本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種水泥基鐵路聲屏障吸聲材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，我國鐵路噪聲總水平早已高于80dB，帶來了嚴重的噪聲污染問題。對于鐵路噪聲的控制，國內(nèi)外通常的做法是設(shè)置聲屏障和/或安裝吸聲材料以改善列車運行時的聲音環(huán)境。高速列車運行時，主要噪聲頻段為80Hz～1000Hz，其主要峰值頻率集中在800Hz～1000Hz。有研究表明，在聲屏障設(shè)計時，針對不同噪聲頻率采用對應(yīng)的吸聲系數(shù)高的吸聲材料能緩解敏感區(qū)噪聲污染的問題。因此，發(fā)明具有吸聲性能的鐵路聲屏障材料對于提高鐵路降噪效果具有重要意義和作用?，F(xiàn)有的水泥基鐵路聲屏障材料的降噪系數(shù)較低，吸聲性能一般，不能夠滿足《鐵路聲屏障聲學(xué)構(gòu)件技術(shù)要求及測試方法》(TB/T 3122-2010)的要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，旨在解決現(xiàn)有的鐵路聲屏障材料不能夠滿足《鐵路聲屏障聲學(xué)構(gòu)件技術(shù)要求及測試方法》(TB/T 3122-2010)的要求的問題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，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。
進一步的是，所述水泥是強度等級為42.5R的硅酸鹽水泥。
進一步的是，所述礦渣顆粒含水率小于1.0％時，其堆積密度為700～800kg/m3；所述礦渣顆粒的粒徑不大于5mm，且粒徑為0.6～4.75mm的顆粒含量不低于85％。
進一步的是，所述膨脹珍珠巖顆粒在干燥狀態(tài)下的容重為70～90kg/m3；所述膨脹珍珠巖顆粒的粒徑不大于5mm，且粒徑為1.18～4.75mm的顆粒含量不低于90％。
進一步的是，所述減水劑為萘系減水劑或聚羧酸減水劑。
進一步的是，所述發(fā)泡劑為化學(xué)發(fā)泡劑。
進一步的是，所述纖維為聚丙烯纖維、聚酯纖維、玻璃纖維和鋼纖維中的至少一種，纖維的長度為10～30mm。
本發(fā)明還提供了一種水泥基鐵路聲屏障吸聲材料的制備方法，用于制備上述任意一種水泥基鐵路聲屏障吸聲材料；該制備方法包括下列步驟：
a、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，換算成干燥狀態(tài)的質(zhì)量再稱重，并將所含水分計入作為原料的水中；
b、將纖維加入水中并用機械快速攪拌30～60s，當(dāng)不添加纖維時跳過此步驟；
c、將水泥和減水劑繼續(xù)加入水中，并攪拌制備成水泥凈漿；
d、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)泡劑時跳過此步驟；
e、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；
f、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；
g、養(yǎng)護并脫模；
h、將脫模后的材料坯繼續(xù)養(yǎng)護至齡期，使強度達到28天齡期要求。
進一步的是：步驟f中，將混合料壓制成60～100mm的厚度；步驟g中，在溫度為20℃、相對濕度90％的條件下養(yǎng)護1天后脫模，或是采用溫度為40～60℃的濕熱蒸汽進行快速養(yǎng)護后脫模。
進一步的是，該制備方法還包括步驟i；
步驟g中，在溫度為20℃、相對濕度90％的條件下養(yǎng)護1天后脫模，或是采用溫度為40～60℃的濕熱蒸汽進行快速養(yǎng)護后脫模；
i、將強度達到28天齡期要求的材料坯切割成厚度為60～100mm的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料。
本發(fā)明的有益效果是：該水泥基鐵路聲屏障吸聲材料由特定配比的水泥、礦渣顆粒、膨脹珍珠巖顆粒、水、減水劑、發(fā)泡劑和纖維作為原料制備而成；以礦渣顆粒為主集料、膨脹珍珠巖顆粒為輔集料，利用了礦渣顆粒含有大孔、中孔和小孔且大孔內(nèi)部存在中、小孔的多孔結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，通過表面具有許多半開口小孔的膨脹珍珠巖顆粒進行集料混合改性，并結(jié)合纖維和發(fā)泡劑增加聲阻抗，提高連通孔隙率，制得的水泥基復(fù)合吸聲材料輕質(zhì)高強、成本低廉、吸聲性能好等特點，聲學(xué)性能滿足《鐵路聲屏障聲學(xué)構(gòu)件技術(shù)要求及測試方法》(TB/T 3122-2010)中列車運行速度200km/h及以上時降噪系數(shù)不低于0.70的要求。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，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。
其中，上述的水泥可采用常用的水泥材料，優(yōu)選采用強度等級為42.5R的硅酸鹽水泥。上述的礦渣顆粒可利用廉價、易得的工業(yè)廢棄物礦渣材料制得。上述的減水劑可采用常用的水泥減水劑，優(yōu)選為萘系減水劑，次選為聚羧酸減水劑。上述的發(fā)泡劑通常選用化學(xué)發(fā)泡劑，優(yōu)選為雙氧水制劑。上述的纖維可采用常用的纖維材料，優(yōu)選為聚丙烯纖維、聚酯纖維、玻璃纖維和鋼纖維中的至少一種，纖維的長度優(yōu)選為10～30mm。
為了使該水泥基鐵路聲屏障吸聲材料具有更好的吸聲性能，所述礦渣顆粒含水率小于1.0％時，其堆積密度為700～800kg/m3；優(yōu)選采用粒徑不大于5mm，且粒徑為0.6～4.75mm的顆粒含量不低于85％的礦渣顆粒。
在上述基礎(chǔ)上，為了進一步提高該水泥基鐵路聲屏障吸聲材料的吸聲性能，所述膨脹珍珠巖顆粒在干燥狀態(tài)下的容重為70～90kg/m3；優(yōu)選采用顆粒的粒徑不大于5mm，且粒徑為1.18～4.75mm的顆粒含量不低于90％的膨脹珍珠巖。
