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石膏基吸声材料结构设计与性能调控

唐辉  
【摘要】: 在治理环境噪声污染中,利用吸声材料进行吸声降噪处理是一种重要的措施。要求使用的吸声材料不仅具有良好的高频吸声性能,还应该具有较好的中低频吸声性能,同时要考虑材料的力学性能、环保性以及廉价性。吸声材料已成为国内外相关领域的研究重点。 通过对各类吸声原材料与吸声结构的吸声机理分析,选择耐久性好、强度较高、价格低廉、具有较好中低频吸声性能的玻璃纤维-石膏体系作为吸声材料体系,探索吸声材料的组成与制备工艺。采用瑞利创立的经典吸声理论,通过声阻抗率的变化规律建立圆管吸声理论模型。充分利用理论成果更好地指导实验,而实验反过来可以对理论进行验证和修正。对多孔吸声材料的声学特性以及吸声机制进行了初步探讨。 材料制备中,利用高强石膏作为原料,内掺玻璃纤维,提高材料的吸声性能、抗折强度以及耐久性;采用硅酸盐水泥来增强石膏基吸声材料的抗水化性能和强度;利用发气技术形成多孔吸声材料所需要的孔形及合理的显微结构,采用柠檬酸控制材料的凝固时间,使发气速度与料浆的凝结速度相适应,以期形成适宜的多孔结构,同时给工程施工带来便利。通过对发气剂含量、玻璃纤维含量、水灰比等因素的控制,使材料内部形成相互连通、分布均匀的微孔,以期提高多孔性吸声材料的吸声性能。通过对材料的厚度、孔隙率、孔径大小等因素的研究,考察它们对材料吸声性能的影响程度。 采用驻波管法测试材料的垂直吸声系数。研究结果表明,石膏基复合吸声材料具有较好的中低频吸声性能,特别在125Hz~500Hz范围内吸声性能突出。材料在六个频率下的平均吸声系数为0.58,降噪系数达0.6,在125Hz下吸声系数高达0.3以上。当孔隙率在60%~70%、孔径大小在30μm~40μm时,材料具有较佳的吸声性能。玻璃纤维经过热、酸处理,使材料的强度提高20%。加入0.2%的柠檬酸可以延长石膏凝固时间。


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