘合剂充分反应，使碳粒和白炭黑与泡沫表面充分结合，再将结合有碳粒和白炭黑的泡沫与混凝土料浆、活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维搅拌混合，使活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维在白炭黑和碳粒之间发挥作用，当结合有吸声剂的泡沫与混凝土料浆搅拌混合时，泡沫形成的闭孔结构表面已经结合有大量的吸声剂，减小了吸声剂分散到混凝土内部其他部位的情况，提高了吸声剂的利用率，同时也减少了泡沫之间在搅拌过程中相互融合而破裂产生的损失，从而降低了泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响，因此，获得了提高泡沫混凝土的防噪音性能的效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用吸声剂和粘合剂，泡沫混凝土内部由于泡沫的引入而产生大量的闭孔结构，吸声剂包括碳粒和白炭黑，碳粒吸附到闭孔结构表面，降低了闭孔结构表面的光滑度，白炭黑加入后聚集在闭孔结构周围，团聚抑制剂降低了白炭黑的团聚效果，使得白炭黑分散在闭孔结构表面，粘合剂为水溶性酚醛树脂，增强了白炭黑与闭孔结构表面的粘结性，进一步降低了闭孔结构表面的光滑度，使得声波入射到泡沫混凝土表面时，声波振动引起泡沫混凝土内部孔隙间空气发生运动，空气与白炭黑和碳粒上的微孔相互摩擦，原本闭孔结构附近的空气被挤压到白炭黑和碳粒之间，受到白炭黑和碳粒形成的粗糙表面的制约而产生粘滞力，在摩擦与粘滞力的作用下，入射到泡沫混凝土中的大部分声能被转化为热能而消耗掉，从而降低了泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响，因此，获得了提高泡沫混凝土的防噪音性能的效果；

2、本申请中优选采用活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维，活性Al₂O₃粉末吸附水，并在搅拌的过程中将水带入碳粒和白炭黑的微孔内，将微孔内的空气排出，排出的空气在泡沫混凝土内部扩散形成连通气孔，秸秆纤维加入后填补在白炭黑和碳粒之间，使得碳粒和白炭黑的微孔贯通，使得声波入射到泡沫混凝土表面时，声波振动引起泡沫混凝土内部连通气孔和贯通的各微孔中的空气振动，空气与孔壁摩擦，孔壁附近的空气受到孔壁的制约而产生粘滞力，在摩擦与粘滞力的作用下，入射到泡沫混凝土中的大部分声能被转化为热能而消耗掉；同时声波振动也引起秸秆纤维振动，也会消耗掉一部分声能，从而降低了泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响，因此，获得了提高泡沫混凝土的防噪音性能的效果；

3、本申请的方法，通过向泡沫中加入团聚抑制剂、吸声剂和粘合剂，先使泡沫与团聚抑制剂、吸声剂和粘合剂充分反应，使碳粒和白炭黑与泡沫表面充分结合，再将结合有碳粒和白炭黑的泡沫与混凝土料浆、活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维搅拌混合，使活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维在白炭黑和碳粒之间发挥作用，当结合有吸声剂的泡沫与混凝土料浆搅拌混合时，泡沫形成的闭孔结构表面已经结合有大量的吸声剂，减小了吸声剂分散到混凝土内部其他部位的情况，提高了吸声剂的利用率，同时也减少了泡沫之间在搅拌过程中相互融合而破裂产生的损失，从而降低了泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响，因此，获得了提高泡沫混凝土的防噪音性能的效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。予以特殊说明的是：以下实施例中未注明具体条件者按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。其中，水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5；粉煤灰等级为Ⅱ级；砂为二区中砂，细度模数为2.9；团聚抑制剂为木质素磺酸盐，选用木质素磺酸钠；发泡剂为复合型发泡剂；碳粒的粒径为10-12μm；白炭黑的粒径为10-20nm；活性Al₂O₃粉末的粒径为1-2μm。

实施例

实施例1

一种低噪音混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将510kg水泥、62kg粉煤灰、610kg砂和169kg的水投入搅拌机中，充分搅拌混合至均匀，得到混凝土料浆；

步骤二、将0.38kg复合型发泡剂稀释配制成溶液，发泡倍数为20倍，充分搅拌制得泡沫，向泡沫中加入1.8kg木质素磺酸钠、9kg碳粒、29kg白炭黑、32kg水溶性酚醛树脂，充分搅拌混合至均匀，得到泡沫混合物；

