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E=1-(1)E0其中:E为材料本身吸收的声能;E;E0。吸声材料和吸声结构吸声性能的好坏,该值越大,吸声性能就越好。图1驻波管结构示意图Fig.1Configurationdrawingofthestandingwaveacousticabsorbingcoefficienttestingmeter1/doc/cbd06ffe700abb68a982fbd0.html2testingpipe;22track;32pinger;42testinginstrument2.4力学性能的测试按照GB/T1767121999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)测试样品的抗压强度、抗折强度。所用拌和水为自来水并控制水温为(201)。样品24h拆模后用保鲜膜包裹在标准养护条件下进行养护,测试28d的抗压强度和抗折强度。3结果与讨论3.1胶凝材料的掺量对材料性能的影响3.1.1胶凝材料的掺量对吸声性能的影响要想提高强度,增加胶凝材料用量是一条简便途径。但是为了尽量减少对颗粒间相互连通孔隙以及颗粒表面孔洞的堵塞,不影响多孔材料的孔隙结构以及颗粒本身空腔共振吸声结构的吸声作用,必须限制胶凝材料的掺3量。实验中分别添加了25%、30%、35%胶凝材料,分析其对吸声性能的影响,结果如图2所示。从图2可以看出,随着胶凝材料用量的增加,材料图2胶凝材料的含量对材料吸声性能的影响Fig.2Effectofcementonsoundabsorbingmaterial第4期曾令可等:抛光砖废料制备吸音材料901的吸声性能在逐渐的降低。这是因为水泥用量的增加,材料内部空隙被胶凝材料所占据,从而造成空隙率的降低,影响到材料的吸声性能。但是胶凝材料用量减少又会降低材料的强度。3.1.2胶凝材料的掺量对力学性能的影响4轻骨料混凝土的强度取决于水泥浆体、陶粒强度、水泥与陶粒的粘接力。水泥作为胶凝材料,其含量的高低直接影响到试样的强度,容重的大小及粘结程度。当水泥用量少,此时水泥仅能部分包裹或不能包裹陶粒,不足以填充颗粒之间的空隙,这时的混合料因粘聚性差而呈松散状态,水泥浆体结构不完整,呈开放式,试样的强度比较低。随着水泥用量的增加,混合物内水泥浆体结构逐渐完善,孔径及孔隙率均降低,密度不断增大,试样的强/doc/cbd06ffe700abb68a982fbd0.html度也在逐渐增加。由于空隙率的降低从而导致材料吸声性能的降低。实验中我们分别采用了25%30%35%的胶凝材料,28d抗压抗折强度测试结果如图3所示。28d强度影响Fig.3ofcementcontentonsoundabsorbingmaterialstrengthof28d从图3,材料的抗折、抗压强度都在逐渐增加,但是材料强度在增加的同时,由前面吸声性能影响因素分析中可以看出吸声性能在逐渐的降低,因此水泥的用量是有一定限制的,结合前面吸声材料的吸声性能测试结果,当水泥用量控制在30%的时候为最佳。3.2发泡剂用量对材料性能的影响3.2.1发泡剂用量对吸声性能的影响由图4可以看出,在同一配方下,当掺入不同的泡沫量时,所制备的多孔材料的内部孔结构是不一样的。当加入少量的泡沫时材料内部较为致密,气孔呈现封闭状态,孔隙率低;当泡沫添加量逐渐增加时,吸声材料的吸声效果有了非常明显的提高。吸声材料内部具有较好的气孔形貌,孔隙率高,并且气孔多为连通状。但是泡沫添加量并不是越多越好,实验中我们发现随着泡沫量的增加,材料的强度逐渐降低,并且容易发生塌陷现象。可见泡沫的添加量是有一定限度的,当泡沫量为60ml时为最佳。吸声系数随泡沫量增加逐渐提高的主要是由于孔隙率越高,孔隙的曲折度就越大,内部通道越复杂。当声音进入后,发生漫反射和折射,并且孔隙中的空气随之而振动,由于孔隙壁的摩擦及空气粘滞阻力等而使得相当一部分声能转化为热能而被耗散5。902人工晶体学报第36卷3.2.2发泡剂用量对力学性能的影响泡沫掺量对陶粒混凝土的气孔结构和强度是有影响作用的。在陶粒混凝土中掺入泡沫,可以大大改善6陶粒混凝土的和易性,改善混凝土的孔结构,从而对强度产生影响。