CN114380620A - 一种多孔长寿命吸音墙体材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多孔长寿命吸音墙体材料及其制备方法，所述多孔长寿命吸音墙体材料包括以下重量份数的组分：陶粒60‑75份、膨胀珍珠岩20‑30份、浮石10‑15份、水泥35‑45份、建筑渣土30‑40份、水玻璃1‑5份、减水剂0.5‑1.2份、植物纤维0.3‑0.5份。本发明通过在水泥基吸音材料中加入陶粒、浮石、膨胀珍珠岩等多孔材料，利用不同颗粒级配的陶粒以及与膨胀珍珠岩的比例来控制吸音材料中孔的结构及尺寸，由此提高多孔长寿命吸音墙体材料的音频吸收范围以及吸音性能。

Description

一种多孔长寿命吸音墙体材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及新型建筑材料技术领域，具体而言，涉及一种多孔长寿命吸音墙体材料及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，所面临的环境污染、固体废弃物污染、水污染及噪声污染等问题也随之而来。实际上，噪声污染是当今世界四大污染中影响面最广的环境污染，它具有暂时性、局部性以及多发性等特点，并且噪音的来源广泛，已经严重影响到人们的日常生活，干扰人们之间的语言交流与正常睡眠、损伤听力、诱发各种疾病、损伤精密仪器设备、损害建筑物等。

为降低噪音污染，通常在建筑中使用会吸音材料。现有技术中，有报道利用陶粒等多孔材料制备吸音材料，但大多采用直接引入陶粒、膨胀珍珠岩等多孔材料来制备产品，提高普通建筑材料的吸音性能；然而在基于陶粒多孔材料吸音原理方向上，如何提升陶粒透水混凝土的吸音性能以及材料的抗堵塞能力方面的报道并不多。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多孔长寿命吸音墙体材料及其制备方法，解决现有多孔材料吸音性能不好以及易于堵塞的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种多孔长寿命吸音墙体材料，包括以下重量份数的组分：陶粒60-75份、膨胀珍珠岩20-30份、浮石10-15份、水泥35-45份、建筑渣土30-40份、水玻璃1-5份、减水剂0.5-1.2份、植物纤维0.3-0.5份。

可选地，所述陶粒为页岩陶粒或粉煤灰陶粒，所述减水剂为聚羧酸型减水剂。

可选地，所述陶粒的粒径在4mm至8mm范围内,堆积密度在650kg/m³至750kg/m³范围内,吸水率≥25％。

可选地，所述膨胀珍珠岩的粒径在1mm至3mm范围内，吸水率≥70％。

可选地，所述浮石的粒径在5mm至20mm范围内，孔隙率≥50％，吸水率≥20％。

可选地，所述水泥包括硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、铝酸盐水泥和硫酸盐水泥中的任意一种。

可选地，所述水玻璃为液体水玻璃或固体水玻璃。

可选地，所述聚羧酸型减水剂的固含量为40％，氯离子含量低于0.2％，pH值为7.5。

本发明另一目的在于提供一种上述所述的多孔长寿命吸音墙体材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将陶粒、膨胀珍珠岩、浮石按比例进行混合并且提前进行预湿，加入水泥、建筑渣土搅拌均匀形成预混料；

S2、向所述预混料中加入植物纤维、减水剂、水玻璃和水，搅拌均匀形成混合料，其中，所述混合料的水灰比在0.1至0.5范围内；

S3、将所述混合料压制成型，养护7-28d，即得到多孔长寿命吸音墙体材料。

可选地，所述压制成型包括步骤：

1)将所述混合料装入试模，装入的所述混合料的体积为所述试模容积的1/3，进行第一轮压制；

2)继续将所述混合料加入试模，至试模容积的2/3，进行第二轮压制；

3)最后将所述混合料装满所述试模，进行第三轮压制，得到所述多孔长寿命吸音墙体材料。

相对于现有技术，本发明提供的多孔长寿命吸音墙体材料及其制备方法具有以下优势：

(1)本发明通过在水泥基吸音材料中加入陶粒、浮石、膨胀珍珠岩等多孔材料，利用不同颗粒级配的陶粒以及与膨胀珍珠岩的比例来控制吸音材料中孔的结构，由此提高多孔长寿命吸音墙体材料的吸音性能。

