橡胶混凝土砌块消声隔热性能的探究

序号： 编码： 第十一届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛华南农业大学选拔赛作品申报书 作品名称： 橡胶混凝土砌块消声隔热性能的探究 所在学院： 水利与土木工程学院 申报者姓名 （集体名称）： 高裕鸿 邓建波 曾锦辉 黄翰琦 类别：自然科学类学术论文哲学社会科学类社会调查报告和学术论文科技发明制作A类科技发明制作B类A2申报者情况（集体项目）说明：1.必须由申报者本人按要求填写； 2.申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列； 3.本表中的学籍管理部门签章视为对申报者情况的确认。申报者代表情况姓名高裕鸿性别男出生年月1988.9学院水利与土木工程系别、专业、年级07级水利水电工程学历本科学制全日制入学时间2007.9.5作品名称橡胶混凝土砌块消声隔热性能的探究毕业论文题目通讯地址华南农业大学华山区4栋304邮政编码510642办公电话常住地通讯地址华南农业大学华山区4栋304邮政编码510642住宅电话其他作者情况姓 名性别年龄学历所在单位邓建波男20本科华南农业大学曾锦辉男20本科华南农业大学黄翰琦男20本科华南农业大学资格认定学院学籍管理部门意见以上作者是否为2009年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍本科生、硕士研究生或博士研究生。是 否 （学院盖章）年 月 日院、系负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果。是 否负责人签名：年 月 日B1申报作品情况（自然科学类学术论文）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；3作品分类请按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写；4硕士研究生、博士研究生作品不在此列。作品全称 橡胶混凝土空心砌块最佳配合比的探究作品分类（ A ）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品撰写的目的和基本思路绿色环保已经成为21世纪人类社会的一个重要主题，自从“绿色混凝土”的提出，人们就一直在探索，而我们的课题就是关于橡胶混凝土砌块在消声和隔热方面的效果，因为降低噪声和减少能耗与我们的生活密切相关，而且具有深远的意义。我们通过理论分析和实验测试，用交叉实验法以不同的配合比进行实验，对其抗压强度、抗折强度、消声效果和隔热效果进行测定，从而确定出能够得到推广的橡胶混凝土砌块，让它能够应用到更多的建筑环境。基本思路：提出课题设计试验分析试验数据得出结论探究其可行性与应用前景。作品的科学性、先进性及独特之处1、充分利用了废旧轮胎生产及其他来源的橡胶粉作骨料，实现资源的循环利用，体现了环保的理念；2、橡胶混凝土砌块具有隔热、消声的效果;3、生产成本低，应用前景大。作品的实际应用价值和现实意义目前城市建筑行业蓬勃发展，为此寻找一种优质高性能的墙体材料势在必行，橡胶混凝土砌块的抗折强度，抗压强度已经达到非承重墙体材料的标准。橡胶混凝土砌块应用可分三个方面：1、防止噪音污染；2、隔热性能好，可改善室内温度，节约能耗；3、砌块强度高，质量轻，适用于高层建筑。面对城市化的发展，秉承生态文明的理念，橡胶混凝土制成的砌块将具有广阔的应用前景。学术论文文摘摘要：绿色环保已经成为21世纪人类社会的一个重要主题，各行各业都在朝着这个方向发展，建筑也也是如此，自从“绿色混凝土”的提出，人们就一直在探索，而我们的课题就是关于橡胶混凝土砌块在消声和隔热方面的效果，因为降低噪声和减少能耗与我们的生活密切相关，而且具有深远的意义。我们通过理论分析和实验测试，用交叉实验法以不同的配合比进行实验，对其抗压强度、抗折强度、消声效果和隔热效果进行测定，从而确定出能够得到推广的橡胶混凝土砌块，让它能够应用到更多的建筑环境。关键词：橡胶混凝土 消声 隔热 绿色环保背景引言：1998年吴中伟院士首次提出“绿色高性能混凝土”的概念，其绿色涵义可概括为：节约资源、能源；不破坏环境，更应有利于环境；可持续发展，保证人类后代能健康、幸福地生存下去。21世纪初，我国居民汽车拥有量大幅度上升，大量的废旧轮胎产生，据统计，2006年产生超过1亿条，而目前只有50左右得到合理的回收和利用。