加气混凝土制品的吸声特性研究.pdf

全 国中文核心期刊 钎 建赡 粉 中 国 科 技 核 心 期 刊 加气混凝土豪 Ij 品的吸声特性研究 庄梓豪， 黄远洋 ( 深圳市建筑科学研究 院有限公司， 广东 深圳5 1 8 0 4 9 ) 摘要 ： 加气混凝土是以粉煤灰、 水泥、 石膏、 石灰和适量发气剂铝粉为原料制成的一种轻质多孔的建筑材料， 通过原材料掺量变 化对加气混凝土吸声性能影响的研究发现 ， 随着铝粉掺量的增加 ， 加气混凝土 的降噪系数 N RC随之变大 ； 而 随着砂子粒径 的减 小， 加气混凝土 的降噪系数 N RC先增大后变小 。 关键词 ： 加气混凝土； 吸声； 降噪系数 中图分类号： T U 5 2 8 2 文献标识码： A 文章编号 ： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 2 ) 0 4 0 0 8 1 0 3 Re s e ar c h o n t he s o und abs o r pt i o n of a e r at e d c o nc r e t e Z HU ANG Z i h a o， HU ANG Yu a n y a n g ( S h e n z h e n I n s t i t u t e o f B u i l d i n g R e s e a r c h ， S h e n z h e n 5 1 8 0 4 9 ， G u a n g d o n g ， C h i n a ) 加气混凝土是以粉煤灰、 水泥、 石膏、 石灰和适量发气剂 为原料制成的一种轻质多孔的建筑材料， 目 前对其的研究主 要集中在热工性能、 力学性能和体积密度等方面。但加气混 凝土作为一种多孔材料， 同样具有一定的吸声性能和降噪效 果。本文主要对加气混凝土的吸声性能展开研究。 l 加气混凝土制品的吸声机理 吸声是声波通过媒质或入射到媒质界面上时声能的减 少过程。当声波入射到加气混凝土表面时， 总会有一部分声 能被反射， 一部分声能被材料层吸收， 还有一部分会透过材 料层， 在材料的另一侧继续传播。根据能量守恒定律， 入射声 能E 和反射声能E 、 吸声声能 以及投射声能 之间的关 系如式( 1 ) 所示。 E= E r + + ( 1 ) 吸声性能好的材料一般为轻质、 疏松、 多孔结构， 对入射 的声波具有较强的吸收、 透射能力而使反射声波大大减小。 吸声材料按照吸声机理可分为多孔性吸声材料和共振吸声 结构。通常所说的吸声材料多指多孔性吸声材料r l1 。 加气混凝土是多孔吸声性能较好的材料， 其构造特征是 在材料中有许多微小间隙和连续气泡， 因而具有适当的通气 性， 部分孔隙问彼此贯通， 且通过表面与外界相通( 见图1 ) 。 声波传播到加气混凝土表面时，一部分在材料表面反射掉， 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 1 2 0 8 作者简介 ： 庄梓豪， 男， 1 9 8 2年生 ， 广东潮州人， 工程师。地址 ： 深圳市 福 田区上梅林梅坳三路 2 9号建科大楼 ， E - m a i l ： s o h u e e e q q c o m。 另一部分则透入到材料内部向前传播， 就会引起小孔隙里空 气和细小纤维的振动， 由于摩擦等阻碍， 声能被转化成了热 能。其次， 小孔中的空气和孔壁与纤维之间的热交换引起的 热损失也使声能衰减。声波在刚性壁面反射后， 经过材料回 到其表面时， 一部分声波透射到空气中， 一部分又反射回材 料内部， 声波通过这种反复传播， 使能量不断转换耗散， 如此 反复， 直到平衡， 由此使材 吸收” 了部分声能。另外， 高频 声波可使空隙间空气质点的振动速度加快， 空气与孔壁的热 交换也加快， 这就使多孔材料具有良好的吸声性能 。 ( a ) 连通 孔 ( b ) 封 闭孔 图 I 加气 混凝土砌块中连通孔与封闭孔 2 加气混凝土制品吸声性能试验 加气混凝土的吸声性能主要采用吸声系数0 【 和降噪系 数N R C来衡量。