(2)本发明通过在水泥基吸音材料中加入颗粒级配较大的陶粒，并辅以浮石、膨胀珍珠岩等多孔建筑材料，在其材料内部形成了细颗粒式的上层以及较粗颗粒式的下层，上层结构极大程度的阻止了大杂质颗粒进入多孔墙体内部，而下层的大孔隙结构可以很好的滤出细小堵塞颗粒，极大的提高了该多孔长寿命吸音墙体材料的抗堵塞能力，增加了多孔墙体的使用寿命。

(3)本发明通过在水泥基吸音材料中加入陶粒、浮石、膨胀珍珠岩等多孔建筑材料，在其材料内部形成孔径较大的通孔结构，并填充浮石、膨胀珍珠岩等多孔吸音材料，极大的扩大了该多孔长寿命吸音墙体材料的吸音频率范围，提高了其吸音能力。

(4)本发明通过在水泥基吸音材料中加入不同颗粒级配的陶粒及其他材料，并辅以建筑渣土，有效的提高了多孔长寿命墙体材料的力学强度，并且建筑渣土附着在材料表面，可以有效的吸收在微孔中反射的声波，降低其能量，起到吸音降噪的功能。

(5)本发明提供的多孔长寿命吸音墙体材料具有良好的力学性能和优异的吸声系数，产品吸声降噪，绿色环保，一方面制备工艺简单，易于实际生产和快速推广；另一方面提高了固体废弃物的利用率，降低了原料成本，可广泛应用于工业和民用建筑。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施例做详细的说明。

应当说明的是，在本申请实施例的描述中，术语“一些具体实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本实施例所述的“在...范围内”包括两端的端值，如“在1至100范围内”，包括1与100两端数值。

水泥基陶粒吸音材料属于多孔吸音材料，主要靠内部相互连通的孔隙吸收消耗声能，实现吸音降噪以及抗堵塞功能。由于内部孔径为相互连接的通孔且为大孔隙骨架构造，允许雨水及其泥沙、悬浮物等渗透到含水层，达到抗堵塞效果，并且内部孔隙有大小不一的通孔连接而成，极大的提高了材料对于声波的吸收能力。材料的抗堵塞原理为：多孔材料的孔隙结构是通过骨料间颗粒的堆积而形成，由粒径较小的颗粒材料形成的顶层与粒径较大的颗粒材料形成的底层构成，当雨水夹杂着杂质冲刷墙体时，有小颗粒形成的顶层结构基本上完全屏蔽了大颗粒的杂质颗粒，而细小颗粒，如泥沙等则会顺着底层结构的大孔隙顺利排出，有效的维持了此多孔墙体的寿命以及吸音性能。材料的吸声降噪原理为：声音在传播过程中遇到多孔材料，一部分声波经材料表面反射后产生振动形成噪音，另一部分被多孔材料吸收进入材料内部。在多孔材料内部，声波引起的振动带动空气质点运动，而紧靠孔壁和纤维表面的空气受孔壁影响不易动起来，造成了空气质点与和孔壁的摩擦。因摩擦和粘滞力作用，有相当部分声能转化为热能，从而使声波衰减，反射声减弱，从而达到吸声的目的。此外，声波遇到刚性壁面反射后，一部分声波透射到空气中，一部分又反射回材料内部。通过如此反复传播，声能由于不断转化成热能而耗费，反复多次后会实现新的平衡，也即多孔材料吸收足够声能，实现降噪效果。

从上述原理可以看出，多孔吸音材料主要靠内部相互连通的孔隙吸收消耗声能以及依靠多层骨架构造实现抗堵塞功能，而孔隙的大小，形状，粗糙度等因素都直接影响着材料的吸音性能以及抗堵塞能力，故要提升多孔吸音材料的吸音性能以及抗堵塞性能，可通过改变内部孔的结构与大小来实现。然而，现有的多孔吸音材料主要是通过引入多孔材料达到降噪效果，并没有从陶粒多孔材料吸音原理入手，给出提高多孔吸音材料吸音性能的方案。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种多孔长寿命吸音墙体材料，包括以下重量份数的组分：陶粒60-75份、膨胀珍珠岩20-30份、浮石10-15份、水泥35-45份、建筑渣土30-40份、水玻璃1-5份、减水剂0.5-1.2份、植物纤维0.3-0.5份。

其中，陶粒为页岩陶粒或粉煤灰陶粒，所述水泥为硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、铝酸盐水泥或硫酸盐水泥中的任意一种，所述水玻璃为液体水玻璃或固体水玻璃，所述减水剂为聚羧酸型减水剂。

