本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種水泥基多孔吸聲材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，噪音污染已嚴(yán)重危害公眾的健康。目前，吸聲材料被認(rèn)為是緩解噪音污染的重要手段之一。在眾多吸聲材料中，水泥基多孔材料以其優(yōu)異力學(xué)性能和耐候性能，以及成本低廉、易于生產(chǎn)加工、綠色環(huán)保等特點(diǎn)而成為吸聲材料重要的研究方向，被研究用于改善鐵路、公路等自然環(huán)境下的噪聲污染問題。

目前，現(xiàn)有的水泥基多孔材料主要是通過膠凝材料、多孔集料、纖維等材料組成，使得其內(nèi)部產(chǎn)生多孔吸聲結(jié)構(gòu)，并通過添加發(fā)泡劑和改善制備工藝來調(diào)節(jié)其內(nèi)部孔徑大小和數(shù)量。由于現(xiàn)有的水泥基多孔材料僅僅利用材料內(nèi)部的多孔吸聲結(jié)構(gòu)進(jìn)行吸聲降噪，因此其緩解噪音污染的效果一般。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種吸聲性能更好的水泥基多孔吸聲材料。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：水泥基多孔吸聲材料，包括材料坯體，所述材料坯體上設(shè)置有吸聲結(jié)構(gòu)，所述吸聲結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)吸聲孔，所述吸聲孔均勻分布于材料坯體的其中一個(gè)側(cè)面上。

進(jìn)一步的是，所述吸聲孔為圓柱孔。

進(jìn)一步的是，所述吸聲孔的孔徑d為5mm～20mm。

進(jìn)一步的是，所述吸聲孔的深度h不超過材料坯體厚度H的80％。

進(jìn)一步的是，所述吸聲孔的深度h為材料坯體厚度H的30％～70％。

進(jìn)一步的是，所述吸聲孔在材料坯體的側(cè)面上呈矩形陣列分布。

進(jìn)一步的是，任意相鄰的兩個(gè)吸聲孔之間的距離l為吸聲孔孔徑d的1.5～2倍。

進(jìn)一步的是，所述材料坯體由輕質(zhì)多孔集料、水泥、水和添加劑為原料制備而成；

所述輕質(zhì)多孔集料為膨脹珍珠巖顆粒、輕質(zhì)陶砂、礦渣顆粒中的至少一種；

所述添加劑為減水劑、發(fā)泡劑、纖維中的至少一種。

本發(fā)明還提供了一種水泥基多孔吸聲材料的制備方法，該方法用于制備上述任意一種水泥基多孔吸聲材料，包括下列步驟：

步驟一、按設(shè)計(jì)的水泥基多孔吸聲材料的原料配比和制備方法制備出材料坯體；

步驟二、在材料坯體的一個(gè)側(cè)面上鋪設(shè)一塊預(yù)先制備好的穿孔模板；

步驟三、選擇合適的鉆頭并組裝在穿孔機(jī)器上；

步驟四、在材料坯體上噴淋水，然后采用穿孔機(jī)器按穿孔模板上的孔眼位置對材料坯體進(jìn)行鉆孔處理，形成兩個(gè)以上的吸聲孔；

步驟五、完成鉆孔處理，，將材料坯體放置在堆場。

進(jìn)一步的是，步驟四中，所鉆的吸聲孔的孔徑d為5mm～20mm，吸聲孔的深度h為材料坯體厚度H的30％～70％；所鉆的吸聲孔在材料坯體的側(cè)面上呈矩形陣列分布，且任意相鄰的兩個(gè)吸聲孔之間的距離l為吸聲孔孔徑d的1.5～2倍。

本發(fā)明的有益效果是：通過在材料坯體上設(shè)置主要由在材料坯體的其中一個(gè)側(cè)面上均勻分布的多個(gè)吸聲孔組成的吸聲結(jié)構(gòu)，不僅可以優(yōu)化水泥基多孔吸聲材料的孔隙結(jié)構(gòu)，利于其吸收聲能，而且增大了材料內(nèi)部的多孔吸收結(jié)構(gòu)與聲波的直接接觸面積，增強(qiáng)對空氣的粘滯作用，可提升水泥基多孔吸聲材料的平均吸聲系數(shù)達(dá)6％～30％，大大提高了水泥基多孔吸聲材料的吸聲性能。本發(fā)明方法簡單易操作，處理成本低廉，對水泥基多孔吸聲材料吸聲性能的提升效果顯著。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中水泥基多孔吸聲材料的實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是沿圖1中A-A線的剖視圖；

圖中標(biāo)記為：材料坯體100、吸聲孔101、吸聲孔的孔徑d、吸聲孔的深度h、材料坯體的厚度H、相鄰的兩個(gè)吸聲孔之間的距離l。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

