專利名稱：聲音吸收材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的是涉及水泥基組合物以及該組合物的制備方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有吸音性質(zhì)的改進(jìn)的水泥基組合物及其制備方法。
目前，實現(xiàn)水泥基組合物的高度吸音性能，是通過向組合物中添加發(fā)泡劑，在水泥基材料發(fā)生水合過程之前或過程中引發(fā)各種可產(chǎn)生氣體的化學(xué)反應(yīng)。向組合物中添加發(fā)泡劑通常需要一個階段性的和復(fù)雜的混合程序，還需要額外的以及更復(fù)雜的混合設(shè)備。因此，本發(fā)明的目的是提供一種不使用復(fù)雜的發(fā)泡劑但具有顯著吸音性的水泥基組合物，它可以通過更簡單的方法來制造。
在優(yōu)選的實施方案中，該具有氣孔的填料是膨脹珍珠巖或膨脹蛭石，其已經(jīng)用防止劑(water repelling admixture)預(yù)處理過。水泥混合物包括水泥，例如普通硅酸鹽水泥(OPC)和為完成通常水化反應(yīng)，并盡早賦予組合物強(qiáng)度所需要的硬化劑(hardening admixture)和減水劑(waterreducing admixture)。產(chǎn)氣化合物優(yōu)選是鋁粉，并且優(yōu)選提供一種強(qiáng)化纖維來改善強(qiáng)度。鋁粉與水泥混合物反應(yīng)增加孔隙。在最優(yōu)選的實施方案中，石膏、生石灰和一種調(diào)節(jié)劑(modulator/regulator)也被加入到混合物中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員基于如下公開內(nèi)容的教導(dǎo)，依據(jù)材料所需的抗壓強(qiáng)度和所需氣孔的數(shù)量可以確定上述組分的組合和用量。本發(fā)明的方法和組合物能夠產(chǎn)生孔隙量15％-80％和200kg/m3-1000kg/m3的干密度(drydensity)的多孔結(jié)構(gòu)。
制作該材料的優(yōu)選方法包括在與組合物的其它組分混合前用一種防止劑預(yù)處理填料，和/或使該填料進(jìn)行預(yù)水化反應(yīng)。
制作該吸音材料的一種方法包括以下步驟(a)用防止劑對填料進(jìn)行預(yù)處理，或使用一種已經(jīng)用防止劑預(yù)處理過的填料；(b)將水泥和纖維均勻干混成一體；(c)將減水劑、加氣劑(gas forming admixture)、調(diào)節(jié)劑、生石灰和石膏用適量水混合；(d)將步驟(a)的混合物與步驟(b)的混合組分混合；(e)將步驟(d)的混合物與步驟(c)的混合物混合；(f)將步驟(e)的最終混合物進(jìn)行澆鑄和固化。
本發(fā)明的主要優(yōu)點是水泥基組合物構(gòu)成了可以直接用來制作混凝土的主體材料。而且該吸音材料使用簡單的混合方法和標(biāo)準(zhǔn)的混合設(shè)備制作。另一個優(yōu)點是該材料的吸音性質(zhì)，即，空隙含量，可以通過改變組合物中各組分的比例來控制，而不是改變混合過程。該濕混合物還具有相對低的含水量，使得混合過程相對容易，且固化和干燥過程非常快速。
發(fā)明詳述在本說明書和后面的權(quán)利要求書中，術(shù)語“組成”、“包括”和“含有”的含義都是開放的，應(yīng)該理解為“包含但不限定...”的含義。
本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中包含以下組分1、水泥混合料包括(a)水泥∶硫鋁水泥(Sulphur Aluminate Cement)或普通硅酸鹽水泥；(b)早強(qiáng)劑(hardening accelerator)或強(qiáng)化劑混合物(hardeningadmixture)，例如硫酸亞鐵(FeSO4)，及減水劑，非限定性的例子是Sikament163 EX，來自香港New Territories，Sika Hongkong Ltd.of Shatin。
2、處理過的填料是最大密度為120kg/m3，直徑小于或等于3mm的膨脹珍珠巖，并且用防止劑處理過，保證填料的吸水率小于或等于珍珠巖體積的150％。
3、水4、加氣劑，例如純度至少在98％的鋁粉；5、調(diào)節(jié)劑，例如純度至少在98％的氫氧化鉀(KOH)；6、生石灰(CaO)；7、石膏8、強(qiáng)化纖維(Strengthening fibers)聚丙烯纖維；和