进一步地，陶粒的粒径在4mm至8mm范围内、堆积密度在650kg/m³至750kg/m³范围内、吸水率≥25％。

膨胀珍珠岩的粒径在1mm至3mm范围内，吸水率≥70％。

浮石的粒径在5mm至20mm范围内，堆积密度806kg/m³，孔隙率≥50％，吸水率≥20％。

建筑渣土为某建筑工地废弃物，试样呈灰色固体，密度较低，强度适中。由此提高固体废弃物的利用率。

水玻璃的模数为3.3、密度为38.5％。水玻璃中，SiO₂的占比为27.3％，Na₂O的占比为8.54％。

聚羧酸型减水剂的固含量为40％，氯离子含量低于0.2％，pH值为7.5。

植物纤维的内部为多孔复合结构，具有吸声，绝缘和缓冲性能。

由此，本发明通过在水泥基吸音材料中加入陶粒，浮石，膨胀珍珠岩等多孔材料进行性能调控，利用陶粒、浮石等材料具有孔隙率大、堆积密度低、筒压强度高等优点，能够极大的吸收声波进入材料内部，并且造成空气质点与孔壁摩擦，在摩擦和粘滞力作用，相当一部分声能被转化为内能散失，从而极大地提高了材料的吸音性能。

同时，本发明提供的多孔长寿命吸音墙体材料主要是陶粒、膨胀珍珠岩、水泥、建筑渣土等原材料，成本低，在增加其资源化利用率的同时，可降低对环境的压力。

本发明另一实施例提供了一种上述所述的多孔长寿命吸音墙体材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将陶粒与膨胀珍珠岩、浮石等多孔建筑材料按比例进行混合并且提前进行预湿，加入水泥、建筑渣土搅拌均匀形成预混料；

S2、向所述预混料中加入纤维、减水剂、水玻璃和水，搅拌均匀形成混合料，其中，所述混合料的水灰比在0.1至0.5范围内；

S3、将混合料压制成型，自然条件下养护7-28d，即得到多孔长寿命吸音墙体材料。

由此，本发明制备的多孔长寿命吸音墙体材料，通过改变材料的物理因素来提升吸音性能，如改变材料的厚度，通过压缩产品产生合适的压缩比来产生良好的吸音孔结构。还可以通过改变产品表面不同形态，或对材料背后取空腔等方法来提高产品的降噪吸音能力。此外，本发明制备工艺简单，易于实际生产和快速推广，具有节能环保和经济益。

优选地，压制成型包括步骤：

1)将混合料装入试模，装入的混合料的体积为试模容积的1/3，进行第一轮压制；

2)继续将混合料加入试模，至试模容积的2/3，进行第二轮压制；

3)最后将混合料装满试模，进行第三轮压制，得到多孔长寿命吸音墙体材料。

由此，本发明通过控制压制成型工艺，可以调控制备的多孔长寿命吸音墙体材料的孔结构，进一步优化材料的吸音性能。

在上述实施方式的基础上，本发明给出如下多孔长寿命吸音墙体材料的制备方法的具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按质量计算。

实施例1

本实施例提供了一种多孔长寿命吸音墙体材料的制备方法，包括如下步骤：

1)按配比称取各原料，各原料及其用量包括：陶粒(4mm-5mm)65份，水泥35份，建筑渣土35份，减水剂1.2份，水玻璃3份，植物纤维0.3-0.5份和若干份水，水灰比为0.2；

2)将陶粒进行预湿处理，然后与水泥和建筑渣土进行预拌混合，然后添加聚丙烯纤维、减水剂和水玻璃混合形成的水溶液，形成混合料；

3)将混合料压制成型，自然养护24h后，采用塑料薄膜的方法进行养护，并经常洒水保持膜内有凝结水珠，最后制得多孔长寿命吸音墙体材料。

经驻波管法测试可知，实施例1制得的多孔长寿命吸音墙体材料平均吸音系数为0.66。

实施例2

本实施例提供了一种多孔长寿命吸音墙体材料的制备方法，与实施例1的区别在于：

步骤1)中，陶粒的粒径在5mm-7mm范围内；

其它步骤与参与实施例1相同。

经驻波管法测试可知，实施例2制得的多孔长寿命吸音墙体材料平均吸音系数为0.64。

实施例3

本实施例提供了一种多孔长寿命吸音墙体材料的制备方法，与实施例1的区别在于：

步骤1)中，陶粒的粒径在7mm-8mm范围内；

其它步骤与参与实施例1相同。

经驻波管法测试可知，实施例3制得的多孔长寿命吸音墙体材料平均吸音系数为0.61。

实施例4

本实施例提供了一种多孔长寿命吸音墙体材料的制备方法，与实施例1的区别在于：

步骤1)中，按配比称取各原料，各原料及其用量包括：陶粒(4mm-5mm)55份，膨胀珍珠岩10份，水泥35份，减水剂1.2份，水玻璃3份，植物纤维0.3-0.5份和若干份水，水灰比为0.2；