面对这样一个庞大的数字，首先想到的或许是污染的严重，但假如我们利用得当，那它就变废为宝，为我们带来一笔巨大的财富，同时还解决了环境污染的问题。因此，怎样利用这些废旧轮胎就是问题的关键。就现状而言，橡胶混凝土已经开始得到应用，主要是应用在一些高速公路，但我们希望它能够得到更加广泛的应用，实现它的最大化贡献。我们的课题就是针对橡胶混凝土的特殊性能，探究橡胶混凝土砌块在不同配合比下的力学、声学与热学性质，从而得出影响其各方面性能的主要因素，希望能为推广橡胶混凝土空心砌块提供一些参考价值，特别是在建筑消声和保温节能方面。作品在何时、何地、何种机构举行的会议上或报刊上发表及所获奖励鉴定结果请提供对于理解、审查、评价所申报作品具有参考价值的现有技术及技术文献的检索目录公路隧道路面橡胶轻骨料混凝土制备试验研究（混泥土2008年第7期）废旧橡胶混凝土力学及抗冲耐磨性能试验研究（混凝土2008年第2期）建筑垃圾中不同组成材料对混凝土向能的影响（混凝土2008年第6期）橡胶混凝土性能试验的研究（混凝土2007年第9期）橡胶混凝土脆性试验研究（混凝土2007年第2期）橡胶集料水泥砂浆和混泥土性能研究（混凝土2006年第6期）橡胶集料混凝土的试验研究及工程应用（混凝土2006年第7期）橡胶混凝土研究进展综述（混凝土2006年第4期）橡胶混凝土阻尼比的初步探究（混凝土2005年第11期）橡胶混凝土性能的初步探究（混凝土2004年第12期）阻抗管中吸声系数的传递函数测量法 袁键 林胜 贺才春 （2006年2月噪声与振动控制第1期）申报材料清单（申报论文一篇，相关资料名称及数量）科研管理部门签章 年 月 日C.当前国内外同类课题研究水平概述说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。中国是从2004年开始对橡胶混凝土进行研究的，可以说2004年到2005年我们国家对橡胶混凝土的探索都还处于初步阶段，这段时间的主要对橡胶混凝土的性能，橡胶集料钢筋混凝土梁受弯性能，橡胶混凝土阻尼比做了初步试验研究。在这个阶段，虽然没有取得丰硕的果实但也为橡胶混凝土的研究打开了大门。2006年对橡胶混凝土的研究是具有里程碑意义的一年。在06年3月份发表了对橡胶混凝土氯离子渗透性研究的论文，在4月份，又发表了橡胶混凝土研究进展综述；从此橡胶混凝土研究的方向已经基本定下来，主要有六个方面：1. 橡胶混凝土的减震功能；2. 橡胶混凝土的受力机理；3. 橡胶混凝土的配合比优化设计；4. 综合材料性能（弹性模量，本构关系，阻尼性能，徐变性能，耐久性能）；5. 橡胶混凝土的工作性能；6. 在优化尺寸，橡胶掺量，水泥类型，化学和矿物掺和量，橡胶颗粒预处理方面。在6月份，发表了橡胶集料水泥砂浆和混凝土性能研究的论文。在7月份，发表了橡胶集料混凝土的试验研究及工程应用的论文，为橡胶混凝土的工程应用提供了三个方向。1、橡胶集料混凝土在路面工程的应用；2、橡胶混凝土在连续墙工程中的应用；3、橡胶混凝土在局部预应力的应用。2007年在2006年确定的研究方向的指导下，做了更深入的研究。在2月份，发表了橡胶混凝土试验研究的论文。4月份，发表了橡胶集料混凝土正截面抗裂性能研究的论文。6月份，发表了橡胶混凝土抗压强度与超声波速关系的试验研究。9月份发表了对橡胶混凝土性能试验的研究论文，对橡胶混凝土物理性能的橡胶混凝土的工作性，橡胶混凝土的表观密度，橡胶混凝土的弹性模量进行了研究，对橡胶混凝土力学性能的立方体抗压强度，劈裂抗拉强度，抗折强度，轴心抗压强度，极限应变，做了试验研究。此外，还对橡胶混凝土的耐久性能做了较深入的试验。2008年1月份，发表了橡胶改性页岩陶粒混凝土的耐磨性的论文。2月份，发表了橡胶混凝土力学及抗冲耐磨性能试验研究的论文。4月份，发表了橡胶混凝土抗冻性能的试验研究的论文。5月份，发表了废旧轮胎改性水泥基材料的试验研究的论文。7月份，发表了公路隧道路面橡胶轻骨料混能土制备试验研究的论文。 D.