專利名稱：水泥基復(fù)合吸聲材料、其制造方法及一種聲屏障吸聲板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水泥基復(fù)合吸聲材料、其制造方法及聲屏障吸聲板，屬于交通路網(wǎng)吸聲降噪用的功能型建筑材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為防止噪聲污染，通常從噪聲源、噪聲傳播途徑和接受者三方面尋求控制對策。對大型交通路網(wǎng)而言，設(shè)置聲屏障則是有效控制環(huán)境噪聲污染的最佳措施。聲波傳播過程中遇到屏障時，一部分被反射，一部分被吸收，還有一部分被透射和繞射。隔聲型聲屏障的聲波反射系數(shù)大，透射系數(shù)很小，對道路外側(cè)的降噪效果較好，而道路內(nèi)側(cè)噪聲仍然很大。吸聲型聲屏障通過其表面的高效吸聲結(jié)構(gòu)吸收聲波和能量耗損，“吃掉”部分噪聲，可同時改善道路內(nèi)外兩側(cè)的聲環(huán)境。因此，從技術(shù)發(fā)展和使用要求來看，聲屏障發(fā)展主流是吸聲型聲屏障。本發(fā)明的水泥基復(fù)合吸聲材料則主要用作吸聲型聲屏障。
目前水泥基木質(zhì)吸聲材料均采用木材碎屑與水泥混合攪拌、凝固、脫模的方法。例如，申請?zhí)枮?8100460的中國專利公開了一種制造木材水泥板的方法，它是將浸潤后的片狀木材置于容器中，在攪拌下加水泥和硬化劑，然后入模成型。用這種方法制成的木材水泥板表面不平整，板材表觀較差，吸聲系數(shù)僅為0.5左右，通過增加水泥用量可以改善表面狀況，但是這使木材水泥板比重增加，吸聲性能下降。申請?zhí)枮?0120631.1的中國專利公開了一種木材泡沫水泥吸聲板的制造方法，是將水泥發(fā)泡劑和水泥混勻后，放入模具中加壓、發(fā)泡、固化，在室溫下固化12～48小時后脫模，然后在室溫下繼續(xù)固化一至二周得木材泡沫水泥吸聲板。用這種方法制成的木材泡沫水泥吸聲板吸聲系數(shù)在0.62～0.72左右，由于木屑需要預(yù)浸泡，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝復(fù)雜，周期較長。上述兩種吸聲材料用作吸聲屏障使用時，因其抗折強度低，易于斷裂，必須要與高強背板復(fù)合使用，成本較高，其工程進度慢，費工耗時。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種簡化生產(chǎn)工藝、操作方便、降噪系數(shù)高和表面平整的水泥基復(fù)合吸聲材料及其制造方法，同時還提供了一種可直接利用的聲屏障吸聲板。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種水泥基復(fù)合吸聲材料，其特點為它由纖維質(zhì)多孔吸波材料、表面改性劑、水泥和水混合后分層布料壓制而成，所述表面改性劑為硅酸鹽和硫酸鹽；其中，水泥含量為150～350kg/m3，纖維質(zhì)多孔吸波材料含量為160～300kg/m3，硅酸鹽含量為7～20kg/m3，硫酸鹽含量為10～20kg/m3；所述纖維質(zhì)多孔吸波材料的材質(zhì)為木梗、植物秸稈或人工合成的棒狀材料，其形狀為方柱狀或圓柱狀或其它不規(guī)則形狀，其中，柱狀材料的截面尺寸為0.5～6mm×0.5～6mm；圓柱狀材料的直徑Φ為0.5mm～6mm，其長度均為30mm～150mm。
上述復(fù)合吸聲材料中，混合材料中還包括含量為10～29kg/m3聚合物乳液，如環(huán)氧乳液、丙烯酸乳液、或醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液，并且聚合物乳液的固含量為50％。
