建筑外墙吸声保温材料试验研究

建筑外墙吸声保温材料试验研究建筑外墙吸声保温材料试验研究 1建筑外墙吸声保温材料试验研究孟波 同济大学材料科学与工程 学院 上海摘要城市的噪声问题越来越严重 在建筑外墙借助国家 推行的建筑节能政策 对目前广泛采用的外墙外保温材料开发其吸 声性 能够便利地 低成本地实现保温和降噪的双重作用 本研究选用聚苯胶粉颗粒保温体系为基础 采用半干料压缩成型工 艺 形成多孔性吸声结构 利用特殊成型技术形成吸声尖劈和空腔 共振吸声结构 获得较好的吸声降噪性能 另外采用纤维增强等技术提高材料的抗压 抗折强度 通过一系列的试验研究 最终获得同时具有保温和吸声作用的新型 节能环保材料 关键词保温 吸声 聚苯胶粉颗粒 多孔性吸声结构随着经济和社 会的飞速发展 各国工业化进程不断加快源需求量以每年2 的比率 增长 而这些能源大约有耗连同围护结构材料生产能耗已占到全国 能源消耗总量的推进 建筑能耗在社会商品能源总消费量中所占的 比例也将持续增加越工业 交通运输业等行业位居能耗的首位 方 面 噪声污染是现代社会四大公害之一 越是在人口密集的程度越加严 重 成为环境治理过程中倍受关注的热点问题之一差而声反射性强 噪声不断被反射和折射 增加了影响范围和时间模的吸声构造 但其投入巨大 目前尚不具有可行性究提供了社会需求和实用价值 的可能性 1 本文对目前广泛采用的外墙外保温材料通过材料种类与配合比选择 和制备工艺改进开发其吸声性 使其能够便利地 低成本地实现保 温和降噪的双重作用社会和经济效益 一 实验方法与材料选择试验选用聚苯胶粉颗粒为基础 采用半干 料压缩成型工艺特殊成型技术形成吸声尖劈和空腔共振吸声结构等 复合空腔共振吸声结构 3 胶粉聚苯颗粒保温材料是一种具有优良墙体保温性能的新型有机复 合材料 相对于我国传统的无机类保温材料 硬质微孔结构的膨胀 珍珠岩 膨胀蛭石及泡沫玻璃等 而言 有机类保温材料具有吸湿 性小 容重轻 导热系数低 价格便宜等优点 综合性能比较并考虑到原材料的价格以及市场供应量等因素 本研 究选择回收的废旧自熄型聚苯乙烯经直接破碎得到聚苯乙烯颗粒作 为保温骨料 其导热系数 0 041W m K 憎水率 95 粒径0 5 5mm 堆积密度15 84kg m3 3 由于聚苯颗粒是由废料生产 因此应用聚苯颗粒还可以起到环保的 作用 吸声尖劈是最常用的强吸声结构 它能在相当低的频率以上都产生 极高的吸声系数 可高达0 99以上 而空腔共振吸声结构对一定范围的低频率声吸收能力较强 也可用 来提高对低频声的吸收 本研究在水泥浆中采用蒸汽养护使聚苯颗粒气泡开孔 这样水泥在 发挥胶结材作用的同时又复合产生空腔共振吸声结构 纤维增强是近几年普遍采用的 比较有效的混凝土增强技术 它可 以明显提高制品的抗折强度 同时对抗压强度也有改善 另外 因为硫铝酸盐的早强和低碱度 其可以快速地2脱模和减少玻 璃纤维对其的腐蚀 4 故采用快硬硫铝酸盐水泥加快脱模速度 提 高生产效率和避免普通硅酸盐水泥对玻璃纤维的腐蚀作用 在经验和初试的基础上 首先采用水泥砂浆搅拌机将配好的砂浆进 行搅拌 将拌好的砂浆用三联试模等模具将试块压制成各种合适的 样式 然后采用电荷自动水泥抗折抗压强度测试器测定这些试块的 强度 再用驻波管仪器设备 CD DR3030A导热系数测定仪等仪器来测定其吸声系数和导热系数 最后 再根据这些数据进行调整选出最好的配合方案 分析结果和影响因 素 确定改进措施 我们所设计的吸声保温材料的性能指标为保温系数 0 08W m K 吸声系数 