CN112537933B - 一种隔声砂浆及隔声楼板结构系统 - Google Patents

一种隔声砂浆及隔声楼板结构系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种隔声砂浆及隔声楼板结构系统。隔声砂浆由由包含以下重量份的原料制成：水泥400‑500份、弹性减振骨料300‑500份、增粘助剂30‑50份、河沙250‑290份、保水增稠助剂0.5‑2份，隔声砂浆的水胶比为1:0.3‑0.5；弹性减振骨料包括橡胶粉末和橡胶颗粒，橡胶粉末和橡胶颗粒的质量比为(1.5‑3):1。本申请通过橡胶颗粒和橡胶粉末之间的级配从而实现良好的撞击声改善量效果，无需使用隔音垫层，极大的节省了建筑成本；同时，有效的避免了传统浮筑构造做法保护层容易开裂、并且施工过程中交叉作业易于破损的不足之处。

Description

一种隔声砂浆及隔声楼板结构系统
技术领域
本申请涉及建筑物隔声的领域，尤其是涉及一种隔声砂浆及隔声楼板结构系统。
背景技术
建筑隔声分为空气声隔声及撞击声隔声，固体声的能量在传统建筑材料中的衰减很小，传播速度比空气更快，传播距离又更远，对于常用的120mm现浇混凝土楼板而言，一般而言，撞击声声压级在82dB左右，达不到≤75dB的最低标准，更达不到≤65dB的高标准；因此连续厚重而坚硬的混凝土楼板的空气声隔音效果好，空气声隔声性能是可以达到国家的相关标准的，但是对于撞击声的效果差，故住在下层的住户一般听不到楼上的说话声，但是可以明显感受上层住户拖动桌椅、小孩跑跳以及鞋跟接触地面的声音。
对于楼板隔声来说，目前采用较多的为浮筑楼板技术。该技术的隔声原理是阻隔振动在楼层结构中的传播，就是在承重钢筋混凝土楼板上垫一层弹性隔声层，上面做细石钢筋混凝土层，然后再铺楼面；其中弹性隔声层大多为隔声垫及卷材等。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在有如下缺陷：相关技术中的弹性隔声层与水泥砂浆相容性差，需要特殊粘结材料才能与基层粘结，易产生空鼓，对基层的平整度要求高，需要进行剪裁和拼接缝隙处理，若处理不当就容易形成声桥影响隔声效果，而且需要加厚弹性隔声层至至少30mm才能达到≤75dB的最低标准。因此，市场迫切需要一种易于施工并且隔声性能良好不同于传统隔声材料的产品来填补空白。
发明内容
为了改善楼板隔声的效果，本申请提供一种隔声砂浆及隔声楼板结构系统。
第一方面，本申请提供的一种隔声砂浆采用如下的技术方案：
一种隔声砂浆，由包含以下重量份的原料制成：水泥400-500份、弹性减振骨料300-500份、增粘助剂30-50份、河沙250-290份、保水增稠助剂0.5-2份，所述隔声砂浆的水胶比为1:0.3-0.5；所述弹性减振骨料包括橡胶粉末和橡胶颗粒，所述橡胶粉末和橡胶颗粒的质量比为(1.5-3):1。
通过采用上述技术方案，水泥用于提升整个隔声砂浆的强度，河沙在隔声砂浆中起到骨架和填充作用，增粘助剂可以提高隔声砂浆与楼板基层的粘接强度，保水增稠助剂可以提高隔声砂浆的稠度及和易性。弹性减振骨料包覆在隔声砂浆中，可提高弹性减振骨料的耐候性，提高使用寿命。隔声砂浆通过橡胶颗粒和橡胶粉末之间的级配，当楼板受到撞击产生的声波经过隔声砂浆时，隔声砂浆内部的橡胶颗粒和橡胶粉末可以将声波向各个方向进行反射，而向各个方向反射的声波经过互相干涉、抵消以后，通过隔声楼板的声波强度已经大大衰减；同时，橡胶颗粒和橡胶粉末将受到的撞击声能量吸收或压缩储存，使撞击声能量受阻或转变为热能，从而实现良好的撞击声改善量效果；无需使用隔音垫层，减少了隔音垫层对楼层高度的占用、极大的节省了建筑成本；同时，有效的避免了传统浮筑构造做法保护层容易开裂、并且施工过程中交叉作业易于破损的不足之处。