推荐者情况及对作品的说明说明：1由推荐者本人填写； 2推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关 领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体推荐亦可）； 3推荐者填写此部分，即视为同意推荐； 4推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者情况姓 名性别年龄职称工作单位通讯地址邮政编码单位电话住宅电话推荐者所在单位签章 （签章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价其它说明推荐者情况姓 名性别年龄职称工作单位通讯地址邮编单位电话住宅电话推荐者所在单位签章 签章日期 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价其它说明F参赛作品打印处摘要：绿色环保已经成为21世纪人类社会的一个重要主题，各行各业都在朝着这个方向发展，建筑也也是如此，自从“绿色混凝土”的提出，人们就一直在探索，而我们的课题就是关于橡胶混凝土砌块在消声和隔热方面的效果，因为降低噪声和减少能耗与我们的生活密切相关，而且具有深远的意义。我们通过理论分析和实验测试，用交叉实验法以不同的配合比进行实验，对其抗压强度、抗折强度、消声效果和隔热效果进行测定，从而确定出能够得到推广的橡胶混凝土砌块，让它能够应用到更多的建筑环境。关键词：橡胶混凝土 消声 隔热 绿色环保背景引言：1998年吴中伟院士首次提出“绿色高性能混凝土”的概念，其绿色涵义可概括为：节约资源、能源；不破坏环境，更应有利于环境；可持续发展，保证人类后代能健康、幸福地生存下去。21世纪初，我国居民汽车拥有量大幅度上升，大量的废旧轮胎产生，据统计，2006年产生超过1亿条，而目前只有50左右得到合理的回收和利用。面对这样一个庞大的数字，首先想到的或许是污染的严重，但假如我们利用得当，那它就变废为宝，为我们带来一笔巨大的财富，同时还解决了环境污染的问题。因此，怎样利用这些废旧轮胎就是问题的关键。就现状而言，橡胶混凝土已经开始得到应用，主要是应用在一些高速公路，但我们希望它能够得到更加广泛的应用，实现它的最大化贡献。我们的课题就是针对橡胶混凝土的特殊性能，结合砌块本身具有节能的特点，探究橡胶混凝土砌块在不同配合比下的力学、声学与热学性质，从而得出影响其各方面性能的主要因素，希望能为推广橡胶混凝土砌块提供一些参考价值，特别是在建筑消声和保温节能方面。试验材料：1 原材料：水泥（PO 32.3R） 细集料：天然中粗河沙 粗集料：碎石（1.531.5mm） 胶粉：（5，10，15，20目） 外加剂：O高强高效减水剂聚合物：羧基丁苯乳液2 试件规格：24012060 （mm）3试件配合比参照配置强度为28.23MPa的C20碎石混凝土配合比。以橡胶粉按砂的5%，10%，20%,30%,40%用量取代砂加入。 试件配合比 试件编号橡胶粉数目砂率%橡胶粉率%混凝土材料用量kg/m3混凝土的配合比橡胶粉水水泥砂石子水水泥砂橡胶粉石子K(0,0)380019529572611840.6612.46104.014K(5,5)536.11.936.3195295689.711840.6612.3380.1234.014K(5,10)534.23.872.6195295653.411840.6612.2150.2464.014K(5,20)532.35.7108.9195295617.111840.6612.0920.3694.014K(5,30)530.47.6145.2195295580.811840.6611.9690.4924.014K(5,40)528.59.5181.5195295544.511840.6611.8460.6154.014K(10,5)1036.11.936.3195295689.711840.6612.3380.12340.14K(10,10)1034.23.872.6195295653.411840.6612.2150.2464.014K(10,20)1032.35.7108.9195295617.111840.6612.0920.3694.014K(10,30)1030.47.6145.2195295580.811840.6611.9690.4924.014K(10,40)1028.59.5181.5195295544.511840.6611.8460.6154.014K(15,5)1536.11.936.3195295689.711840.6612.3380.1234.014K(15,10)1534.23.872.6195295653.411840.6612.2150.2464.014K(15,20)1532.35.7108.9195295617.111840.6