步骤三、设置搅拌速度为100r/min，将泡沫混合物、6kg活性Al₂O₃粉末和8kg秸秆纤维加入到搅拌机中与混凝土料浆一起搅拌混合至均匀。

实施例2-实施例6

以下实施例与实施例1的区别在于各原料的重量不同，详见表1：

表1

对比例

对比例1-对比例6

以下对比例与实施例1的区别在于各原料的重量不同，详见表2：

表2

对比例7

一种低噪音混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、先将520kg水泥、54kg粉煤灰、614kg砂投入搅拌机中搅拌1min，然后称量172kg的水，投入其中2/3的水搅拌混合至均匀，再加入剩余的水、1.84kg木质素磺酸钠、10kg碳粒、30kg白炭黑、34kg水溶性酚醛树脂、7kg活性Al₂O₃粉末和9kg秸秆纤维，充分搅拌混合至均匀，得到混凝土料浆；

步骤二、将0.4kg复合型发泡剂稀释配制成溶液，发泡倍数为20倍，充分搅拌制得泡沫；

步骤三、设置搅拌速度为100r/min，将泡沫加入到搅拌机中与混凝土料浆一起搅拌混合至均匀。

性能检测试验

试验方法

采用《GB50088-1985T驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》中“第三章、第二节吸声系数的测量”的方法对泡沫混凝土的吸声系数进行测定，以体现泡沫混凝土的吸声性能，从而体现泡沫混凝土的防噪音性能，吸声系数越大，泡沫混凝土的吸声性能越好，防噪音性能越好。试验结果详见表3。

表3

实施例	吸声系数
		实施例1	0.42
实施例2	0.45
		实施例3	0.41
实施例4	0.34
		实施例5	0.38
实施例6	0.37
		对比例1	0.12
对比例2	0.26
		对比例3	0.28
对比例4	0.30
		对比例5	0.13
对比例6	0.32
		对比例7	0.24

结合实施例4和对比例1并结合表3可以看出，实施例4比对比例1多添加了吸声剂、粘合剂和团聚抑制剂，吸声剂包括碳粒和白炭黑，碳粒表面具有很多微孔结构，表现出很强的吸附性，吸附到泡沫混凝土内的闭孔结构表面，降低了闭孔结构表面的光滑度。白炭黑为纳米级颗粒物，具有很大的比表面积，并且表面也有很多微孔结构，加入后容易聚集在闭孔结构周围，团聚抑制剂为木质素磺酸盐，采用木质素磺酸钠，降低了白炭黑的团聚效果，使得白炭黑分散在闭孔结构表面。粘合剂为水溶性酚醛树脂，溶于水后有较强的粘性，增强了白炭黑与闭孔结构表面的粘结性，进一步降低了闭孔结构表面的光滑度。因此，当声波入射到泡沫混凝土表面时，声波振动引起泡沫混凝土内部孔隙间的空气发生运动，空气与白炭黑和碳粒上的微孔相互摩擦，原本闭孔结构附近的空气被挤压到白炭黑和碳粒之间，受到白炭黑和碳粒形成的粗糙表面的制约而产生粘滞力，在摩擦与粘滞力的作用下，入射到泡沫混凝土中的大部分声能被转化为热能而消耗掉，从而降低了泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响。由试验结果来看，实施例4的吸声系数远大于对比例1的吸声系数，体现了吸声剂、粘合剂和团聚抑制剂的添加对泡沫混凝土的吸声性能和防噪音性能的提高所带来的有益效果。

结合实施例4、对比例4和对比例6，并结合表3可以看出，实施例4比对比例4多添加了水溶性酚醛树脂做粘合剂。由试验结果来看，实施例4的吸声系数比对比例4的吸声系数高，泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响降低，体现了吸声剂和粘合剂的协同作用对泡沫混凝土的吸声性能和防噪音性能的提高所带来的有益效果。实施例4比对比例6多添加了木质素磺酸钠做团聚抑制剂。由试验结果来看，实施例4的吸声系数比对比例6的吸声系数高，泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响降低，体现了吸声剂和团聚抑制剂的协同作用对泡沫混凝土的吸声性能和防噪音性能的提高所带来的有益效果。

结合实施例4、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5和对比例6，并结合表3可以看出，实施例4比对比例1多添加了碳粒、白炭黑、水溶性酚醛树脂和团聚抑制剂，对比例2仅比对比例1多添加了碳粒和团聚抑制剂，对比例3仅比对比例1多添加了白炭黑和团聚抑制剂，对比例4仅比对比例1多添加了团聚抑制剂和吸声剂，吸声剂为碳粒和白炭黑，对比例5仅比对比例1多添加了水溶性酚醛树脂做粘合剂。由试验结果来看，实施例4、对比例2、对比例3、对比例4和对比例5的吸声系数均比对比例1有所提高，但是实施例4的吸声系数比对比例1的吸声系数提高程度最大，泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响最低，体现了吸声剂、粘合剂和团聚抑制剂发挥协同作用对泡沫混凝土的吸声性能和防噪音性能的提高所带来的有益效果。

