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多孔吸声材料的制备

作　者: 徐传友
导　师: 张义顺
学　校: 河南理工大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 多孔吸声材料 膨胀珍珠岩 引气剂 吸声系数 空气动力学
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文论述了高速列车通过隧道时所产生的空气动力学效应及其危害,针对这一问题,提出了在隧道内壁铺设多孔吸声材料,减缓微压波的解决方案。论文利用瑞利创立的经典吸声理论,通过声阻抗率的变化规律建立了圆管吸声理论模型,并用理论成果指导实验,对多孔吸声材料的声学特性以及吸声机制进行了分析。在此基础上,选择耐久性好、价格低廉、具有较好吸声性能的膨胀珍珠岩作为原料来制备吸声材料,同时加入引气剂形成多孔吸声材料所需要的孔形及合理的显微结构,利用速凝剂来控制材料的凝固时间,使之形成适宜的多孔结构,给工程施工带来便利。通过对引气剂含量、膨胀珍珠岩含量等影响材料性能的重要因素的控制,使材料内部形成相互连通、分布均匀的微孔。通过对材料的厚度等因素进行研究,考察它们对材料吸声性能的影响程度,通过实验优化了吸声材料的制备工艺。论文采用正交实验设计研究了影响多孔吸声材料吸声性能的各因素,确定了相关因素的主次及材料的最佳配料组成。试验表明,膨胀珍珠岩对制品的吸声性能影响最大,粉体引气剂和液体引气剂次之,而厚度的影响最小。在基体材料的基础上,吸声材料的最佳配料组成为膨胀珍珠岩掺量为25%、液态引气剂掺量为0.5%、粉状引气剂掺量为0.5%、速凝剂掺量为5%。采用驻波管法测试材料的垂直吸声系数,研究结果表明,膨胀珍珠岩复合吸声材料具有较好的吸声性能,在六个频率下的平均吸声系数为0.59,可用于对材料性能有较高要求的铁路隧道。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-7
1 前言  7-17
  1.1 噪声  7-12
    1.1.1 噪声的物理量度  7-8
    1.1.2 噪声的主观评价采用的基本声学量  8-9
    1.1.3 噪声的评价标准  9-10
    1.1.4 噪声控制  10
    1.1.5 环境中的吸声、隔声与降噪  10-12
    1.1.6 高速铁路隧道噪声  12
  1.2 空气动力学效应  12-13
  1.3 微压波的主要减缓措施  13-14
  1.4 国内外的研究现状  14-15
  1.5 本文研究意义及内容  15
    1.5.1 研究意义  15
    1.5.2 研究内容  15
  1.6 创新点  15-17
2 多孔吸声材料的特征以及理论模型  17-28
  2.1 吸声材料  17-20
    2.1.1 多孔吸声材料的分类  18-20
  2.2 影响吸声材料性能的因素  20-22
    2.2.1 空气流阻  20-21
    2.2.2 孔隙率  21
    2.2.3 材料的厚度  21
    2.2.4 表观密度  21-22
    2.2.5 结构因子  22
    2.2.6 材料背后的空气层和饰面  22
  2.3 吸声理论模型  22-28
3 试验原料和试验方法  28-40
  3.1 膨胀珍珠岩  28
  3.2 水泥  28-30
    3.2.1 硅酸盐水泥  28-29
    3.2.2 CA50 铝酸盐水泥  29-30
  3.3 外加剂  30-33
    3.3.1 引气剂  31-32
    3.3.2 速凝剂  32
    3.3.3 减水剂  32-33
  3.4 实验方法  33-40
    3.4.1 吸声系数的测试  33-37
    3.4.2 力学性能的测试  37
    3.4.3 吸水率的测试  37-38
    3.4.4 流动度测试  38
    3.4.5 抗冻融试验  38-39
    3.4.6 SEM 测试  39-40
4 多孔吸声材料成型制备及影响因素  40-45
  4.1 成型制备工艺  40-43
    4.1.1 外加剂与水分加工艺  40-41
    4.1.2 外加剂与水混合工艺  41-43
  4.2 影响因素  43-45
    4.2.1 振动时间  43
    4.2.2 养护制度  43-45
5 各组分对吸声材料性能影响的试验研究  45-64
  5.1 珍珠岩对吸声材料性能的影响  45-48
    5.1.1 珍珠岩粒径对吸声材料性能的影响  45-46
    5.1.2 珍珠岩掺量对吸声材料性能的影响  46-48
  5.2 引气剂掺量对吸声材料性能的影响  48-51
    5.2.1 不同的液体引气剂掺量对吸声性能的影响  50
    5.2.2 不同的引气剂掺量对力学性能的影响  50-51
    5.2.3 不同引气剂掺量对流动度的影响  51
  5.3 不同的厚度对吸声材料性能的影响  51-52
  5.4 正交试验1  52-56
  5.5 正交试验2  56-59
  5.6 正交试验3  59-64
6 机理分析  64-69
  6.1 力学性能机理分析  64-65
  6.2 多孔材料的吸声理论基础  65-69
7 结论  69-70
参考文献  70-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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