优选的，所述橡胶粉末的目数为40-120。
优选的，所述橡胶颗粒的目数为1-3。
优选的，所述增粘助剂为可分散性乳胶粉。
优选的，所述保水增稠剂为甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、乙基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚的任意一种或多种组合。
优选的，所述隔声砂浆的水胶比为1:0.3-0.5。
优选的，还包括纳米氧化铝0.5-1份、聚醚醚酮粉末2-5份。
通过采用上述技术方案，纳米氧化铝为具有一定刚性的粒子，使得隔声砂浆的抗变形能力增强；纳米氧化铝和聚醚醚酮粉末之间具有一定的界面作用，使得两者的结合强度较高，避免团聚，具有良好的分散作用，从而增加了隔声砂浆的抗压强度；同时聚醚醚酮粉末和纳米氧化铝具有极大的表面积，除了改善弹性减振骨料与水泥的界面，因而改善抗压强度以外，还增加了和声波的接触面积，进而使声波能与更多的纳米氧化铝以及聚醚醚酮粉末摩擦发热，可最大程度地将更多的噪音声能快速地转化成为热能而耗散。
优选的，所述聚醚醚酮粉末和纳米氧化铝的质量比3-4:1。
优选的，所述聚醚醚酮粉末的粒径为120-150μm。
第二方面，本申请提供一种隔声楼板结构系统，采用如下的技术方案：
一种隔声楼板结构系统，包括从下到上依次设置的楼板基层、增强面层、防空鼓基层处理层、隔声砂浆层、地砖隔声专用粘合层。
优选的，所述增强面层的厚度为2-3mm，所述防空鼓基层处理层的厚度为2-3mm，所述隔声砂浆层的厚度为1-30mm，所述地砖隔声专用粘合层的厚度为3-5mm。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.本申请通过橡胶颗粒和橡胶粉末之间的级配，将声波向各个方向进行反射，而向各个方向反射的声波经过互相干涉、抵消以后，通过隔声楼板的声波强度已经大大衰减；同时，橡胶颗粒和橡胶粉末将受到的撞击声能量吸收或压缩储存，使撞击声能量受阻或转变为热能，从而实现良好的撞击声改善量效果；无需使用隔音垫层，减少了隔音垫层对楼层高度的占用、极大的节省了建筑成本；同时，有效的避免了传统浮筑构造做法保护层容易开裂、并且施工过程中交叉作业易于破损的不足之处；
2.本申请中通过聚醚醚酮粉末和纳米氧化铝具有极大的表面积，除了改善弹性减振骨料与水泥的界面，因而改善抗压强度以外，还增加了和声波的接触面积，进而使声波能与更多的纳米氧化铝以及聚醚醚酮粉末摩擦发热，可最大程度地将更多的噪音声能快速地转化成为热能而耗散，因此获得了撞击声改善量大大改善的效果；
3.隔声砂浆层2的厚度仅为20mm即可获得了撞击声改善量大大改善的效果，这样可以使得整个隔声楼板结构系统的厚度变得更薄，从而能够节省空间，使得房屋内的有效高度变高。
具体实施方式
地砖铺贴专用粘结剂、轻质地面铺砖找平砂浆、界面处理剂，深圳市亿东阳建材有限公司，货号0005。
实施例
实施例1
本实施例提供一种隔声砂浆，该隔声砂浆由包含以下重量份的原料混合制成：
水泥500份、弹性减振骨料450份、增粘助剂45份、河沙270份、保水增稠助剂1份，隔声砂浆的水胶比为1:0.3；水泥采用42.5R硅酸盐水泥。