其它步骤与参与实施例1相同。

经驻波管法测试可知，实施例4制得的多孔长寿命吸音墙体材料平均吸音系数为0.66。

实施例5

本实施例提供了一种多孔长寿命吸音墙体材料的制备方法，与实施例1的区别在于：

步骤1)中，按配比称取各原料，各原料及其用量包括：陶粒(4mm-5mm)50份，膨胀珍珠岩15份，水泥35份，减水剂1.2份，水玻璃3份，植物纤维0.3-0.5份和若干份水，水灰比为0.2；

其它步骤与参与实施例1相同。

经驻波管法测试可知，实施例5制得的多孔长寿命吸音墙体材料平均吸音系数为0.67。

实施例6

本实施例提供了一种多孔长寿命吸音墙体材料的制备方法，与实施例1的区别在于：

步骤1)中，按配比称取各原料，各原料及其用量包括：陶粒(4mm-5mm)55份，浮石10份，水泥35份，减水剂1.2份，水玻璃3份，植物纤维0.3-0.5份和若干份水，水灰比为0.2；

其它步骤与参与实施例1相同。

经测试，实施例6制得的多孔长寿命吸音墙体材料平均吸音系数为0.62。

综上所述，随着陶粒粒径的增大，墙体材料的吸音系数由大变小，说明粒径小的陶粒试块的吸音性能要更加优异。因为小粒径的陶粒形成的吸音材料内部孔隙较小并且多，声音在其中转播容易与孔道发生更多的碰撞与摩擦，导致声音的能量消耗较多，降噪性能好。并且随着多种多孔吸音材料得到混合加入，墙体材料的吸音频率范围会逐渐扩大，其抗堵塞能力会变强，但吸音效果会稍微下降。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多孔长寿命吸音墙体材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：陶粒60-75份、膨胀珍珠岩20-30份、浮石10-15份、水泥35-45份、建筑渣土30-40份、水玻璃1-5份、减水剂0.5-1.2份、植物纤维0.3-0.5份。

2.根据权利要求1所述的多孔长寿命吸音墙体材料，其特征在于，所述陶粒为页岩陶粒或粉煤灰陶粒，所述减水剂为聚羧酸型减水剂。

3.根据权利要求2所述的多孔长寿命吸音墙体材料，其特征在于，所述陶粒的粒径在4mm至8mm范围内，堆积密度在650kg/m³至750kg/m³范围内，吸水率≥25％。

4.根据权利要求2所述的多孔长寿命吸音墙体材料，其特征在于，所述膨胀珍珠岩的粒径在1mm至3mm范围内，吸水率≥70％。

5.根据权利要求1-4任一项所述的多孔长寿命吸音墙体材料，其特征在于，所述浮石的粒径在5mm至20mm范围内，孔隙率≥50％，吸水率≥20％。

6.根据权利要求5所述的多孔长寿命吸音墙体材料，其特征在于，所述水泥包括硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、铝酸盐水泥和硫酸盐水泥中的任意一种。

7.根据权利要求5所述的多孔长寿命吸音墙体材料，其特征在于，所述水玻璃为液体水玻璃或固体水玻璃。

8.根据权利要求2所述的多孔长寿命吸音墙体材料，其特征在于，所述聚羧酸型减水剂的固含量为40％，氯离子含量低于0.2％，pH值为7.5。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的多孔长寿命吸音墙体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将陶粒、膨胀珍珠岩、浮石按比例进行混合并且提前预湿，加入水泥、建筑渣土搅拌均匀形成预混料；

S2、向所述预混料中加入植物纤维、减水剂、水玻璃和水，搅拌均匀形成混合料，其中，所述混合料的水灰比在0.1至0.5范围内；

S3、将所述混合料压制成型，养护7-28d，即得到多孔长寿命吸音墙体材料。

10.根据权利要求9所述的多孔长寿命吸音墙体材料的制备方法，其特征在于，所述压制成型包括步骤：

1)将所述混合料装入试模，装入的所述混合料的体积为所述试模容积的1/3，进行第一轮压制；

2)继续将所述混合料加入试模，至试模容积的2/3，进行第二轮压制；

3)最后将所述混合料装满所述试模，进行第三轮压制，得到所述多孔长寿命吸音墙体材料。