9、選擇性的防水處理硅樹脂基處理。
各組分優(yōu)選的混合比例列于表1
一個混合過程的實施例示于表2。
一旦混合完成，加氣劑與水泥快速反應(yīng)產(chǎn)生氣體而混合物馬上被澆注入一個適當(dāng)?shù)蔫T模并被壓縮到所要求的壓縮率。所述壓縮也可包括將混凝土成型為理想的輪廓的成型步驟。在優(yōu)選的實施方案中，鋁的產(chǎn)氣反應(yīng)是在水化作用過程完成時結(jié)束。
一旦預(yù)定的輪廓形成，保持該材料飽和優(yōu)選至少3天使該水泥基組合物固化，然后可以將該涂覆材料置于空氣中干燥一段時間，至多5天，或?qū)⒃摬牧虾娓桑缭?10℃下18小時。
在最終產(chǎn)品的干燥表面可選擇性地噴涂一種防水密封劑，例如有機(jī)硅樹脂，以降低吸濕性，增強(qiáng)材料的耐性。最終的水泥基材料是一種開口的多孔蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其加強(qiáng)了對聲音的吸收性、且不吸收水份、100％不含石棉礦物纖維、聚苯乙烯和纖維素，以及100％防火。材料的孔隙量是干密度的15-80％，具有的干密度為200-1000kg/m3，抗壓強(qiáng)度高達(dá)4.2Mpa。
可使用的該材料的一個具體的例子示于表3。一個具體的混合表3所示材料的方法述于表4。采用表3所述的材料和表4所示的方法，該吸音材料將具有至少560kg/m3的密度和至少2.75Mpa的抗壓強(qiáng)度。該材料的吸音系數(shù)超過表5中所列的標(biāo)準(zhǔn)。一個使用了按照表3和表4的教導(dǎo)生產(chǎn)的材料制成

圖1所示的輪廓的樣品，根據(jù)ASTM(美國試驗和材料協(xié)會)C423-84A“利用混響室方法的聲音吸收性和聲音吸收系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)測試方法”(Standard Test Method for Sound Absorption and Sound AbsorptionCoefficients by the Reverberation Room Method)或ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)組織)354“在混響室中測定吸收系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)”(Standard Method for theMeasurements of Absorption Coefficients in a Reverberation Room)，測量了其實際聲音吸收系數(shù)，其結(jié)果參見表6。
表3
表4
表5--聲音吸收系數(shù)的典型標(biāo)準(zhǔn)
表6--根據(jù)本發(fā)明制造出的一個產(chǎn)品的實際吸音系數(shù)
依據(jù)表3和表4所述制造的材料的其它性能如表7所示。
表7
盡管已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了敘述，尤其是根據(jù)上面的表1-6強(qiáng)調(diào)了具有特定范圍的組分，但是應(yīng)該理解，這些表格僅僅是用來說明，并不能對本發(fā)明構(gòu)成限制?？梢灶A(yù)期，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不離開本發(fā)明所描述的實質(zhì)內(nèi)容和范圍的前提下完全可以作出多種變化和修飾。例如，所用水泥優(yōu)選是普通硅酸鹽水泥，但是其它具有類似性質(zhì)的水泥也可以作為替代品。表2中所描述的強(qiáng)化纖維是聚丙烯纖維，但是，其它的強(qiáng)化纖維，例如硅酸鋯纖維或它們的混合也可以使用。硅酸鋯纖維的優(yōu)選范圍是0.05-3％，而聚丙烯纖維的范圍是0.005-0.5％，更優(yōu)選是0.005-0.02％。
填料優(yōu)選是用防止劑處理過的膨脹珍珠巖或膨脹蛭石或它們的混合物。水泥∶填料的比例范圍以體積計在1∶2-1∶9，優(yōu)選1∶3-1∶8，最優(yōu)選在1∶4-1∶5。減水劑的作用降低了珍珠巖或鋯鹽的吸水能力，因此也減少了與水泥完全混合所需要的水量，最終減少了干燥時間而提高了最終材料的強(qiáng)度。這些都是由于使用了防止劑，除在最終吸音材料產(chǎn)生孔穴的功效以外的附加優(yōu)點。