其中，弹性减振骨料包括橡胶粉末和橡胶颗粒，橡胶粉末和橡胶颗粒的质量比为2.5:1；橡胶粉末的目数为40-120，橡胶颗粒的目数为1-3；
橡胶粉末和橡胶颗粒的主要成分是天然橡胶、顺丁橡胶及丁苯橡胶；
河沙的目数为40-70；
增粘助剂为可分散性乳胶粉；
保水增稠剂为甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、乙基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚的任意一种或多种组合。
实施例2
本实施例提供一种隔声砂浆，该隔声砂浆由包含以下重量份的原料混合制成：
水泥500份、弹性减振骨料450份、增粘助剂45份、河沙270份、保水增稠助剂1份、纳米氧化铝1份、聚醚醚酮粉末3份，隔声砂浆的水胶比为1:0.3；聚醚醚酮粉末的粒径为120-150μm，水泥采用42.5R硅酸盐水泥。
其中，弹性减振骨料包括橡胶粉末和橡胶颗粒，橡胶粉末和橡胶颗粒的质量比为2.5:1；橡胶粉末的目数为40-120，橡胶颗粒的目数为1-3；
聚醚醚酮粉末和纳米氧化铝的质量比3:1；
河沙的目数为40-70；
增粘助剂为可分散性乳胶粉；
保水增稠剂为甲基纤维素醚。
实施例3
实施例3和实施例2的不同之处在于，隔声砂浆的各组分含量以及物理参数不同，详情见表1；其中保水增稠剂为羟乙基甲基纤维素醚。
实施例4
实施例4和实施例2的不同之处在于，隔声砂浆的各组分含量以及物理参数不同，详情见表1；其中保水增稠剂为羧甲基纤维素醚。
实施例5
实施例5和实施例2的不同之处在于，隔声砂浆的各组分含量以及物理参数不同，详情见表1；其中保水增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚。
对比例
对比例1
对比例1和实施例2的不同之处在于，对比例1中弹性减振骨料的用量均大于实施例1-5中弹性减振骨料的用量，详情见表2。
对比例2
对比例2和实施例2的不同之处在于，对比例1中弹性减振骨料的用量均小于实施例1-5中弹性减振骨料的用量，详情见表2。
对比例3
对比例3和实施例2的不同之处在于，对比例3中橡胶粉末和橡胶颗粒的质量比为4:1，即对比例3中弹性减振骨料中橡胶粉末的占比均大于实施例1-5中弹性减振骨料中橡胶粉末的占比，详情见表2。
对比例4
对比例4和实施例2的不同之处在于，对比例4中橡胶粉末和橡胶颗粒的质量比为1:2，即对比例4中弹性减振骨料中橡胶颗粒的占比均大于实施例1-5中弹性减振骨料中橡胶颗粒的占比，详情见表2。
对比例5
对比例5和实施例2的不同之处在于，对比例5的水胶比为1:0.1，对比例5相比实施例1-5减小了水胶比，详情见表2。
对比例6
对比例6和实施例2的不同之处在于，对比例6中橡胶粉末的目数均大于实施例1-5中橡胶粉末的目数，对比例6中橡胶粉末的目数为150，详情见表2。
对比例7
对比例7和实施例2的不同之处在于，对比例7中橡胶粉末的目数均小于实施例1-5中橡胶粉末的目数，对比例7中橡胶粉末的目数为20，详情见表2。
对比例8
对比例8和实施例2的不同之处在于，对比例83中弹性减振骨料不含橡胶粉末，详情见表3。
对比例9
对比例9和实施例2的不同之处在于，对比例9中弹性减振骨料不含橡胶颗粒，详情见表3。
对比例10
对比例10和实施例2的不同之处在于，对比例10中增粘助剂的用量为15份，均少于实施例1-5中增粘助剂的用量，详情见表3。