吸声系数是指被吸收的声能( 或没有被表面 反射的部分) 与入射声能之比， 见式( 2 ) 。吸声材料和吸声结 构的吸声性能好坏， 主要用其吸声系数的高、 低来表示， 值 越大， 吸声性能就越好。 N E W BUl L Dl NG M AT E RI AL S 81 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 庄梓豪， 等： 加气混凝土制品的吸声特性研究 蚤 = 警 式中： 一材料本身吸收的声能； 一 透射声能； E 一 反射声能； 一 单位时间内入射的总声能。 降噪系数和吸声系数一样，是材料吸声能力的一个单值 评价量。 由于材料的吸声与频率有关， 即同一材料对不同频率 的吸声系数是不同的。降噪系数是取2 5 0 、 5 0 0 、 1 0 0 0 和2 0 0 0 这4 个频带吸声系数的平均值， 用N R C表示， 见式( 3 ) 。根据 建筑吸声产品吸声性能分级 中降噪系数的等级评定如表1 所示。 N R C ： 0 + o ( 3 ) 表 1 建筑产 品降噪系数划分等级对照表 ， 2 1 铝粉掺量对加气混凝土砌块吸声系数的影响 本试验各原料的配合比为： 石灰 1 3 0 k g m ， 石膏1 5 k g m ， 粉煤灰4 2 0 k g m 3 ， 砂子5 0 k g m 3 ， 稳泡剂P C 一 2为0 1 k g m ， 水 泥掺量3 6 k g m 。 ， 浆体扩展度控制在 1 6 0 1 7 0 m m 。铝粉掺量 分别为0 5 、 0 6 、 0 7 和0 8 k g m 。 吸声试样和试验仪器如图2 所示， 试验结果如图3 所示。 ( a ) 爿 j 于吸声测试的砌块 ( b )驻波管法测试仪器 图 2 加气 混凝土吸声试验试块和仪器 8 2 新型建筑材料 2 0 1 2 4 惴 缸 1 3 倍频程 中心频率 H z 图 3 不同铝粉掺量对吸声系数的影响 由图3 可以看出， 随着铝粉掺量的增加， 加气混凝土的降 噪系数N R C随之变大， 当铝粉掺量为0 5 k s m 时， 其降噪系 数N R C为0 2 6 5 ； 当铝粉掺量增大至 0 8 k e4 m 时， 其降噪系 数增大至0 4 2 2 。同时，加气混凝土砌块在中低频段 ( 1 5 0 1 0 0 0 H z ) 的峰值吸收系数均高于在中高频段( 1 0 0 0 2 0 0 0 H z ) 的峰值吸收系数，这说明加气混凝土具有较好的中低频段吸 声性能。产生上述现象的原因主要是由于随着铝粉掺量的增 加， 加气混凝土中产生更多的微小气孔， 而当铝粉掺量增大到 一 定程度的时候，有部分微细气泡互相连通并且连接到试样 的表面， 当声波入射到其表面时， 投入材料内部的声波在缝隙 和小孔中传播， 空气运动会产生粘滞和摩擦作用， 同时小孔中 空气受压缩时温度升高，由于材料的热传导效应使声能逐渐 转变成热能所消耗， 这种能量的转换是不可逆的， 声能被消耗 和吸收f ” 。 2 2 砂细度对加气混凝土砌块吸声系数的影响 砂的细度决定了砂参与反应的活性，从而影响加气混凝 土砌块的孔结构。 本试验各原料的配合比为： 石灰 1 3 0 k g m ， 石膏1 5 k e rn ， 粉煤灰4 2 0 k g m 。 ， 砂子5 0 k g m ， 铝粉0 5 0 k g m ， 稳泡剂P C 一 2 为0 1 k g m ， 水泥掺量3 6 k g m 。 ， 浆体扩展度 控制在 1 6 0 1 7 0 m m。 试验结果如图4 所示。 l 3 倍频程中心频率 H 图 4 砂细度对吸声系数的影响 由图4 可以看出， 随着砂子粒径的减小， 加气混凝土的降 噪系数 冗 C 先增大后变小。 当砂子8 0 m筛的筛余为8 8 3 和 1 5 6 时， 其降噪系数N R C分别为0 3 3 2 和0 4 0 2 。同时， 加气混凝土在中低频率( 1 5 0 1 0 0 0 H z ) 范围内的峰值吸声系 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m