道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板及其製備方法

2023-09-23 15:02:40

專利名稱：：道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板及其製備方法
技術領域：
：本發明是一種道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板及其製備方法。屬於用於經空氣傳播的噪音吸收材料，特別涉及一種道路聲屏障專用的矽酸鹽水泥聚合物吸聲隔音板材。
背景技術：
：現代工業文明帶來了前所未有的噪聲幹擾，噪聲與水汙染、空氣汙染和垃圾並列為現代世界環境的四大公害。尤其是來自高速公路、高速鐵路、高架橋、地鐵、輕軌等車輛運行的噪聲不僅使人煩惱，幹擾睡眠，妨礙學習、工作和休息，影響人體健康，而且難以徹底消除。設立聲屏障是行之有效的措施之一。聲波傳播過程中遇到屏障時，一部分被反射，一部分被吸收，還有一部分被透射和繞射。隔聲型聲屏障的聲波反射係數大，透射係數很小，對道路外側的降噪效果較好，而道路內側噪聲則加大。吸聲型聲屏障通過其表面的高效吸聲材料吸收聲波，「吃掉」部分噪聲，可同時改善道路內外兩側的聲環境。因此，吸聲型聲屏障為本領域的主要發展方向。目前，聲屏障主要有木屑板、混凝土板、金屬板、珍珠巖板、玻璃鋼板等種類。其中，混凝土板製造簡單，成本較低。得到廣泛應用。但在用於道路聲屏障的板材性能方面還存在如下問題1.吸聲、隔聲性能不佳。2.水泥基聲屏障板產生返滷、泛霜。3.強度低，易變形。4.耐水性差。5.耐風化性能差，使用壽命短。
發明內容本發明的目的在於避免上述現有技術中的不足之處，而提供一種不返滷、不泛霜，強度高、不變形，耐水性好、抗風化，使用壽命長，吸聲隔音性能優異的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板及其製備方法。本發明的目的可以通過如下措施來達到本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板，其特徵在於①.吸聲板結構特徵外形為扁平狀長方體，吸聲板框架一次澆注成型，其中，底層封閉、面層多孔、中間夾層雙腔並填裝無機吸聲材料；②.材料特徵特徵①中所述之無機吸聲材料是巖棉或玻璃棉；吸聲板框架包括如下以重量份數計的原料組分MgO3540MgCl2.6H203844H3PO40.50.6Na2PO40·20·3減水分散劑NNO0.20.3FeSO4.7Η200.81.0有機聚合物乳液固含量40%1030活性SiO2改性劑1113增強纖維911矽鋁耐水結構改性劑0.40.6。水適量。本發明的吸聲板在保證其力學性能前題下，兼顧板材的面密度<80Kg/m2，吸聲板採用了外形為扁平狀長方體，吸聲板框架一次澆注成型，其中，底層封閉、面層多孔、中間夾層設計為雙腔，並填裝無機吸聲材料，通過採用吸聲材料優化內部吸聲結構是能顯著提高吸聲效果的。通過表層、底層和中間夾層三層結構，每層板的密度不一，使聲波阻抗發生變化，形成梯度，使聲波在每層的界面處的反射係數降低，相應提高各頻率的吸聲係數。通過吸聲板的孔結構的變化，也能起到聲波會傳導的混合消音的作用。吸聲板的機構特徵，起到了吸聲屏障的吸聲作用，經測試吸音係數(NPC)能達到0.7以上。傳統鎂水泥組成中，當MgO和MgCl2的反應量化關係失調就會產生返滷、泛霜的現象。所謂返滷是指MgCl2用量過剩，硬化後的鎂水泥製品中的殘存的氯化鎂吸收空氣或環境中的水份，表面產生潮溼，進而掛滿水珠連成一片形成流淌的現象。若MgO用量過剩，除損失強度和產生體積膨脹不安定外，還會產生無強度的表麵粉塵，這種現象即所謂的泛霜。返滷、泛霜是鎂水泥製品的重大質量缺陷，除影響外觀、汙染環境外，還會造成鎂水泥製品降低強度，防水性能差。本發明的吸聲板框架材料組分中的MgO以活性MgO含量為依據，以形成具有力學性能的5Mg(OH)2·MgCl2-SH2O的相結構為目的，確定MgO與MgCl2的反應量化關係，而且追蹤於隨著輕燒MgO粉的活性MgO含量的不同，隨時調整MgCl2(促凝劑)的用量，即所謂的動態科學組成配比，致使MgO與MgCl2能達到準確的量化反應關係，從而杜絕了返滷、泛霜現象。