结合实施例2和实施例4，并结合表3可以看出，实施例2比实施例4多添加了活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维，活性Al₂O₃粉末具有较强的吸水性，活性Al₂O₃粉末吸附水，并在搅拌的过程中将水带入碳粒和白炭黑的微孔内，将微孔内的空气排出，排出的空气在泡沫混凝土内部扩散形成连通气孔。秸秆纤维加入后填补在白炭黑和碳粒之间，使得碳粒和白炭黑的微孔贯通，使得声波入射到泡沫混凝土表面时，声波振动引起连通气孔和贯通的各微孔中的空气振动，空气与孔壁摩擦，孔壁附近的空气受到孔壁的制约而产生粘滞力，在摩擦与粘滞力的作用下，入射到泡沫混凝土中的大部分声能被转化为热能而消耗掉。同时声波振动也引起秸秆纤维振动，也会消耗掉一部分声能，从而降低了泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响，由试验结果来看，实施例2的吸声系数比实施例4的吸声系数高，体现了活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维的添加对泡沫混凝土的吸声性能和防噪音性能的提高所带来的有益效果。

结合实施例2、实施例4、实施例5、实施例6，并结合表3可以看出，实施例2比实施例4多添加了活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维，实施例5仅比实施例4多添加了活性Al₂O₃粉末，实施例6仅比实施例4多添加了秸秆纤维。由试验结果来看，实施例2、实施例5、实施例6的吸声系数均比实施例4的吸声系数高，泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响降低，体现了活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维发挥协同作用对泡沫混凝土的吸声性能和防噪音性能的提高所带来的有益效果。

结合实施例2和对比例7，并结合表3可以看出，对比例7采用了普通的泡沫混凝土的制备方法，而实施例2向泡沫中加入团聚抑制剂、吸声剂和粘合剂，先使泡沫与团聚抑制剂、吸声剂和粘合剂充分反应，使碳粒和白炭黑与泡沫表面充分结合，再将结合有碳粒和白炭黑的泡沫与混凝土料浆、活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维搅拌混合，使活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维在白炭黑和碳粒之间发挥作用。当结合有吸声剂的泡沫与混凝土料浆搅拌混合时，泡沫形成的闭孔结构表面已经结合有大量的吸声剂，减小了吸声剂分散到混凝土内部其他部位的情况，提高了吸声剂的利用率，同时也减少了泡沫之间在搅拌过程中相互融合而破裂产生的损失。由试验结果来看，实施例2的吸声系数比对比例7的吸声系数有很大的提高，泡沫混凝土内部的闭孔结构对于吸声性能的影响降低，体现了该制备方法对泡沫混凝土的吸声性能和防噪音性能的提高所带来的有益效果。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种低噪音混凝土，其特征在于，所述低噪音混凝土包含以下重量份的原料：

水泥510-530份；

粉煤灰48-62份；

砂610-620份；

水169-175份；

发泡剂0.38-0.42份；

团聚抑制剂1.8-1.88份；

吸声剂38-42份，所述吸声剂包含9-11份的碳粒和29-31份的白炭黑；

粘合剂32-36份，所述粘合剂为水溶性酚醛树脂。

2.根据权利要求1所述的一种低噪音混凝土，其特征在于：所述低噪音混凝土包含以下重量份的原料：

水泥510-530份；

粉煤灰48-62份；

砂610-620份；

水169-175份；

发泡剂0.4份；

团聚抑制剂1.84份；

吸声剂40份，所述吸声剂包含10份的碳粒和30份的白炭黑；

粘合剂34份，所述粘合剂为水溶性酚醛树脂。

3.根据权利要求1所述的一种低噪音混凝土，其特征在于：所述低噪音混凝土还包含6-8份的活性Al₂O₃粉末和8-10份的秸秆纤维。

4.根据权利要求3所述的一种低噪音混凝土，其特征在于：所述活性Al₂O₃粉末的重量份为7份，所述秸秆纤维的重量份为9份。

5.根据权利要求1所述的一种低噪音混凝土，其特征在于：所述团聚抑制剂为木质素磺酸盐。

6.根据权利要求1所述的一种低噪音混凝土，其特征在于：所述砂为二区中砂，细度模数为2.9。

7.根据权利要求1所述的一种低噪音混凝土，其特征在于：所述发泡剂为复合型发泡剂。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种低噪音混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、将水泥、粉煤灰、砂和水投入搅拌机中，充分搅拌混合至均匀，得到混凝土料浆；

步骤二、将发泡剂稀释配制成溶液，充分搅拌制得泡沫，向泡沫中加入团聚抑制剂、吸声剂和粘合剂，充分搅拌混合至均匀，得到泡沫混合物；

步骤三、将泡沫混合物、活性Al₂O₃粉末和秸秆纤维加入到搅拌机中与混凝土料浆一起搅拌混合至均匀。