水泥基鐵路聲屏障吸聲材料的制備方法，用于制備上述的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料；該制備方法包括下列步驟：
a、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，換算成干燥狀態(tài)的質(zhì)量再稱重，并將所含水分計入作為原料的水中；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；
b、將纖維加入水中并用機械快速攪拌30～60s，當(dāng)不添加纖維時跳過此步驟；
c、將水泥和減水劑繼續(xù)加入水中，并攪拌制備成水泥凈漿；
d、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)泡劑時跳過此步驟；
e、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；
f、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；
g、養(yǎng)護并脫模；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1天后脫模；有時，為了縮短脫模時間，增加模具的利用率，采用溫度為40～60℃的濕熱蒸汽進行快速養(yǎng)護后脫模；
h、將脫模后的材料坯繼續(xù)養(yǎng)護至齡期，使強度達到28天齡期要求。
為了制備出特定厚度的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，可以選擇在步驟f中，將混合料壓制成60～100mm的厚度；優(yōu)選壓制為80mm的厚度。還可以是通過下述步驟i實現(xiàn)：
i、將強度達到28天齡期要求的材料坯切割成厚度為60～100mm的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料。優(yōu)選的切割厚度為80mm。
實施例1
水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，由下述重量配比的原料制備而成：水泥100份，礦渣顆粒250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。
制備上述水泥基鐵路聲屏障吸聲材料的方法：
a、按重量配比稱取所需的水泥、礦渣顆粒、水和減水劑；當(dāng)?shù)V渣顆粒含水時，將其換算成干燥狀態(tài)的質(zhì)量再稱重，并將所含水分計入作為原料的水中；
c、將水泥和減水劑加入水中，攪拌制備成水泥凈漿；
e、向水泥凈漿中添加礦渣顆粒并攪拌120s，制成半干狀態(tài)的混合料；
f、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；
g、在溫度為20℃、相對濕度90％的條件下養(yǎng)護1天后脫模；
h、將脫模后的材料坯繼續(xù)養(yǎng)護至齡期，使強度達到28天齡期要求；
i、將強度達到28天齡期要求的材料坯切割成厚度為80mm的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料。
上述組份按以上制備方法制得的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，測得其性能如下：28天抗壓強度為11.8MPa，表觀密度為1200kg/m3；250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)(駐波管法測試，下同)為0.721，500Hz～1000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.802，降噪系數(shù)為0.70。
實施例2
水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，由下述重量配比的原料制備而成：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0份，纖維0份。
制備上述水泥基鐵路聲屏障吸聲材料的方法：
a、按上述重量配比稱取所需的水泥、礦渣顆粒、膨脹珍珠巖顆粒、水和減水劑；當(dāng)?shù)V渣顆粒和/或膨脹珍珠巖顆粒含水時，換算成干燥狀態(tài)的質(zhì)量再稱重，并將所含水分計入作為原料的水中；
c、將水泥和減水劑加入水中，并攪拌制備成水泥凈漿；
e、向水泥凈漿中添加礦渣顆粒和膨脹珍珠巖顆粒并攪拌120s，制成半干狀態(tài)的混合料；
f、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；
g、在溫度為20℃、相對濕度90％的條件下養(yǎng)護1天后脫模；
h、將脫模后的材料坯繼續(xù)養(yǎng)護至齡期，使其強度達到28天齡期要求；
i、將強度達到28天齡期要求的材料坯切割成厚度為80mm的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料。
上述組份按以上制備方法制得的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，測得其性能如下：28天抗壓強度為9.2MPa，表觀密度為1020kg/m3；250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.706，500Hz～1000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.775，降噪系數(shù)為0.70。
實施例3
水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，由下述重量配比的原料制備而成：水泥100份，礦渣顆粒180份，膨脹珍珠巖顆粒40份，水45份，減水劑4份，發(fā)泡劑0份，纖維0份。
制備方法同實施例2，按上述組份制得的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，測得其性能如下：28天抗壓強度為7.4MPa，表觀密度為950kg/m3；250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.718，500Hz～1000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.798，降噪系數(shù)為0.71。