加入含活性SiO2的粉煤灰或矽灰，能使未反應且具有影響安定性的MgO形成穩定的難溶性的鹽，而且發生一系列的水化凝聚反應，形成類似滑石粉人造石的結構3Mg0+4Si02+8H20-3Mg0·4Si02·8H20含活性SiO2的粉煤灰、矽灰、具有火山灰的功能作用，能在鎂水泥水化熱(925J/g·MgO,30天的放熱量可達1387J/g·MgO)的作用下形成水合矽酸鈣凝膠，對提高增強度、防止變形極為有利。本發明的吸聲板框架原料組分中的活性SiO2改性劑，能減少體積收縮，增加穩定性，同時可減輕製品的重量(粉煤灰鬆散容重為600-700g/m3)。因此，組分中的粉煤灰或矽灰不僅起到了改變了Cl-O-Mg的結構，改善了功能，而且作為填充料，降低了本發明的矽鎂聚合物水泥高強吸聲材料的造價。本發明的吸聲板框架原料組分中的磷酸鹽的加入，顯著提高了其穩定性，耐久性。水泥的硬化體的結構物經X衍射儀測定，其結構式為5Mg0+MgCl2+8H20-5Mg(OH)2·MgCl2·8H20(簡稱5·1·8相)未經改性的5·1·8結構體呈現針棒狀結晶體，類似石膏結晶形態，在水中結晶體的穿插和粘附會被破壞，結晶體形貌如圖1所示，因此在水中的強度會不同程度的降低。加入磷酸鹽就能將針狀晶體改變成以葉片狀及膠凝狀、板塊狀的晶體(如圖2、3、4所示)形成晶體的重疊，穿插、連生構成空間結構網以提高5·1·8相的穩定性，同時也提高耐水性。本發明的吸聲板框架原料組分中的有機聚合物乳膠液和含氧化鋁、二氧化矽的矽鋁耐水結構改性劑及鐵鹽，三者複合的抗水添加劑。其中有機聚合物乳液除了聚合物本身的加入提高強度外，還具有堵塞毛細通道，改變孔結構，提高防水性能的作用，使本發明的吸收材料的吸水率降低80%，粘接強度提高1-4倍，延伸率提高2-3倍。本發明的吸聲板框架原料組分中的氧化鋁和鐵鹽、磷酸鹽，由於成份中含有P.S.Al等元素可形成穩定的四面體結構單位，可以致使晶體形成葉片狀重疊，穿插的網狀結構，從而提高相結構的穩定性，也提高了本發明的吸聲板的抗水性和耐久性。其中蒙脫土遇水能膨脹形成自身體積5倍的空間，在控制加量的前提下，能有效的改變鎂水泥的孔結構，有效的提高防水性能。鎂水泥組合物含水率過高是造成多餘水份蒸發的原因，而且又不可能等速、均勻的蒸發。引起的收縮不一致，會導致變形。本發明的吸聲板原料組分中，採用了減水性表面活性劑，達到組合物含水率降低，而流動合易性提高，可以減少因收縮不一致造成的吸聲板變形。本發明的吸聲板原料組分中，採用了多度面交增強的中鹼玻璃纖維和分散增強的短PP纖維及農作物秸杆或木屑纖維，共同對吸聲板增強和防裂、防變形處理，達到了理想的防變形效果。本發明的吸聲板的原料組分中的各組分的性能相互協調、相互補充、效果疊加，共同為本發明的吸聲板提供了優質材料技術支持。本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板，其特徵在於；①.吸聲板結構特徵中，所述之吸聲板採用雙腔，面層開有長條孔、孔間斷而不連通，中間夾層為開園孔的帶有凹凸型條形間隔的孔板。②.材料特徵吸聲板框架包括如下以重量份數計的原料組分MgO36.76MgCl2.6Η2041.70H3PO40.55Na2PO40.27減水分散劑NNO0.24FeSO4.7Η200.94有機聚合物乳液固含量40%20粉煤灰12.38增強纖維9.97膨潤土或蒙脫土0.5水適量。是申請人公開的優選的技術方案。本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板，原料組分中的聚合物乳液是聚丙烯酸酯乳液、環氧樹脂乳液、聚氨酯乳液、聚醋酸乙烯乳液中的一種。本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板，組分中的活性SiO2改性劑是粉煤灰或矽灰。本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板，組分中的增強纖維是鹼玻璃纖維、分散增強的短PP纖維、木屑纖維、農作物秸稈纖維中的任一種或其任意兩種以上組合。本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板，組分中的矽鋁結構改性劑是膨潤土、蒙脫土中的一種或二者組合。本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板的製備方法，其特徵在於包括如下步驟①.