上述復(fù)合吸聲材料中，在分層布料時還可以加入至少一層加強材料，如網(wǎng)狀材料或板狀材料，所述網(wǎng)狀材料為鍍鋅鋼絲網(wǎng)或纖維網(wǎng)，所述板狀材料為竹筋或木條。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種上述水泥基復(fù)合吸聲材料的制造方法，其特點為它包括有如下步驟，1)原料攪拌將纖維質(zhì)多孔吸波材料與硅酸鹽水溶液混合攪拌，然后，加入硫酸鹽水溶液繼續(xù)攪拌，再加入水泥攪拌均勻成混合料；2)分層布料將步驟1)的混合料置于模具中且分層布料，每層厚度為50mm～100mm；3)合模加壓并緊鎖壓力為0.30MPa～2.0MPa；4)養(yǎng)護成型將步驟3)壓制的材料帶模蒸汽養(yǎng)護，其蒸汽溫度為40℃～90℃，蒸汽養(yǎng)護時間為4h～10h，卸壓后脫模為坯體；坯體密封置自然條件下養(yǎng)護7～28天后，再經(jīng)切割成為所述的水泥基復(fù)合吸聲材料。
步驟1)還可以加入10～29kg/m3的聚合物乳液，聚合物乳液的固含量為50％。
上述方法中，步驟1)可以通過調(diào)整原料含量得到不同密度的混合料，步驟2)所述分層布料是指將不同密度的混合料分別依次鋪設(shè)，高密度混合料置于底層，低密度混合料置于面層，并于底層或面層內(nèi)加入網(wǎng)狀材料或板狀材料。
步驟2)中所述分層布料為4～8層。
用步驟1)的方法得到單一密度的混合料，步驟2)所述分層布料是指將單一密度的混合料分層鋪設(shè)，并于底層或面層內(nèi)加入網(wǎng)狀材料或板狀材料。
本發(fā)明的第三個目的是提供二種聲屏障吸聲板，其特點為它由上述的吸聲材料用上述方法制成。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案，其有益效果如下由于利用硫酸鹽和硅酸鹽對纖維質(zhì)多孔吸波材料進行表面處理，促進了水泥的凝結(jié)硬化，提高了復(fù)合吸聲材料的防火性和防腐性；通過摻入聚合物乳液，提高了水泥基復(fù)合吸聲材料的界面粘結(jié)強度和抗彎強度。采用本發(fā)明的特殊規(guī)格尺寸的棒狀纖維質(zhì)多孔吸波材料與水泥混合，可使復(fù)合吸聲材料具有優(yōu)異的吸聲孔結(jié)構(gòu)和孔隙率。通過在面層和底層中加入加強材料，顯著提高了水泥基復(fù)合吸聲材料的抗彎強度和抗沖擊強度。本發(fā)明的技術(shù)方案具有工藝簡單、操作方便、成本低廉、降噪系數(shù)高和外觀質(zhì)量好、可直接作吸聲型聲屏障等特點。吸聲型聲屏障適用于交通路網(wǎng)的吸聲降噪工程。
具體實施例方式
本發(fā)明的水泥基復(fù)合吸聲材料，由纖維質(zhì)多孔吸波材料、表面改性劑、水泥和水混合分層布料壓制而成，表面改性劑采用硫酸鹽和硅酸鹽；具體的，以制備1m3的水泥基復(fù)合吸聲材料為例，可將160～300kg纖維質(zhì)多孔吸波材料先與濃度為10％的硅酸鹽水溶液70～200kg混合后，加入濃度為12.5％的硫酸鹽水溶液80～160kg繼續(xù)攪拌；然后再加入150～350kg的水泥混合攪拌均勻；為提高復(fù)合吸聲材料的界面粘結(jié)強度，可在水泥中先加入10～29kg聚合物乳液(如環(huán)氧乳液、丙烯酸乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液)，兩者用水混合均勻后再與經(jīng)改性的纖維質(zhì)多孔吸波材料混合均勻。
本發(fā)明中，纖維質(zhì)多孔吸波材料的材質(zhì)可以為木梗、植物秸稈或人工合成的棒狀材料，其形狀可以為規(guī)則的或不規(guī)則的，最適當(dāng)?shù)陌魻畈牧辖孛娉叽鐬?.5～6mm×0.5～6mm，長度為30mm～150mm。棒狀材料為方柱狀時，方柱狀材料的截面尺寸為0.5～6mm×0.5～6mm，為圓柱狀時，圓柱狀材料的直徑Φ為0.5mm～6mm。