0 2 抗压强度 1Mpa 抗折强度 0 4MPa 同时 为了保证其具有防水性 使用Tego swinHe328型憎水剂 根据一定的比例与水混合 然后涂抹到已做好 的试块表面 通过在上面滴水来观察憎水剂的效果 二 实验结果和分析 一 强度测定强度试验中 将做好的三联模 具进行拆模 每个模具含三个分开的试块 将它们分别进行抗压强 度和抗折强度的测试 结果表明在水灰比不变 骨料等其他原料的 含量相等时 水泥用量越多 其承载力越大 水泥试块的强度与其制作过程和配合比也有着很大的关系 即当水泥中水太多或太少 或者水泥中的骨料没有搅匀都会影响水 泥的强度 所以拌合过程也是十分重要的 同时 针对相同水泥量的试块 来比较纤维和乳胶粉对于抗折和抗 压强度的影响 发现当水泥量适当时 加入纤维 乳胶粉对于强度有 着较好的影响 试验试样的强度性能都能满足指标要求 当水泥量过多时 其对于水泥试块的强度效果不够明显 或者显现 负面的影响 另外 随着水泥试块容重的增加 单位体积含料量增大到一定程度 后 纤维和乳胶粉在水泥颗粒层之间便不易均匀地分布 即在这个 区域内粘结力和强度不大相同 这样当受到载荷时 这种粘接力和 强度的不均匀分布可能就会造成过早开裂 二 导热系数的测定借助导热系数仪 分别对试块的左右两面的 导热系数进行测试 试验结果表明 当试块的容重大致在4000 6000N m3这个范围内时基 本能满足保温系数 0 08W m K 的行业要求 并且分析数据可知 随着水泥量的增加 水泥试块的导热系数增加 其保温性下降 分析其中原因 由于水泥量在单位体积内增加 水泥试块中的孔隙 率减小 而空气导热系数 为0 024W m K 其是热的不良导体 因此孔隙率高有利于试块的保温作用 因此当水泥的含量过多影响到孔隙率时 其导热系数就会受到负面 的影响 三 吸声系数的测定结果工程上常取 125 250 500 1000 2000赫兹等五个频率的吸声系数表示材料的吸声性能 本试验采用驻波法测定试块在一定频率时的吸声系数 可做出如下分析1 水泥试块经养护之后 试块的吸声能力可得到明 显提高 2 250Hz和500Hz和2000Hz中 首先随着水泥用量和容重的增加 试 块的吸声系数逐渐提高 而当达到一定值时 其吸声系数又有下降 的趋势 3 125Hz和1000Hz中 水泥试块的吸声系数却随着水泥用量和容重 的增加而上下波动 4 本试验中 水泥砂浆的容重一般控制在4000 7000N m3之间时 其吸声性能较好 5 影响材料的吸声系数的因素还有很多 例如测试环境 材料的孔 隙率以及内部的结构等等 因此还需要做大量系统的试验分析 3 四 防水试验在防水性的实验中 我们按16的比例将憎水剂与水 进行混合 比较憎水剂的效果 试验发现 不涂抹憎水剂的试块上的水很快地下渗 而涂抹憎水剂 的试块上的水长时间保持在试块表面不下渗 因此 可以得出防水剂对于水泥试块中保温和吸声空隙具有保护作 用 三 结论1 在不影响水泥砂浆保温性和吸声性的情况下 可适当增 大水泥的用量 控制合适的水灰比及加强拌合 同时使用纤维增强等手段来增加其抗折和抗压强度是有效的 2 本试验中 水泥砂浆的容重一般控制在4000 6000N m3之间时 其吸声性能和保温性能较好 并且在不影响吸声性能的基础上 应 在这个范围内尽量降低其容重 这样子可以适当地增加其保温性能 而且通过蒸汽养护 可以提高其吸声性能 3 憎水剂对于水泥试块的防水作用有着明显的效果 因此可将憎水 剂涂抹到保温材料的表面来增加其防水效果 参考文献 1 马保国