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多孔吸声陶粒的制备及孔结构可控研究多孔陶粒具有较好的吸声降噪效应

日期:2019-07-17 / 文章来源:http://18855529712.com

多孔吸声陶粒的制备及孔结构可控研究多孔陶粒具有较好的吸声降噪效应,陶粒的孔径、显孔率及孔的形貌特征等微观结构决定着其吸声性能的优劣。为实现对陶粒孔结构的调控,该研究以碳酸氢铵为发泡剂,通过探索热处理机制、发泡剂用量、养护时间等因素对孔结构的影响,制备出具备特殊孔结构的免烧结多孔陶粒,并对陶粒的显孔率、孔微观结构、吸声性能进行表征。结果表明:当发泡剂用量为2.0%、升温速率为20℃/min、养护时间为0h时,可制出显孔率高达32.67%、平均孔径为0.36μm、孔结构有序均匀排列的多孔陶粒,该陶粒宽频吸声效果良好,在200~2000Hz范围吸声系数>0.33,平均吸声系数为0.54,并能有效改善低频吸声性能。关键词:多孔吸声陶粒;发泡剂;热处理;SEM分析;孔结构噪声污染是全球三大污染之一,它不仅损伤听力,还会诱发多种疾病,且对弱势群体的影响就更为[12]噪功能是最有效的方法之一。根据吸声机理,吸声材料有共振吸声材料和多孔吸声材料。在交通噪音[3]声性能不够完美,因此探索优化吸声材料低频吸声降噪性能成为热议课题。

[4]合道路使用的环保型多孔吸音材料,验证了材料的孔隙率会对吸声性能产生影响的结论。华南理工大学的洗志勇采用严重污染环境的陶瓷抛光砖废料为原料,制备出适于在多种场合使用的多孔陶瓷吸声材料[5],分析得出材料吸声系数与孔隙结构有直接的关系,且显孔率越高,孔径相对越小,其吸声性能[67]隙率、孔径大小等影响因子,并通过试验验证公式的适用性与准确性,确定多孔材料在满足材料强度的情况下,材料的孔隙率越大、孔径越均匀细小,吸声效果越好,可以实现良好的宽频吸声效果。免烧结粉煤灰陶粒属于绿色环保多孔材料,它不仅可实现强度、耐久、防腐防火等多项功能,还可保持吸音特性,特别适合城市交通环境噪声控制。前期研究我们制备了具有无数微小、连通孔隙的陶粒多孔混凝土,并以此研制了一种地铁轨道吸音板,其降噪系数达到0.80,吸音性能达到国家规范《建筑吸[8]低频噪声的作用还有待提升。而陶粒的孔径、显孔率、孔的开闭状态以及孔的有序性等微观结构决定着吸[913]研究成果表明:由发泡法制备多孔材料时,可以通过控制发泡剂的用量以及控制气泡内外的压力[1416]孔陶粒,拟将通过研究热处理机制、养护时间、发泡剂用量等因素对多孔材料孔结构的影响,探索多孔陶粒孔结构的控制方法,进一步提高材料低频吸声效果,优化所制备的多孔陶粒的吸声降噪性能。

1试验研究1.1试剂及原材料陶粒原材料为自主研发的混合料,主要成分见表1。所使用的发泡剂为碳酸氢铵(分析纯),由广东显著。噪声防治措施主要有控制声源和切断声波的传播途径两种方式。目前采用吸声材料实现降控制中多孔吸声材料作为一种新的吸声降噪方法而备受推崇,其不足之处就是在声音的低频区的吸国外学者SeungBpark,DaeSeukSeo和JunLee以轻骨料和混凝土废集料为原料,研制出一种适越好。刘鹏辉基于圆管理论模型建立了多孔吸声材料的吸声公式,其中包括孔声产品的吸声性能分级》中的Ⅰ级标准。研究发现:尽管吸音板对中、高频噪声的吸声效果很好,但对音效果,遗憾的是,至今尚未见对陶粒孔径、孔的开闭状态以及开孔的有序性进行调控的研究成果。
差,实现对孔结构的调控。本文以粉煤灰、水泥、石膏粉、生石灰、碳酸氢铵、水为原材料,制备了多22294西陇化工股份有限公司生产。
广西大学学报(自然科学版)第43卷表1陶粒混合料各成分百分比Tab.1Ceramsitemixtureofingredientsratio混合料成分粉煤灰水泥熟石膏生石灰百分比/%75.815.16.13.01.2热处理机制的确定采用同步热分析仪(STA449F3,德国耐驰,升温速率为5℃/min)对0.5%含量的碳酸氢铵混合料热分析,得到1热重法(TG)和差示扫描量热法(DSC)曲线。由TG曲线知,混合料的起始分解温度Tp=38.2℃,终止点温度Tf=87.6℃,热分解温度区间ΔH=49.4℃,质量损失为2.6%。温度提高,碳酸氢铵分解,得到的曲线与碳酸氢铵分解性质基本相似。温度达到288.4℃时,质量损失有少许提高,最终为3.73%。观察DSC曲线发现:碳酸氢铵在30~100℃出现一个吸热峰,峰顶温度为55.8℃,吸热为42.68J/g,温度范围与TG曲线相对应[1718]1发泡剂含量为0.5%时混合料的TG、DSC曲线Fig.1TGandDSCcurvesofthemixedpowdercontaining0.5%ammoniumbicarbonate观察1曲线知:碳酸氢铵的起始和终止热分解温度都较低,说明碳酸氢铵发泡制备多孔陶粒可在较低的热处理温度下实现,从而突破了传统高温热处理制备方法的不足,降低制备过程的能耗。此外,试验结果也显示,粉煤灰陶粒焙烧温度上升到400℃左右时,会出现约40%~50%的散粒,造成陶粒的成品率很低[19]。因此,结合热分析结果并考虑热处理温度对陶粒成球的影响,确定热处理温度范围为30~300℃。