結(jié)合圖1和圖2所示，水泥基多孔吸聲材料，包括材料坯體100，所述材料坯體100上設(shè)置有吸聲結(jié)構(gòu)，所述吸聲結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)吸聲孔101，所述吸聲孔101均勻分布于材料坯體100的其中一個(gè)側(cè)面上。

其中，材料坯體100主要由輕質(zhì)多孔集料、水泥、水和添加劑為原料制備而成；所述輕質(zhì)多孔集料為膨脹珍珠巖顆粒、輕質(zhì)陶砂、礦渣顆粒中的至少一種；所述添加劑為減水劑、發(fā)泡劑、纖維中的至少一種。例如：材料坯體100，由下述重量配比的原料制備而成：水泥100份，礦渣顆粒180～250份，膨脹珍珠巖顆粒0～40份，水45～55份，減水劑2～4份，發(fā)泡劑0～2份，纖維0～0.4份。

材料坯體100的制備過程如下：

①、按重量配比稱取所需的水泥、礦渣顆粒、膨脹珍珠巖顆粒、水、減水劑、發(fā)泡劑和纖維作；當(dāng)?shù)V渣顆粒和/或膨脹珍珠巖顆粒含水時(shí)，換算成干燥狀態(tài)的質(zhì)量再稱重，并將所含水分計(jì)入作為原料的水中；該步驟中，礦渣顆粒和/或膨脹珍珠巖顆粒是指礦渣顆粒，或者膨脹珍珠巖顆粒，或者礦渣顆粒和膨脹珍珠巖顆粒；

②、將纖維加入水中并用機(jī)械快速攪拌30～60s，當(dāng)不添加纖維時(shí)跳過此步驟；

③、將水泥和減水劑繼續(xù)加入水中，并攪拌制備成水泥凈漿；

④、向水泥凈漿中添加發(fā)泡劑并持續(xù)攪拌，當(dāng)不添加發(fā)泡劑時(shí)跳過此步驟；

⑤、向水泥凈漿中繼續(xù)添加礦渣顆粒和膨脹珍珠巖顆粒并攪拌60～120s，制成半干狀態(tài)的混合料；

⑥、將混合料裝填入模具中，然后采用50±2kPa的靜壓力壓制成型為材料坯；

⑦、養(yǎng)護(hù)并脫模；該步驟中，通常采用在溫度為20℃、相對濕度90％的條件下養(yǎng)護(hù)1天后脫模；有時(shí)，為了縮短脫模時(shí)間，增加模具的利用率，采用溫度為40～60℃的濕熱蒸汽進(jìn)行快速養(yǎng)護(hù)后脫模；

⑧、將脫模后的材料坯繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至齡期，使強(qiáng)度達(dá)到28天齡期要求。

通常將材料坯體100壓制或切割為60～100mm的厚度。

在材料坯體100上設(shè)置的吸聲結(jié)構(gòu)可以為多種，例如：多個(gè)球面凹槽、多個(gè)球面凸起、聲音傳導(dǎo)介質(zhì)、多塊吸聲材質(zhì)的板、多塊吸收板組成的迷宮結(jié)構(gòu)等等，所述吸聲結(jié)構(gòu)優(yōu)選為如圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)，即有規(guī)則的分布于材料坯體100的其中一個(gè)側(cè)面上的多個(gè)吸聲孔101。多個(gè)吸聲孔101在材料坯體100的其中一個(gè)側(cè)面上的分布方式可以為多種，優(yōu)選為吸聲孔101在材料坯體100的側(cè)面上呈矩形陣列分布的方式。

設(shè)置吸聲孔101的目的在于優(yōu)化水泥基多孔吸聲材料的孔隙結(jié)構(gòu)，并增大材料內(nèi)部的多孔吸收結(jié)構(gòu)與聲波的直接接觸面積；吸聲孔101可以是方孔、棱柱孔、圓柱孔等等，優(yōu)選為圓柱孔；經(jīng)過對水泥基多孔吸聲材料吸聲機(jī)理的研究分析和試驗(yàn)檢測，當(dāng)吸聲孔101為圓柱孔，且吸聲孔101的孔徑d為5mm～20mm、任意相鄰的兩個(gè)吸聲孔101之間的距離l為吸聲孔101孔徑d的1.5～2倍、吸聲孔101的深度h不超過材料坯體100厚度H的80％時(shí)，對水泥基多孔吸聲材料吸聲性能的提升最多；優(yōu)選的，所述吸聲孔101的深度h為材料坯體100厚度H的30％～70％。