本發(fā)明的水泥基復(fù)合吸聲材料的制造方法，有兩種方式其一，采用調(diào)整各組分比例的方式得到不同密度的混合料，纖維質(zhì)多孔吸波材料用量不變，水泥用量少的則形成的混合料密度低，反之，形成的混合料密度高；再將不同密度的混合料置于模具中，分4至8層布料，高密度混合料置于底層，低密度混合料置于面層，同時，在底層或面層內(nèi)設(shè)至少一層網(wǎng)狀材料或板狀材料，也可在底層和面層內(nèi)分別加入一層網(wǎng)狀材料或板狀材料，該網(wǎng)狀材料為鍍鋅鋼絲網(wǎng)或纖維網(wǎng)，板狀材料為竹筋或木條，以提高上述吸聲材料的抗折強度。然后合模加壓，壓力為0.30MPa～2.0MPa；在40℃～90℃的溫度內(nèi)帶模蒸汽養(yǎng)護，蒸汽養(yǎng)護時間為4h～10h，卸壓后脫模為坯體；坯體密封置自然條件下養(yǎng)護7～28天后，再經(jīng)切割成為所述的水泥基復(fù)合吸聲材料。
其二，采用單一密度的混合料置于模具中，分層布料，每層厚度為50mm～100mm；同時，在底層或面層內(nèi)設(shè)至少一層網(wǎng)狀材料或板狀材料，也可在底層和面層內(nèi)分別加入一層網(wǎng)狀材料或板狀材料，該網(wǎng)狀材料為鍍鋅鋼絲網(wǎng)或纖維網(wǎng)，板狀材料為竹筋或木條，以提高上述吸聲材料的抗折強度。
本發(fā)明參照JC411測試水泥基復(fù)合吸聲材料的密度和抗折強度，參照GBJ88測試水泥基復(fù)合吸聲材料吸聲系數(shù)，并換算成降噪系數(shù)。
下面通過實施例進一步描述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅限于所述的實施例。
實施例1先用2.05千克濃度為10.1％的硅酸鈉水溶液與尺寸為1.8mm×2.0mm×48mm的4.41千克木梗混合攪拌后，加入2.06千克濃度為12.5％的硫酸鋁水溶液繼續(xù)攪拌，再與強度等級為42.5的R型硅酸鹽水泥3.44千克混合均勻，然后在模具中分層布料，底層厚度為60mm，以上每層厚度為70mm，并在鋪底層時在其中加設(shè)鋼絲直徑為1.1mm、網(wǎng)眼尺寸為25mm×25mm的鍍鋅鋼絲網(wǎng)。合模加壓后，在60℃下帶模蒸汽養(yǎng)護12小時，脫模后成為420mm×420mm×100mm的坯體，再密封養(yǎng)護28天后得表面平整、具有多孔連通結(jié)構(gòu)的水泥基復(fù)合吸聲材料。
經(jīng)測試，該例水泥基復(fù)合吸聲材料的絕干密度為484kg/m3，抗折強度達4.4MPa，降噪系數(shù)為0.77。
實施例2用1.81千克濃度為11.5％的硅酸鈉水溶液和1.61千克濃度為16.0％的硫酸鋁水溶液分先后處理規(guī)格尺寸為1.8mm×2.0mm×76mm的4.41千克木梗。將強度等級為42.5的R型硅酸鹽水泥3.44千克與固含量為50％的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液0.35千克和0.82千克水混合均勻，然后加入處理后的木?；旌暇鶆?，在模具中分層布料，每層厚度約為70mm，合模加壓后，在60℃下帶模蒸汽養(yǎng)護12小時，脫模后成為420mm×420mm×100mm的坯體，再密封養(yǎng)護28天后得表面平整、具有多孔連通結(jié)構(gòu)的水泥基復(fù)合吸聲材料。
經(jīng)測試，該例水泥基復(fù)合吸聲材料的絕干密度為508kg/m3，抗折強度達4.2MPa，降噪系數(shù)為0.81。
實施例3用15.22千克濃度為11.0％的硅酸鈉水溶液和15.57千克濃度為13.5％的硫酸鋁水溶液分先后處理規(guī)格尺寸為2.2mm×2.0mm×76mm的36.08千克木梗。將強度等級為42.5的R型硅酸鹽水泥28.08千克與固含量為50％的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液2.78千克和6.42千克水混合均勻，然后加入處理后的木?；旌暇鶆颍谀＞咧蟹謱硬剂?，每層厚度約為60mm，合模加壓后，在60℃下帶模蒸汽養(yǎng)護6小時，脫模后成為2400mm×1200mm×60mm的坯體，再密封養(yǎng)護28天后得表面平整、具有多孔連通結(jié)構(gòu)的水泥基復(fù)合吸聲材料。