对比例11
对比例11和实施例2的不同之处在于，对比例11中增粘助剂的用量为65份，均多于实施例1-5中增粘助剂的用量，详情见表3。
对比例12
对比例12和实施例2的不同之处在于，对比例12中纳米氧化铝的质量占比大幅提高，使得聚醚醚酮粉末和纳米氧化铝的质量比为1:1，详情见表3。
对比例13
对比例13和实施例2的不同之处在于，对比例13中聚醚醚酮粉末的质量占比大幅降低，使得聚醚醚酮粉末和纳米氧化铝的质量比为1:1，详情见表3。
对比例14
对比例14和实施例2的不同之处在于，对比例14中聚醚醚酮粉末的质量占比大幅升高，使得聚醚醚酮粉末和纳米氧化铝的质量比为5:1，详情见表3。
表1实施例1-5中隔声砂浆各组分含量汇总
Figure GDA0003662465870000061
表2对比例1-7中隔声砂浆各组分含量汇总
Figure GDA0003662465870000062
表3对比例8-14中隔声砂浆各组分含量汇总
Figure GDA0003662465870000071
性能检测试验将上述原料混合均匀即得隔声砂浆，将该隔声砂浆摊铺于楼板基层上，刮平压实即可，楼板基层的厚度为140mm，隔声砂浆层的厚度为20mm。
按照《声学建筑和建筑构件隔声测量第8部分：重质标准楼板覆面层撞击声改善量的实验室测量》GB/T19889.8-2006、《建筑隔声评价标准》GB/T50121-2005、GB/T29756《干混砂浆物理性能试验方法》、JGJ/T70《建筑砂浆基本性能试验方法标准》、GB/T20473-2006《建筑保温砂浆》对实施例1-5、对比例1-18制得的隔声砂浆的性能进行检测，结果如表4-6所示：
表4实施例1-5制得的隔声砂浆各项性能汇总
Figure GDA0003662465870000072
表5对比例1-7制得的隔声砂浆各项性能汇总
Figure GDA0003662465870000081
表6对比例8-14制得的隔声砂浆各项性能汇总
Figure GDA0003662465870000082
从表4可以看出，实施例1-5的各项性能均表现优良。隔声砂浆通过橡胶颗粒和橡胶粉末之间的级配，当楼板受到撞击产生的声波经过隔声砂浆时，隔声砂浆内部的橡胶颗粒和橡胶粉末可以将声波向各个方向进行反射，而向各个方向反射的声波经过互相干涉、抵消以后，通过隔声楼板的声波强度已经大大衰减；同时，橡胶颗粒和橡胶粉末将受到的撞击声能量吸收或压缩储存，使撞击声能量受阻或转变为热能，从而实现良好的撞击声改善量效果。
从表5中可以看出，对于对比例1-4，随着弹性减振骨料的掺量增加，隔声砂浆的抗压强度下降。这是因为弹性减振骨料是一种弹性体材料，其弹性模量明显低于硬化水泥，弹性减振骨料掺入到水泥砂浆中，在压应力作用下，硬化水泥砂浆承担着主要的应力，随着弹性减振骨料掺量占比的增多，单位面积上砂浆的体积分数明显减少，从而导致隔声砂浆的抗压强度下降，进一步导致隔声砂浆的保水率、拉伸粘结强度、干密度均下降；但是隔声砂浆的收缩率得到明显改善，对砂浆塑性收缩裂缝的引发及进一步扩展能起到抑制作用，撞击声改善量也得到了提高。
随着粒径较小的橡胶粉末掺入量增大，隔声砂浆的抗压强度进一步下降；这是因为弹性减振骨料的粒径减小时，弹性减振骨料数量明显增多，增加了隔声砂浆体系中的界面相(弹性减振骨料与水泥之间的界面过渡区)，也明显增加了硬化水泥的不连续性，从而导致隔声砂浆的抗压强度降低，进一步导致隔声砂浆的保水率、拉伸粘结强度、干密度均下降。