複合滷液的製備將按照配方經準確計量的MgCl26H20、H3P04、Na2P04、減水分散劑NN0、FeS04.7H20、有機聚合物乳液和適量水加入複合商液製備槽中，攪拌下使其完全溶解後，過濾，備用；②.料漿的製備將按照配方經準確計量的MgO、活性SiO2改性劑、增強纖維、矽鋁耐水結構改性劑加入步驟①製備好的複合滷液中，攪拌2030分鐘，形成漿料，備澆注用；③.澆注、固化成型按照常規混凝土澆注程序，將步驟②製備的漿料澆注到預先設計製造好的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板模具中，固化成型；④.脫膜、自然養護；⑤.中間夾層填裝無機吸聲材料；⑥.檢驗，合格後包裝入庫。本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲隔音板及其製備方法，相比現有技術有如下積極效果1.提供了一種不返滷、不泛霜，強度高、不變形，耐水性好、抗風化，使用壽命長，吸聲隔音性能優異的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲隔音板及其製備方法。2.強度高，不變形。3.優異的耐水性。4.耐風化性能好，使用壽命25年以上。圖1是未經改性的氯氧鎂水泥針狀5.1.8結晶態SEM照片圖2是本發明的吸聲板採用的矽鎂聚合物水泥膠凝狀5.1.8結晶形態SEM照片圖3是本發明的吸聲板採用的矽鎂聚合物水泥膠凝變形葉片狀5.1.8結晶形態SEM照片圖4是本發明的吸聲板採用的矽鎂聚合物水泥塊狀5.1.8結晶形態SEM照片圖5是本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板的剖面示意6是本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板的立體示意圖圖7是本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板的面層主視圖示意圖具體實施例方式本發明下面結合實施例作進一步詳述實施例1按照如下步驟製備本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板①複合滷液的製備將按照配方經準確計量的促凝劑MgCl26H2041.70重量份，H3PO40.55重量份，Na2PO40.27重量份，減水分散劑NNO0.24重量份、FeSO4.7H200.94重量份、聚丙烯酸酯乳液20重量份和適量水加入複合商液製備槽中，攪拌下使其完全溶解後，過濾，備用；②.料漿的製備將按照配方經準確計量的MgO36.76重量份，活性SiO2改性劑粉煤灰12.38重量份，增強纖維木屑纖維9.97重量份，矽鋁耐水結構改性劑膨潤土0.5重量份，順序加入步驟①製備好的複合滷液中，攪拌2030分鐘，形成漿料，備澆注用；③.澆注、固化成型按照常規混凝土澆注程序，將步驟②製備的漿料澆注到預先設計製造好的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板模具中，固化成型；④.脫膜、自然養護；⑤.中間夾層填裝巖棉或玻璃棉無機吸聲材料；⑥.檢驗，合格後包裝入庫。製備的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板達到如下技術指標號技術性能名稱技術指標備註GBJ47標準1平均吸聲係數NRC彡0.7符合GB/T23451-2009隔聲性能dBWiO符合GB175面密度Kg/m2^50GB/T7019~抗壓強度MPAWl符合GB15762標準^~抗動力衝擊^30J符合GB/T3122要求~~6抗衝擊性(次)符合GB/T23451-2009tableseeoriginaldocumentpage9實施例2實施例6按照實施例1的製備方法，按照表1的配方製備本發明的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板表1tableseeoriginaldocumentpage9tableseeoriginaldocumentpage10實施例2實施例6製備的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板均達到如下技術指標tableseeoriginaldocumentpage11權利要求一種道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板，其特徵在於①.