經(jīng)測試，該例水泥基復(fù)合吸聲材料的絕干密度為408kg/m3，抗折強度達1.8MPa，降噪系數(shù)為0.75。
實施例4用2.51千克濃度為8.2％的硅酸鈉水溶液和2.06千克濃度為12.5％的硫酸鋁水溶液分先后處理規(guī)格尺寸為2.2mm×2.0mm×76mm的4.41千克木梗，再與強度等級為42.5的R型硅酸鹽水泥3.44千克混合均勻，然后在模具中分層布料，底層和面層厚度為60mm，中間每層厚度約為70mm，并于底層和面層內(nèi)設(shè)置尺寸為24mm×9.5mm×420mm的竹筋。合模加壓后，在60℃下帶模蒸汽養(yǎng)護6小時，脫模后成為420mm×420mm×110mm的坯體，再密封養(yǎng)護28天后得表面平整、具有多孔連通結(jié)構(gòu)的水泥基復(fù)合吸聲材料。
經(jīng)測試，該例水泥基復(fù)合吸聲材料的絕干密度為433kg/m3，抗折強度達3.1MPa，降噪系數(shù)為0.83。
實施例5水泥基復(fù)合吸聲材料分五層布料第一層用0.43千克濃度為9.6％的硅酸鈉水溶液和0.42千克濃度為12.5％的硫酸鋁水溶液分先后處理規(guī)格尺寸為1.8mm×2.0mm×76mm的0.88千克木梗，再與強度等級為42.5的R型硅酸鹽水泥1.15千克混合均勻；第二層用0.45千克濃度為9.2％的硅酸鈉水溶液和0.42千克濃度為12.5％的硫酸鋁水溶液分先后處理規(guī)格尺寸為1.8mm×2.0mm×76mm的0.88千克木梗，再與強度等級為42.5的R型硅酸鹽水泥0.99千克混合均勻；第三層用0.35千克濃度為11.8％的硅酸鈉水溶液和0.42千克濃度為12.5％的硫酸鋁水溶液分先后處理規(guī)格尺寸為1.8mm×2.0mm×76mm的0.88千克木梗，再與強度等級為42.5的R型硅酸鹽水泥0.84千克混合均勻；第四層用0.33千克濃度為12.5％的硅酸鈉水溶液和0.42千克濃度為12.5％的硫酸鋁水溶液分先后處理規(guī)格尺寸為1.8mm×2.0mm×76mm的0.88千克木梗，再與強度等級為42.5的R型硅酸鹽水泥0.69千克混合均勻；第五層用0.33千克濃度為12.5％的硅酸鈉水溶液和0.42千克濃度為12.5％的硫酸鋁水溶液分先后處理規(guī)格尺寸為1.8mm×2.0mm×76mm的0.88千克木梗，再與強度等級為42.5的R型硅酸鹽水泥0.57千克混合均勻；然后在模具中從第一層至第五層分層布料，第一層為底層，在第一層內(nèi)設(shè)置鋼絲直徑為1.1mm、網(wǎng)眼尺寸為25mm×25mm的鍍鋅鋼絲網(wǎng)。合模加壓后，在60℃下帶模蒸汽養(yǎng)護12小時，脫模后成為420mm×420mm×110mm的坯體，再密封養(yǎng)護28天后得表面平整、具有多孔連通結(jié)構(gòu)的水泥基復(fù)合吸聲材料。
經(jīng)測試，該例水泥基復(fù)合吸聲材料，絕干密度為486kg/m3，抗折強度達4.8MPa，降噪系數(shù)為0.88。
上述實施例的水泥基復(fù)合吸聲材料在本發(fā)明中直接用作聲屏障吸聲板，在交通路網(wǎng)中使用時，不必再與高強背板復(fù)合。
權(quán)利要求
