專利名稱：聲音吸收材料的制作方法
技術領域：
本發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，本發明涉及一種具有吸音性質的改進的水泥基組合物及其制備方法。
目前，實現水泥基組合物的高度吸音性能，是通過向組合物中添加發泡劑，在水泥基材料發生水合過程之前或過程中引發各種可產生氣體的化學反應。向組合物中添加發泡劑通常需要一個階段性的和復雜的混合程序，還需要額外的以及更復雜的混合設備。因此，本發明的目的是提供一種不使用復雜的發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，其已經用防止劑(water repelling admixture)預處理過。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，并盡早賦予組合物強度所需要的硬化劑(hardening admixture)和減水劑(waterreducing admixture)。產氣化合物優選是鋁粉，并且優選提供一種強化纖維來改善強度。鋁粉與水泥混合物反應增加孔隙。在最優選的實施方案中，石膏、生石灰和一種調節劑(modulator/regulator)也被加入到混合物中。
本領域技術人員基于如下公開內容的教導，依據材料所需的抗壓強度和所需氣孔的數量可以確定上述組分的組合和用量。本發明的方法和組合物能夠產生孔隙量15％-80％和200kg/m3-1000kg/m3的干密度(drydensity)的多孔結構。
制作該材料的優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處理填料，和/或使該填料進行預水化反應。
制作該吸音材料的一種方法包括以下步驟(a)用防止劑對填料進行預處理，或使用一種已經用防止劑預處理過的填料；(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)、調節劑、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)的最終混合物進行澆鑄和固化。
本發明的主要優點是水泥基組合物構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準的混合設備制作。另一個優點是該材料的吸音性質，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。
發明詳述在本說明書和后面的權利要求書中，術語“組成”、“包括”和“含有”的含義都是開放的，應該理解為“包含但不限定...”的含義。
本發明優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)早強劑(hardening accelerator)或強化劑混合物(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、調節劑，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產生氣體而混合物馬上被澆注入一個適當的鑄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。在優選的實施方案中，鋁的產氣反應是在水化作用過程完成時結束。
一旦預定的輪廓形成，保持該材料飽和優選至少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，或將該材料烘干，例如在110℃下18小時。
在最終產品的干燥表面可選擇性地噴涂一種防水密封劑，例如有機硅樹脂，以降低吸濕性，增強材料的耐性。最終的水泥基材料是一種開口的多孔蜂窩狀結構，其加強了對聲音的吸收性、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，抗壓強度高達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的抗壓強度。該材料的吸音系數超過表5中所列的標準。一個使用了按照表3和表4的教導生產的材料制成

圖1所示的輪廓的樣品，根據ASTM(美國試驗和材料協會)C423-84A“利用混響室方法的聲音吸收性和聲音吸收系數的標準測試方法”(Standard Test Method for Sound Absorption and Sound AbsorptionCoefficients by the Reverberation Room Method)或ISO(國際標準組織)354“在混響室中測定吸收系數的標準”(Standard Method for theMeasurements of Absorption Coefficients in a Reverberation Room)，測量了其實際聲音吸收系數，其結果參見表6。
表3
表4
表5--聲音吸收系數的典型標準
表6--根據本發明制造出的一個產品的實際吸音系數
依據表3和表4所述制造的材料的其它性能如表7所示。
表7
盡管已經對本發明進行了敘述，尤其是根據上面的表1-6強調了具有特定范圍的組分，但是應該理解，這些表格僅僅是用來說明，并不能對本發明構成限制。可以預期，本領域的普通技術人員在不離開本發明所描述的實質內容和范圍的前提下完全可以作出多種變化和修飾。例如，所用水泥優選是普通硅酸鹽水泥，但是其它具有類似性質的水泥也可以作為替代品。表2中所描述的強化纖維是聚丙烯纖維，但是，其它的強化纖維，例如硅酸鋯纖維或它們的混合也可以使用。硅酸鋯纖維的優選范圍是0.05-3％，而聚丙烯纖維的范圍是0.005-0.5％，更優選是0.005-0.02％。
填料優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，優選1∶3-1∶8，最優選在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度。這些都是由于使用了防止劑，除在最終吸音材料產生孔穴的功效以外的附加優點。
加氣材料優選超細鋁粉，其濃度以水泥重量計是0.05-1％，優選0.1-0.5％，更優選是0.3-0.5％。鋁粉與硅酸鹽水泥反應放出氫氣，氫氣則在最后的硬化組合物中產生孔隙。除了在填料中發現氣孔外，還可以發現這些孔隙在水泥內部存在。正是水泥中的孔穴和填料中的氣孔的結合提供了本發明制造的產品的吸音系數的改進效果。孔穴的尺寸和數量可以根據填料和鋁粉的粒徑以及所使用的量進行調整。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生0.1-1mm的孔穴。
權利要求
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％的氣孔結構，且風干密度范圍是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生孔隙。
2.根據權利要求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、減水劑和強化劑。
3.根據權利要求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.根據權利要求3的組合物，該組合物中還提供了強化纖維。
5.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求2的組合物，其中，該強化劑是硫酸鐵，其為水泥重量的3-5％。
9.根據權利要求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、調節劑、強化纖維、填料、加氣劑和強化劑；所述方法包括步驟(a)用防止劑預處理填料；(b)干混水泥與纖維使之均勻成一體；(c)將減水劑、加氣劑、調節劑、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在水泥基組合物中產生氣泡，從而在組合物中進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 優先權日2001年8月24日
發明者董榮珍, 馬保國, 謝永江, 朱洪波 申請人:新光國際有限公司