612.0920.3694.014K(15,30)1530.47.6145.2195295580.811840.6611.9690.4924.014K(15,40)1528.59.5181.5195295544.511840.6611.8460.6154.014K(20,5)2036.11.936.3195295689.711840.6612.3380.1234.014K(20,10)2034.23.872.6195295653.411840.6612.2150.2464.014K(20,20)2032.35.7108.9195295617.111840.6612.0920.3694.014K(20,30)2030.47.6145.2195295580.811840.6611.1960.4924.0104K(20,40)2028.59.5181.5195295544.511840.6611.8460.6154.014K（0，0）为基准试件。其设计强度为28.38MPa，设计坍落度为3550mm,设计单位体积用料总重2400kg. k(x,y),x表示橡胶粉数目也表示取代砂百分比，水泥强度为32.5MPa砂采用细读模数未2.73.4的中粗砂石子粒径小于32mm.非基准试件加入外加剂1.8kg/m，聚合物5.08/m3.试验方法：1 橡胶粉处理：用1%的NaOH溶液浸泡30分钟，然后用清水洗净，晾晒至饱和面干。出去胶粉中的硬脂酸锌；2 拌合混凝土，测量其坍落度；3 入模，在震动台上密实成型，24小时后拆模，在室外养护。28天后测量试件的表观密度；4 测定试块的抗折强度；橡胶混凝土抗折强度试验(1)主要试验仪器设备混凝土抗折强度试验机等。试验机应能施加均匀、连续、速度可控的荷载，并带有能使二个相等荷载同时作用在试件跨度3分点处的抗折试验装置。(2) 试验步骤 试件从养护地点取出后应及时进行试验，将试件表面擦干净。 按图4-5装置试件，安装尺寸偏差不得大于1mm。试件的承压面应为试件成型时的侧面。支座及承压面与圆柱的接触面应平稳、均匀，否则应垫平。 施加荷载应保持均匀、连续。当混凝土强度等级C30时，加荷速度取每秒钟0.020.05MPa；混凝土强度等级C30且C60时，取每秒钟0.050.08MPa；混凝土强度等级C60时，取每秒钟0.080.10MPa。当试件接近破坏时，应停止调整试验机油门，直至试件破坏，然后记录破坏荷载及试件下边缘断裂的位置。(3) 试验结果 若试件下边缘断裂位置处于二个集中荷载作用线之间，则试件的抗折强度 按下式计算：（精确至0.1MPa）式中：ff 混凝土抗折强度，MPa；F试件破坏荷载，N；l 支座间跨度，mm；h试件截面高度，mm；b试件截面宽度，mm。 取三个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度值(精确至0.1MPa)。三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则取中间值。如最大值和最小值与中间值的差值均超过中间值的15%，则该组试件的试验结果无效。 三个试件中若有一个折断面位于两个集中荷载之外，则混凝土抗折强度值按另两个试件的试验结果计算。若这两个测值的差值不大于这两个测值的较小值的15%时，则该组试件的抗折强度值按这两个测值的平均值计算，否则该组试件的试验无效。若有两个试件的下边缘断裂位置均位于两个集中荷载作用线之外，则该组试件的试验结果无效。 当采用100100100mm非标准试件时，应乘以尺寸换算系数0.85。当混凝土强度等级C60时，宜采用标准试件；使用非标准试件时，尺寸换算系数应由试验确定。 试验数据记录及计算如下试表3 抗折强度试验数据试块编号试验日期实际龄期（d）试块尺寸（）计算跨度（）破坏荷重（kN）平均极限抗折强度（N2）折合标准试件强度（N2）达到设计强度（）长宽高单块平均结论5测定试块的抗压强度；本试验采用立方体试件，以同一龄期者为一组每组至少为三个同时制作并同样养护的混凝土试件。试件尺寸根据集料的最大粒径按试表1选取。试表1 试件尺寸及强度换算系数试件尺寸/mm集料最大粒径/mm抗压强度换算系数1001001000.9515015015012002002001.05(1) 主要仪器设备压力试验机等。(2) 抗压强度试验 试件自养护室取出后，随即擦干并量出其尺寸（精确至1mm），据以计算试件的受压面积A（单位为mm2）. 