1.一種水泥基復(fù)合吸聲材料，其特征在于它由纖維質(zhì)多孔吸波材料、表面改性劑、水泥和水混合后分層布料壓制而成，所述表面改性劑為硅酸鹽和硫酸鹽，所述纖維質(zhì)多孔吸波材料為木梗、植物秸稈或人工合成的棒狀材料，其截面尺寸在0.5mm～6mm×0.5mm～6mm，并且長度在30mm～150mm；其中，每一體積復(fù)合吸聲材料中，水泥含量為150～350重量份，纖維質(zhì)多孔吸波材料含量為160～300重量份，硅酸鹽含量為7～20重量份，硫酸鹽含量為10～20重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合吸聲材料，其特征在于用于分層布料的材料中還包括10～29重量份的聚合物乳液，所述聚合物乳液為環(huán)氧乳液、丙烯酸乳液、或醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合吸聲材料，其特征在于所述分層布料時加入至少一層加強材料，所述加強材料為鍍鋅鋼絲網(wǎng)或纖維網(wǎng)的網(wǎng)狀材料，或為竹筋或木條的板狀材料。
4.一種權(quán)利要求1所述水泥基復(fù)合吸聲材料的制造方法，其特征在于它包括有如下步驟，1)原料攪拌將纖維質(zhì)多孔吸波材料與硅酸鹽水溶液混合攪拌，然后，加入硫酸鹽水溶液繼續(xù)攪拌，再加入水泥攪拌均勻成混合料；2)分層布料將步驟1)的混合料置于模具中且分層布料，每層厚度為50mm～100mm；3)合模加壓并緊鎖壓力為0.30MPa～2.0MPa；4)養(yǎng)護成型將步驟3)壓制的材料帶模蒸汽養(yǎng)護，其蒸汽溫度為40℃～90℃，蒸汽養(yǎng)護時間為4h～10h，卸壓后脫模為坯體；坯體密封置自然條件下養(yǎng)護7～28天后，再經(jīng)切割成為所述的水泥基復(fù)合吸聲材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于步驟1)中還加入10～29重量份的聚合物乳液，所述聚合物乳液為環(huán)氧乳液、丙烯酸乳液、或醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于用步驟1)的方法通過調(diào)整各組分含量得到不同密度的混合料，步驟2)所述分層布料是指將不同密度的混合料分別依次鋪設(shè)，高密度混合料置于底層，低密度混合料置于面層，并于底層或面層內(nèi)加入網(wǎng)狀材料或板狀材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于用步驟1)的方法得到單一密度的混合料，步驟2)所述分層布料是指將單一密度的混合料分層鋪設(shè)，并于底層或面層內(nèi)加入網(wǎng)狀材料或板狀材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟2)中所述分層布料為4～8層。
9.一種聲屏障吸聲板，其特征在于它由權(quán)利要求3所述吸聲材料用權(quán)利要求6的方法制成。
10.一種聲屏障吸聲板，其特征在于它由權(quán)利要求3所述吸聲材料用權(quán)利要求7的方法制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了水泥基復(fù)合吸聲材料、其制造方法及一種聲屏障吸聲板。該水泥基復(fù)合吸聲材料由纖維質(zhì)多孔吸波材料、表面改性劑、水泥和水混合分層布料壓制而成，其中纖維質(zhì)多孔吸波材料為木梗、植物秸稈或棒狀材料，其截面尺寸為0.5～6mm×0.5～6mm，長度為30mm～150mm。本發(fā)明經(jīng)原料攪拌、分層布料、合模加壓、養(yǎng)護、切割等步驟加工水泥基復(fù)合吸聲材料，其工藝簡單、易操作、成本低、降噪系數(shù)高和外觀質(zhì)量好、防火防腐，可直接用作吸聲型聲屏障，適于交通路網(wǎng)吸聲降噪工程使用。
文檔編號C04B38/08GK1664240SQ20051006337
公開日2005年9月7日 申請日期2005年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月11日
發(fā)明者王武祥, 李廣權(quán), 趙順增, 余海燕 申請人:中國建筑材料科學(xué)研究院