吸聲板結構特徵外形為扁平狀長方體，吸聲板框架一次澆注成型，其中，底層封閉、面層多孔、中間夾層雙腔並填裝無機吸聲材料；②.材料特徵特徵①中所述之中間夾層填裝的無機吸聲材料是巖棉或玻璃棉；吸聲板框架包括如下以重量份數計的原料組分MgO35～40MgCl2.6H2O38～44H3PO40.5～0.6Na2PO40.2～0.3減水分散劑NNO0.2～0.3FeSO4.7H2O0.8～1.0有機聚合物乳液固含量40％10～30活性SiO2改性劑11～13增強纖維9～11矽鋁耐水結構改性劑0.4～0.6。水適量。2.根據權利要求1道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板，其特徵在於；①..吸聲板結構特徵中，所述之吸聲板採用雙腔，面層開有長條孔、孔間斷而不連通，中間夾層為開園孔的帶有凹凸型條形間隔的孔板。②.材料特徵吸聲板框架包括如下以重量份數計的原料組分MgO36.76MgCl2.6H2041.70H3PO40.55Na2PO40.27減水分散劑NNO0.24FeSO4.7H200.94有機聚合物乳液固含量40%20粉煤灰12.38增強纖維9.97膨潤土或蒙脫土0.5水適量。3.按照權利要求1的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板，其特徵在於原料組分中的聚合物乳液是聚丙烯酸酯乳液、環氧樹脂乳液、聚氨酯乳液、聚醋酸乙烯乳液中的一種。4.按照權利要求1的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板，其特徵在於原料組分中的活性SiO2改性劑是粉煤灰或矽灰。5.按照權利要求1的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板，其特徵在於原料組分中的增強纖維是鹼玻璃纖維、分散增強的短PP纖維、木屑纖維、農作物秸稈纖維中的任一種或其任意兩種以上組合。6.按照權利要求1的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板，其特徵在於原料組分中的矽鋁結構改性劑是膨潤土、蒙脫土中的一種或二者組合。7.—種權利要求1的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板的製備方法，其特徵在於包括如下步驟①複合滷液的製備將按照配方經準確計量的MgCl26H20、H3PO4,Na2PO4、減水分散劑NNO、FeSO4.7H20、有機聚合物乳液和適量水加入複合商液製備槽中，攪拌下使其完全溶解後，過濾，備用；②.料漿的製備將按照配方經準確計量的MgO、活性SiO2改性劑、增強纖維、矽鋁耐水結構改性劑加入步驟①製備好的複合滷液中，攪拌2030分鐘，形成漿料，備澆注用；③.澆注、固化成型按照常規混凝土澆注程序，將步驟②製備的漿料澆注到預先設計製造好的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板模具中，固化成型；④.脫膜、自然養護；⑤.中間夾層填裝無機吸聲材料；⑥.檢驗，合格後包裝入庫。全文摘要本發明是一種道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲板及其製備方法。屬於用於經空氣傳播的噪音吸收材料。外形為扁平狀長方體，吸聲板框架一次澆注成型，其中，底層封閉、面層多孔、中間夾層雙腔並填裝無機吸聲材料；吸聲板框架包括如下以重量份數計的原料組分MgO35～40，MgCl2.6H2O38～44，H3PO40.5～0.6，Na2PO40.2～0.3，減水分散劑NNO0.2～0.3，FeSO4.7H2O0.8～1.0，固含量40％的有機聚合物乳液10～30，活性SiO2改性劑11～13，增強纖維9～11，矽鋁耐水結構改性劑0.4～0.6，水適量。提供了一種不返滷、不泛霜，強度高、不變形，耐水性好、抗風化，使用壽命長，吸聲隔音性能優異的道路聲屏障專用矽鎂聚合物水泥吸聲隔音板及其製備方法。使用壽命25年以上。文檔編號E01F8/00GK101818484SQ20101017954公開日2010年9月1日申請日期2010年5月21日優先權日2010年5月21日發明者周士海,秦沂農,董哲申請人:淄博北辰金屬材料科技發展有限公司