在弹性减振骨料的掺入量相同的情况下，增加粒径较大的橡胶颗粒的占比，虽然抗压强度有所增加，这是由于粒径更大的橡胶颗粒的占比增大后，弹性减振骨料的表面积明显减小，弹性减振骨料表面包裹的水泥浆量也相应减少，在水泥用量不变的情况下，削弱了弹性减振骨料颗粒和水泥砂浆之间的粘结性能，弹性减振骨料颗粒之间的粘结面积和数量减少，弹性减振骨料受力和传力不明确，局部弹性减振骨料颗粒之间容易应力集中，同样导致隔声砂浆的抗压强度、保水率、拉伸粘结强度、干密度均下降。
从对比例5可以看出，降低水胶比对隔声砂浆的抗压强度起到一定的改善作用，这是因为降低水胶比，可降低砂浆的孔隙率，增强水泥浆、河沙、橡胶颗粒之间的粘结作用，从而提高隔声砂浆的抗压强度。
参见表5和表6，对于对比例6-9，无论是增加橡胶粉末的粒径还是减小橡胶粉末的粒径，无论是不添加橡胶粉末还是不添加橡胶颗粒，隔声砂浆的抗压强度以及撞击声改善量均不理想，说明橡胶颗粒和橡胶粉末的占比、粒径均对隔声砂浆各个骨料之间的级配发挥着重要作用。
参见表6，对于对比例10-11制得的隔声砂浆，如果可分散性乳胶粉的掺量较小，则隔声砂浆的各项性能均下降；这是因为水泥的水化过程是一个较缓慢的过程，如果水泥不能长期和水接触，水泥将无法继续水化，从而影响隔声砂浆强度的发展；随着隔声砂浆中可分散性乳胶粉的掺量增加，隔声砂浆的保水率、收缩率、干密度、拉绳粘结强度、以及撞击声改善量均有所改善。这是因为可分散性乳胶粉在隔声砂浆中产生的聚合物膜堵塞隔声砂浆内的空隙，在隔声砂浆颗粒表面形成的聚合物膜上部分表面有气孔，而气孔表面被砂浆填充，使应力集中降低，从而提高了隔声砂浆的破坏应力和应变，改善了隔声砂浆撞击声改善量。
可分散性乳胶粉具有一定的引气作用，微小气泡间相互连接而成为大气泡，从而溢出隔声砂浆体，使砂浆的含气量降低，使得隔声砂浆的干密度随着可分散性乳胶粉掺量的增加而增加，但也由于气泡的存在，降低了隔声砂浆的抗压强度，使得隔声砂浆的抗压强度不符合要求。
对于对比例12-14，纳米氧化铝和聚醚醚酮粉末具有极大的表面积，除了改善弹性减振骨料与水泥的界面，因而改善抗压强度以外，还增加了和声波的接触面积，进而使声波能与更多的纳米氧化铝以及聚醚醚酮粉末摩擦发热，可最大程度地将更多的噪音声能快速地转化成为热能而耗散。聚醚醚酮粉末掺入后，聚醚醚酮粉末能够填充隔声砂浆中的孔隙，改善水泥的结构以及弹性减振骨料与水泥的界面结构，且由于聚醚醚酮粉末本身的滑动特性，进一步有效分散应力，使撞击声能量受阻或转变为热能，从而实现良好的撞击声改善量效果。
纳米氧化铝和聚醚醚酮粉末之间具有特殊的相互作用；当纳米氧化铝的的掺入量增大后，由于纳米粒子之间容易发生团聚，纳米粒子团聚后受撞击的外力作用可能发生滑移，或者纳米粒子之间团聚为较大粒径的颗粒，隔声砂浆失去纳米粒子的填充增强结构，从而使得隔声砂浆的抗压强度下降，但由于这些大量的超细颗粒对弹性减振骨料和水泥之间的界面结构的填充，更快地将更多的噪音声能快速地转化成为热能而耗散，对隔声砂浆的撞击声改善量有一定效果。聚醚醚酮粉末和纳米氧化铝之间在界面处具有较强的结合力，当聚醚醚酮粉末的掺量增多时，纳米氧化铝不足以跟聚醚醚酮粉末结合，聚醚醚酮粉末本身的滑动特性发挥了较大的作用，使得隔声砂浆的拉伸粘结性能大幅下降。
为了验证隔声砂浆层不同厚度的撞击声改善量，将实施例1和实施例2制得的隔声砂浆分别设置不同厚度摊铺于楼板基层上，测试结果如表7所示：
表7不同厚度隔声砂浆层的撞击声改善量
Figure GDA0003662465870000101