把适量泡沫掺入陶粒混凝土中,由于泡沫在混凝土浇注和成型过程中如同轴承一样起到润滑作用,能有效地改善因陶粒吸水引起的和易性不良状态,使混凝土中产生许多微/doc/cbd06ffe700abb68a982fbd0.html小的圆孔取代了较粗大、形状不规则的孔隙,孔的平均半径降低。在吸音材料的制备过程中,为了提高材料的吸声性能需要添加大量的泡沫,但是添加量过大时强度就会降低到很小的程度,因此泡沫添加量是有一个极限的。实验中我们分别测试了40ml、60ml、80ml泡沫对强度的影响,结果见图5。如图5所示,随着泡沫添加量的增加,材料的强度在逐渐降低,结合前面材料的吸声性能的测试分析,当泡沫添加量为60ml时,材料的性能最好。3.3材料厚度对吸声性能的影响根据多孔材料吸声机理的瑞利模型可知,增加材料的厚度可以增加材料的声阻抗,因此,厚度对吸声性7能的影响是比较大的。图6为同样配方不同厚度试样的材料吸声特性曲线。由图6可以看出,当厚度增加时,虽然在6301000Hz,材料的整体吸声性能是逐步提高的。,进入孔隙的声波经过的孔隙通道也越长,。3.4表面形态对吸声性能的影响吸声材料的表面结构形态,也会对其吸声性能产生一定的影响作用。本研究中对吸声材料的表面进行处理形成截去尖端的吸声尖劈结构(见图7),然后与平面结构的吸声材料进行比较,测试结果如图8所示。由图8可以看出,经过表面处理后的试样,其整体吸声性能与未处理前比较有了一定的提高。对试样进行表面处理可以减少流阻,增加有效吸声表面面积,使材料暴露于声场中的面积增大,有更多的入射声波直接8进入材料内部,从而吸声更多更有效。3.5背后空腔对吸声性能的影响在多孔吸声材料背后留出空腔,能够有效地提高中低频的吸声效果,关于这种机理,许多学者都是用空9腔共振吸声结构的吸声原理来解释。该种空腔与用同样材料填满的效果近似,一般材料的吸声能力越图8不同表面形态对材料吸声性能的影响Fig.8Effectofsurfac/doc/cbd06ffe700abb68a982fbd0.htmleconfigurationonsoundabsorbingcoefficient第4期曾令可等:抛光砖废料制备吸音材料903强,该空腔产生的吸声增强作用也就越大,吸声系数随着空气层厚度的增加而增加,但增加到一定值后就不明显了。为此我们研究了当其背后空腔分别为0、20、50mm时,对材料吸声特性的影响,如图9所示。由图9可以看出,随着材料背后空腔厚度的增加,吸声材料整体吸声性能向低频阶段移动,但是在5001000Hz之间,其吸声效果有一定的降低,高频阶段基本没有什么影响。在材料背后设置一定的空腔,当声波第一次经过多孔材料,强度减弱、声压级降低,到达刚性隔声墙、板后被反射,再一次经过多孔材料并被二次吸收,再加上空腔共振吸声结构的作用机理,从而提高了吸声性能。图9背后空气层对材料吸声性能的影响Fig.9Effectofairlayeronsound4结论(1)随着胶凝材料用量的增加,absorbing加,但是吸声性能逐渐降低,(2)随着发泡剂用量的增加,材料的整体吸声性能逐渐增加,特别是在400Hz之后,因此发泡剂用量应控制在一定范围内;(3)6301000Hz范围内的吸声系数有所波动,材料的整体吸声性能是逐步提高的;(4)对试样进行表面处理可以减少流阻,增加有效吸声表面面积,使材料暴露于声场中的面积增大,有更多的入射声波直接进入材料内部,有利于提高材料的吸声效果;(5)材料背后空腔的变化也会对材料的吸声性能产生一定的影响作用,随着背后空腔厚度的增加,材料的吸声系数逐渐增加。参考文献1张守梅.环保吸声材料的发展动态及展望J.陶瓷学报,2002,(1):56261.2侯来广,曾令可,金雪莉,等,利用抛光砖废料制备包裹型免烧陶粒的研究J.新型建筑材料,20/doc/cbd06ffe700abb68a982fbd0.html06,(8):72274.3MABao2guo,ZHUHong2bo.DevelopmentofaHighSoundAbsorptionMaterialCEMCOMJ.JournalofWuhanUniversityofTechnology2Mater.Sci.Ed.,2002,4(17):528.4钱觉时