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陶粒吸声材料的流阻与吸声性能相互关系研究

卜炬鹏  
【摘要】:随着轨道交通的大发展,其带来的噪声污染也引起了人们的注意,近年来开始使用陶粒混凝土吸声材料制品以治理这类污染,如陶粒混凝土地铁轨道吸音板,近轨吸声矮墙等。然而如何进一步提高陶粒混凝土吸声材料的吸声性能以使材料的利用率达到最大化成了这类产品升级的关键。文献表明,流阻是评价吸声材料吸声性能的重要参数之一,但是这种吸声材料的流阻和吸声性能之间的相互关系未见研究。本研究设计了测量陶粒混凝土材料流阻的仪器设备——流阻仪,用其测量陶粒吸声材料的流阻,通过大量试验数据研究流阻与吸声性能的相互关系,主要研究成果如下:(1)研制出操作简便、流量可控的流阻仪。该仪器由电动真空泵、高精度流量计、高灵敏度阀门、高分辨率压差表以及特制的试件平台组成,经F值检验法和t值检验法对测量数据进行可靠性分析,该设备的偶然误差和系统误差满足精度要求。(2)陶粒混凝土的流阻与其孔隙率直接相关,孔隙率越小,流阻越大;添加微细陶粒、乳胶粉、聚丙烯纤维和增加水灰比均会使得流阻率增大。其中,水灰比影响最为明显,添加乳胶粉的影响次之,其次为添加聚丙烯纤维;在陶粒吸声材料中添加微细陶粒组分影响最小,其流阻率由3545 Pa.s/m2升高12.5%至3990 Pa.s/m2。(3)陶粒骨料粒径对试件的流阻影响显著,其中,单一级配的试件随骨料粒径增大,流阻率降低;而混合级配试件的流阻率介于组成骨料的单一级配试件的之间。1~3mm陶粒试件的流阻率最大,3~5mm陶粒试件次之;5~8mm陶粒试件的流阻率最小;但是陶粒的吸声性能并不与其流阻率完全成负相关,三种陶粒按质量小粒径:中粒径:大粒径=6:14:44比例混合的试块吸声性能最好,其流阻率3029 Pa.s/m2,介于1~3mm陶粒试件与3~5mm陶粒试件之间,表明陶粒混凝土的吸声性能并不随着流阻的减小而减小,而是有一个最佳流阻率范围,低于或高于这个范围的都会降低陶粒吸声材料的吸声性能。(4)选取流阻率和平均吸声系数的试验数据,利用1stOpt软件的LM-UGO算法建立了拟合方程;根据拟合方程绘制的拟合曲线图表明,流阻率较低时,平均吸声系数随着流阻率的升高而升高,在流阻率为3095 Pa.s/m2时,达到平均吸声系数峰值47.48,峰值过后平均吸声系数随着流阻率的升高而降低;参数分析表明,LM-UGO算法对平均吸声系数的拟合取得了较好的结果;方程适用性检验表明,该拟合方程适用度高。


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