水泥基多孔吸聲材料的制備方法，該方法用于制備任意一種上述的水泥基多孔吸聲材料，包括下列步驟：

步驟一、按設(shè)計(jì)的水泥基多孔吸聲材料的原料配比和制備方法制備出材料坯體100；

步驟二、在材料坯體100的一個(gè)側(cè)面上鋪設(shè)一塊預(yù)先制備好的穿孔模板，以保證鉆孔的均勻性；

步驟三、選擇合適的鉆頭并組裝在穿孔機(jī)器上；

步驟四、在材料坯體100上噴淋水，然后采用穿孔機(jī)器按穿孔模板上的孔眼位置對材料坯體100進(jìn)行鉆孔處理，形成兩個(gè)以上的吸聲孔101；該步驟中，所鉆的吸聲孔101的孔徑d為5mm～20mm，吸聲孔101的深度h為材料坯體100厚度H的30％～70％；所鉆的吸聲孔101在材料坯體100的側(cè)面上呈矩形陣列分布，且任意相鄰的兩個(gè)吸聲孔101之間的距離l為吸聲孔101孔徑d的1.5～2倍；

步驟五、完成鉆孔處理，，將材料坯體100放置在堆場。

實(shí)施例1

按水泥100份，礦渣顆粒200份，膨脹珍珠巖顆粒0份，水50份，減水劑3份，發(fā)泡劑0份，纖維0份的原料重量配比及上述的材料坯體100的制備過程，制備了一種厚度為80mm的水泥基多孔吸聲材料，并參照GBJ88-85《駐波管法吸聲系數(shù)與聲阻抗測量規(guī)范》進(jìn)行試驗(yàn)檢測，測得其在250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.621。

以上述的水泥基多孔吸聲材料作為本發(fā)明的水泥基多孔吸聲材料的材料坯體100，并在該材料坯體100的其中一個(gè)側(cè)面上按矩形陣列分布設(shè)置多個(gè)吸聲孔101，鉆孔完成后，清理所鉆吸聲孔101內(nèi)的碎屑。其中，吸聲孔101的孔徑d，吸聲孔101的深度h與材料坯體100的厚度H之比，相鄰的兩個(gè)吸聲孔101之間的距離l與吸聲孔101的孔徑d之比如表1所示；經(jīng)駐波管法檢測，本發(fā)明的水泥基多孔吸聲材料在250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)、吸聲性能提升率如表1所示。

表1：實(shí)施例1的實(shí)施參數(shù)及其實(shí)際效果

實(shí)施例2

按水泥100份，礦渣顆粒180份，膨脹珍珠巖顆粒20份，水50份，減水劑2份，發(fā)泡劑2份，纖維0.2份的原料重量配比及上述的材料坯體100的制備過程，制備了一種厚度為80mm的水泥基多孔材料，并參照GBJ88-85《駐波管法吸聲系數(shù)與聲阻抗測量規(guī)范》進(jìn)行試驗(yàn)檢測，測得其在250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.728。

以上述的水泥基多孔吸聲材料作為本發(fā)明的水泥基多孔吸聲材料的材料坯體100，并在該材料坯體100的其中一個(gè)側(cè)面上按矩形陣列分布設(shè)置多個(gè)吸聲孔101，鉆孔完成后，清理所鉆吸聲孔101內(nèi)的碎屑。其中，吸聲孔101的孔徑d，吸聲孔101的深度h與材料坯體100的厚度H之比，相鄰的兩個(gè)吸聲孔101之間的距離l與吸聲孔101的孔徑d之比如表2所示；經(jīng)駐波管法檢測，本發(fā)明的水泥基多孔吸聲材料在250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)、吸聲性能提升率如表2所示。

表2：實(shí)施例2的實(shí)施參數(shù)及其實(shí)際效果

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實(shí)施例3

按水泥100份，膨脹珍珠巖25份，水45份，減水劑3份，發(fā)泡劑0份，纖維0.4份的的原料重量配比及上述的材料坯體100的制備過程，制備了一種厚度為80mm的水泥基多孔材料，并參照GBJ88-85《駐波管法吸聲系數(shù)與聲阻抗測量規(guī)范》進(jìn)行試驗(yàn)檢測，測得其在250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.595。

以上述的水泥基多孔吸聲材料作為本發(fā)明的水泥基多孔吸聲材料的材料坯體100，并在該材料坯體100的其中一個(gè)側(cè)面上按矩形陣列分布設(shè)置多個(gè)吸聲孔101，鉆孔完成后，清理所鉆吸聲孔101內(nèi)的碎屑。其中，吸聲孔101的孔徑d，吸聲孔101的深度h與材料坯體100的厚度H之比，相鄰的兩個(gè)吸聲孔101之間的距離l與吸聲孔101的孔徑d之比如表3所示；經(jīng)駐波管法檢測，本發(fā)明的水泥基多孔吸聲材料在250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)、吸聲性能提升率如表3所示。

表3：實(shí)施例3的實(shí)施參數(shù)及其實(shí)際效果

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