實施例4
水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，由下述重量配比的原料制備而成：水泥100份，礦渣顆粒200份，膨脹珍珠巖顆粒30份，水50份，減水劑3份，發(fā)泡劑0份，纖維0份。
制備方法同實施例2，按上述組份制得的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，測得其性能如下：28天抗壓強度為7.8MPa，表觀密度為940kg/m3；250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.734，500Hz～1000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.824，降噪系數(shù)為0.73。
實施例5
水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，由下述重量配比的原料制備而成：水泥100份，礦渣顆粒210份，膨脹珍珠巖顆粒20份，水55份，減水劑2份，發(fā)泡劑0份，纖維0份。
制備方法同實施例2，按上述組份制得的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，測得其性能如下：28天抗壓強度為7.4MPa，表觀密度為980kg/m3；250Hz～2000Hz平均吸聲系數(shù)為0.727，500Hz～1000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.807，降噪系數(shù)為0.72。
實施例6
水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，由下述重量配比的原料制備而成：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。
制備上述水泥基鐵路聲屏障吸聲材料的方法：
a、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；當(dāng)?shù)V渣顆粒和/或膨脹珍珠巖顆粒含水時，換算成干燥狀態(tài)的質(zhì)量再稱重，并將所含水分計入作為原料的水中；
b、將纖維加入水中并用機械快速攪拌60s；
c、將水泥和減水劑繼續(xù)加入水中，并攪拌制備成水泥凈漿；
d、向水泥凈漿中添加發(fā)泡劑并持續(xù)攪拌；
e、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120s，制成半干狀態(tài)的混合料；
f、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；
g、在溫度為20℃、相對濕度90％的條件下養(yǎng)護1天后脫模；
h、將脫模后的材料坯繼續(xù)養(yǎng)護至齡期，使強度達到28天齡期要求；
i、將強度達到28天齡期要求的材料坯切割成厚度為80mm的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料。
上述組份按以上制備方法制得的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，測得其性能如下：28天抗壓強度為8.3MPa，表觀密度為1010kg/m3；250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.728，500Hz～1000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.794，降噪系數(shù)為0.72。
實施例7
水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，由下述重量配比的原料制備而成：水泥100份，礦渣顆粒180份，膨脹珍珠巖顆粒40份，水45份，減水劑4份，發(fā)泡劑1份，纖維0.4份。
制備方法同實施例6，按上述組份制得的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，測得其性能如下：28天抗壓強度為6.8MPa，表觀密度為920kg/m3；250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.742，500Hz～1000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.812，降噪系數(shù)為0.73。
實施例8
水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，由下述重量配比的原料制備而成：水泥100份，礦渣顆粒195份，膨脹珍珠巖顆粒25份，水45份，減水劑4份，發(fā)泡劑2份，纖維0.4份。
制備方法同實施例6，按上述組份制得的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，測得其性能如下：28天抗壓強度為7.9MPa，表觀密度為940kg/m3；250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.747，500Hz～1000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.826，降噪系數(shù)為0.74。
實施例9
水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，由下述重量配比的原料制備而成：水泥100份，礦渣顆粒220份，膨脹珍珠巖顆粒30份，水45份，減水劑4份，發(fā)泡劑1.5份，纖維0.3份。
制備方法同實施例6，按上述組份制得的水泥基鐵路聲屏障吸聲材料，測得其性能如下：28天抗壓強度為7.0MPa，表觀密度為930kg/m3；250Hz～2000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.740，500Hz～1000Hz的平均吸聲系數(shù)為0.831，降噪系數(shù)為0.73。