将试件安放在下承压板上，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件的中心应与试验机下压板中心对准。开动试验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使接触均衡。 加压时，应连续而均匀地加荷，加荷速度应为：混凝土强度等级低于C30时，取0.30.5 MPa/s；混凝土强度等级大于C30时，取0.50.8 MPa/s。当试件接近破坏而迅速变形时，停止调整试验机油门，直至试件破坏。记录破坏荷载F（单位为N）。(3) 试验结果计算 混凝土立方体试件抗压强度fc,cu按下式计算（结果精确到0.1 MPa）：fc,cu=F/A 强度值的确定应符合下列规定：a. 三个试件测值的算数平均值作为该组试件的强度值（精确至0.1MPa）。b. 三个测定值中的最小值或最大值中有一个与中间值的差异超过中间值的15%，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值。c. 如最大和最小值与中间值的差均超过中间值的15%,则此组试件的试验结果无效。 混凝土强度等级小于C60时，用非标准试件测得到强度均应乘以尺寸换算系数，其值由试表1中可得。当混凝土强度等级C60时，宜采用标准试件；使用非标准试件时，尺寸换算系数应由试验确定。试表2 抗压强度试验数据试验组试件编号破坏荷载F/N抗压强度fc,cu/MPa平均值/MPa11-11-21-322-12-22-36测定试块的隔热性能；一，试件的保温性能的试验：由于建筑材料的保温性能可以用材料的导热系数来衡量，导热系数大的材料保温性能差，导热系数小的材料保温性能好。因此本试验通过测定试件的导热系数来反映材料的保温性能。（1）实验仪器：EH-型数字智能化热学综合实验仪，游标卡尺，手套或小毛巾。热导率测量实验装置加热圆盘C待测材料B散热铝盘A温度传感器引线加热引线（2）实验原理：当物体内部温度不均匀时，就有热量从高温向低温传递，用导热系数表示物体导热能力的强弱。本实验采用稳态平板法测量不良导体的导热系数。设在时间内通过面元传递的热量为，则传热速率为物体内的温度梯度。设样品B为一圆平板，半径为，厚度为，维持上、下平面的温度和恒定不变（侧面近似绝热），则稳态时通过样品的传热速率实验时，在稳定导热条件下（、恒定不变)，待测样品B盘的传热速率与铝盘A在稳定温度附近向周围环境的散热速率近似相等，即。由比热容的定义得铝盘的冷却曲线所以式中A盘的质量；A盘的比热，A盘的半径，A盘的厚度。可见，只要测出，利用上式就能算出导热系数。测出铝盘A的冷却曲线(如图所示)，过曲线上点作切线，其斜率即为散热盘A在时的自然冷却速率:（3）实验方法：1，测量A盘的厚度和试件的直径2。2，加热C盘，使C盘的温度升高并稳定在设定温度值附近的值上。3，观察散热盘A的温度变化，若每五分钟温度的变化，则可认为达到稳恒态，记下此时C和A盘的温度、。4，拿走试件（B盘），加热A盘至+5。5，让盘A通过表面直接向空气散热（自然冷却），每隔一分钟记录相应的温度值，直到盘A的温度低于约5。（4）数据记录：= = 时间/min12345678910温度/用公式：算出试件的导热系数。然后将记录下下表。试件编号K(0,0)K(5,y)K(x,5)导热系数7测定试块的消声性能。试件消声性能的试验：吸声系数是反映消声性能的的一个指标。本实验通过测量试件的吸声系数来衡量试件消声性能的好坏。（1） 实验仪器：驻波管测量吸声系数系统。（2） 实验原理： 传递函数测量法的理论基础是通过测试样品前两个传声器位置上的声压, 然后根据两个传声器的位置距离计算传递函数来确定法向人射声反射因数, 从而计算得到测试样品材料的法向人射吸声系数。人射声压pI和反射声压pR分别可写为式中：基准面（x=0）上pI的幅值：基准面上（x=0）pR的幅值复波数两个传声器位置上的声压p1和p2比分别为入射波的传递函数H1为式中：s是两个传声器之间的距离。类似地, 反射波的传递函数HR为 总声场的传递函数H12可由p1和p2比, 并注意到而得 改写上式，并使用H1和HR，得到 至此, 基准面(x=0)上声反射因数r, 可从测得的传递函数、距离s、l和波数k0而确定。那么就可计算得到法向人射吸声系数 同时还可以得到声阻抗率 式中： 空气的特性阻抗。(4) 数据记录：试件编号声波频率125 Hz250 Hz500 Hz1000 Hz2000 H