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烟台绍兴杭州宁波厂家:陶粒原材料和级配对水泥基陶粒轨道吸音板吸声性能的影响

日期:2018-09-28 / 文章来源:

绍兴杭州宁波厂家:陶粒原材料和级配对水泥基陶粒轨道吸音板吸声性能的影响
为了使城市轨道交通吸声材料国产化,以水泥、陶粒等为原料,制作了水泥基陶粒多孔无砟轨道吸音板。本文采用驻波管法测试不同原材料和级配的水泥基陶粒吸音板吸声系数,得出陶粒原材料和粒径对其吸声性能均有不同影响;对于轨道交通产生的低频噪音,不同粒径范围陶粒混合吸音板的吸声系数大于单一粒径范围陶粒吸音板。通过比对分析,总结归纳出轨道交通水泥基陶粒吸音板粒径的最优配比,为轨道交通吸音板的制作提供参考
随着城市轨道交通的发展,行车引起的振动和噪声对旅客以及附近的建筑物和居民产生较大的干扰,为了减振降噪,各国都在轨道结构方面采取了很多措施,如在轨道下采用弹性垫板、无机材料、铝纤维板、橡胶吸音板等[1-4],然而均因减振降噪效果不理想、耐久性差、造价过高等原因而无法大量推广使用[5]。因此,开发一种环保耐久、防水阻燃、有效保持吸音效果的全天候吸声材料迫在眉睫。水泥基陶粒多孔无砟轨道吸音板[6]是一种以陶粒为骨料,以高强度水泥为胶结材料,并添加聚酯纤维和外加剂复合而成的新型轨道吸声材料,具有吸音频率广、耐久性好、透水性强、防火、节能环保等诸多优点,非常适合应用于城市轨道交通。
本文研究了原材料和级配对水泥基陶粒多孔无砟轨道吸音板吸声性能的影响,提出了轨道交通吸音板最优陶粒级配。1陶粒与吸音板吸声性能陶粒可以采用黏土、页岩、城市生活垃圾等经造粒、焙烧而成,具有重度轻、强度高、保温防冻、抗震、抗腐蚀、环保等特性,其材料内部为细密蜂窝状微孔结构,颗粒之间形成连通的孔道,是很好的多孔吸声材料。
陶粒按其原材料不同,可以分为铝矾土陶粒、黏土陶粒、页岩陶粒、垃圾陶粒、煤矸石陶粒、生物污泥陶粒等。陶粒粒径一般为5~20mm,最大可达25mm,也有许多<5mm粒径的细颗粒,在生产中用筛分机将这部分细小颗粒筛分出来,习惯上称之为陶砂。选用不同原料、不同粒径的陶粒或陶砂,按照不同配比制成吸音板,对其吸声性能有较大影响。2试验研究根据《建筑吸声产品的吸声性能分级》(GB/T16731—1997)[7],采用驻波管法测试水泥基陶粒轨道吸音板的垂直入射吸声系数,以判断陶粒原材料和级配对水泥基陶粒多孔无砟轨道吸音板的吸声性能影响。驻波管为圆形截面长管筒,根据测试频率不同有20,50,100mm3种直径,直径20mm管测试5000~6300Hz频率,直径50mm管测试2500~4000Hz频率,直径100mm管测试200~2000Hz频率。轮轨噪声是铁道车辆运行时的主要噪声源,存在于2个主要的频谱区域,低频区以钢轨辐射噪声占主导地位,频率范围为250~1500Hz,高频区以车轮辐射噪声占主导地位,频率范围为2000~4000Hz。本文采用直径100mm的驻波管,主要测试吸音板对低频噪音的吸收能力。装入驻波管的试样如图1所示。
本次试验共制作3个试件,其材料配合比如表1所示。3个试件中陶粒的原材料和级配
不同粒径配合比陶粒对吸声系数的影响1#和3#试件为不同粒径的陶粒构成的陶粒混凝土试件,3#试件主要是0~4mm粒径的陶粒,而1#试件则掺加了30%的4~8mm粒径的陶粒,从二者的吸声系数特性曲线可以看出,频率≤400Hz时,3#试件吸声系数略高于1#试件,而随着频率从500Hz加大到2000Hz,1#试件的吸声系数基本高于3#试件,只是在1250Hz时,3#试件的吸声系数第2次达到了峰值,其吸声系数略高于1#试件。由以上分析可以看出,由不同粒径范围的陶粒配合制成的吸音板,其吸声效果较好,降噪系数较高,达到了0.50。因此,采用大部分0~4mm小粒径陶粒配合小部分4~8mm大粒径陶粒,可以达到较好的吸声、降噪效果。相同粒径范围陶粒组成的吸声材料,由于陶粒不能很好地补充相互之间的孔隙,声波进入后能顺畅通过,与孔壁的有效摩擦减小,因而能量损失较少,自然吸声效果就差[8-9]。
另外3#试件采用的陶粒粒径范围较小,陶粒之间的孔隙减小,声波很难进入试件,因而其吸声效果降低[10]。此外,1#试件掺入的淤泥陶粒也可能对吸声性能产生影响,有待于进一步试验研究。为了提高轨道吸音板的吸声性能,在水泥基陶粒轨道吸音板制作过程中,可以采用不同粒径陶粒混合制成轨道吸音板,例如大部分粒径5mm以内的陶砂和小部分粒径>5mm的陶粒,使中小粒径陶粒填充大粒径陶粒间孔隙,所形成的孔隙细小均匀,轨道噪音声波进入吸音板后,与孔隙壁发生多次非弹性碰撞,声波得到了充分的摩擦,经过多次反射和折射后,能量损失较多,从而提高轨道吸音板的吸声性能,更好地起到吸声降噪的作用
结语水泥基陶粒轨道吸音板吸声性能良好,与弹性垫片、无机材料吸音板相比,其吸水性、透水性、耐火极限及耐久性更优;与铝纤维板类吸声材料相比其造价更低,取材方便,可以在国内生产,从而实现轨道交通吸声材料国产化,具有广阔的应用前景