加氣材料優(yōu)選超細(xì)鋁粉，其濃度以水泥重量計是0.05-1％，優(yōu)選0.1-0.5％，更優(yōu)選是0.3-0.5％。鋁粉與硅酸鹽水泥反應(yīng)放出氫氣，氫氣則在最后的硬化組合物中產(chǎn)生孔隙。除了在填料中發(fā)現(xiàn)氣孔外，還可以發(fā)現(xiàn)這些孔隙在水泥內(nèi)部存在。正是水泥中的孔穴和填料中的氣孔的結(jié)合提供了本發(fā)明制造的產(chǎn)品的吸音系數(shù)的改進(jìn)效果?？籽ǖ某叽绾蛿?shù)量可以根據(jù)填料和鋁粉的粒徑以及所使用的量進(jìn)行調(diào)整。作為一個非限定性示例，使用上述鋁粉可以在硬化水泥中產(chǎn)生0.1-1mm的孔穴。
權(quán)利要求
1.一種具有吸音能力的水泥基組合物，所述組合物具有占所述材料15-80％的氣孔結(jié)構(gòu)，且風(fēng)干密度范圍是200kg/m3-1000kg/m3，所述組合物含有(a)水泥混合物(b)填料，及(c)加氣劑所述材料的特征在于所用填料是用防止劑預(yù)處理過的，防止所說的氣孔部分在材料制造過程的存留水；加氣劑在硬化水泥混合物中產(chǎn)生孔隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中，所述所說的水泥混合物包括普通硅酸鹽水泥、減水劑和強(qiáng)化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中所說的水泥與填料的體積比例為1∶2-1∶9。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的組合物，該組合物中還提供了強(qiáng)化纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的組合物，其中所述的加氣劑材料是濃度為水泥的0.05-1％的鋁粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的組合物，其中所述的填料是膨脹珍珠巖，水泥與膨脹珍珠巖的干體積比是1∶2-1∶9。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的組合物，其中，所述的纖維是聚丙烯纖維，其濃度是水泥重量的0.005-0.5％。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中，該強(qiáng)化劑是硫酸鐵，其為水泥重量的3-5％。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的組合物，其還包括濃度為水泥重量的0.5-2％的石膏和1.5-2.5％的生石灰。
10.制造水泥基吸音材料的方法，該吸音材料包含水泥、減水劑、調(diào)節(jié)劑、強(qiáng)化纖維、填料、加氣劑和強(qiáng)化劑；所述方法包括步驟(a)用防止劑預(yù)處理填料；(b)干混水泥與纖維使之均勻成一體；(c)將減水劑、加氣劑、調(diào)節(jié)劑、生石灰和石膏與需要量的水混合成一體；(d)將步驟(a)的混合物與步驟(b)的混合組分混合；(e)將步驟(d)的混合物與步驟(c)的混合物混合；(f)將步驟(e)中的最終混合物進(jìn)行澆鑄和固化。
11.一種組合物，包括(a)普通硅酸鹽水泥(b)填料，水泥∶填料的體積比為1∶3至1∶8；(c)水泥重量的0.8％至1.2％的減水劑；(d)水泥重量的0.1％至1％的鋁粉；(e)水泥重量的0.06％至0.1％的氫氧化鉀；(f)水泥重量的3％至5％的硫酸鐵；(g)水泥重量的0.5％至2％的石膏；(h)水泥重量的1.5％至2.5％的生石灰；(i)水泥重量的0.005％至0.5％的聚丙烯纖維；和(j)水，水泥∶水為1∶0.7-1∶1.17；該組合物的特征還在于上述成分被組合并壓實，壓縮系數(shù)是1∶1-1∶8。
全文摘要
一種水泥基組合物，包括水、水泥混合物和一種填料，該填料不僅提供體積，而且提供可吸收聲音的氣孔。該氣孔本身存在于填料材料中，不會完全與水相容，使得氣孔在生產(chǎn)吸音材料的混合過程中不會被完全消除。另外，還包括一種加氣劑，其在最初的水合過程中與水泥反應(yīng)在水泥基組合物中產(chǎn)生氣泡，從而在組合物中進(jìn)一步提供氣孔或孔隙。
文檔編號C04B28/04GK1426576SQ01808532
公開日2003年6月25日 申請日期2001年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者董榮珍, 馬保國, 謝永江, 朱洪波 申請人:新光國際有限公司