实施例6
本申请提供的一种隔声楼板结构系统，隔声楼板结构系统包括从下而上依次设置的楼板基层、增强面层、防空鼓基层处理层、隔声砂浆层、地砖隔声专用粘合层；增强面层选用轻质地面铺砖找平砂浆，防空鼓基层处理层选用隔声专用的界面处理剂，地砖隔声专用粘合层选用地砖铺贴专用粘结剂。
其中，楼板基层的厚度为140mm，增强面层的厚度为2-3mm，防空鼓基层处理层的厚度为2-3mm，隔声砂浆层的厚度为8-30mm，地砖隔声专用粘合层的厚度为3-5mm。本实施例中的隔声楼板结构系统测得的撞击声改善量结果如表8所示。
实施例7-8
实施例7-8和实施例6的不同之处在于，楼板基层、增强面层、防空鼓基层处理层、隔声砂浆层、地砖隔声专用粘合层的厚度不同，实施例7-8中的隔声楼板结构系统测得的撞击声改善量结果如表8所示。
表8实施例6-8的层结构厚度以及撞击声改善量
隔声楼板结构 实施例6 实施例7 实施例8
瓷砖粘合层/mm 4 5 3
隔声砂浆层/mm 10 10 10
增强面层/mm 3 2 3
防空鼓基层处理层/mm 2 2 3
楼板层/mm 140 140 140
撞击声改善量ΔL(dB) 22 21 21
从表8可以看出，上述隔声楼板结构系统可有效地减少共振，使楼板结构谐振效应减少而增加传输损耗，显著控制原基材共振频率而提升隔声量；遵循GB/T19889.8-2006标准检测达到计权规范化撞击声压等级Ln，w＜65dB；无需使用隔音垫层，减少了隔音垫层对楼层高度的占用、极大的节省了建筑成本；同时，有效的避免了传统浮筑构造做法保护层容易开裂、并且施工过程中交叉作业易于破损的不足之处。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种隔声砂浆，其特征在于：由包含以下重量份的原料制成：水泥400-500份、弹性减振骨料300-500份、增粘助剂30-50份、河沙250-290份、保水增稠助剂0.5-2份，隔声砂浆的水胶比为1:0.3-0.5；弹性减振骨料包括橡胶粉末和橡胶颗粒，橡胶粉末和橡胶颗粒的质量比为(1.5-3):1；
所述橡胶粉末的目数为40-120；
所述橡胶颗粒的目数为1-3；
所述保水增稠剂为甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、乙基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚的任意一种或多种组合；
所述增粘助剂为可分散性乳胶粉；
还包括纳米氧化铝0.5-1份、聚醚醚酮粉末2-5份，且所述聚醚醚酮粉末和纳米氧化铝的质量比3-4:1。
2.根据权利要求1所述的一种隔声砂浆，其特征在于：所述隔声砂浆的水胶比为1:0.3-0.5。
3.根据权利要求1所述的一种隔声砂浆，其特征在于：所述聚醚醚酮粉末的粒径为120-150μm。
4.一种隔声楼板结构系统，其特征在于：包括从下到上依次设置的楼板基层、增强面层、防空鼓基层处理层、隔声砂浆层、地砖隔声专用粘合层，所述隔声砂浆层由权利要求1-3任一所述的隔声砂浆制备而成。
5.根据权利要求4所述的一种隔声楼板结构系统，其特征在于：所述增强面层的厚度为2-3mm，所述防空鼓基层处理层的厚度为2-3mm，所述隔声砂浆层的厚度为1-30mm，所述地砖隔声专用粘合层的厚度为3-5mm。
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