再生粗骨料制作隔音混凝土墻體的研究

摘 要：城市建設(shè)發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢棄混凝土，如果處理不當(dāng)會(huì)污染環(huán)境，若將廢棄混凝土加工成再生粗骨料，作為隔音混凝土墻板主要材料組成部分，有利于資源利用和環(huán)境保護(hù)。由于再生粗骨料體積密度有所降低，孔隙率增大，隨著再生粗骨料取代率的提高，會(huì)對(duì)隔聲產(chǎn)生不同的影響。該課題研究采取了不同再生骨料取代率，進(jìn)行了不同頻率下的吸聲特性試驗(yàn)，并研究該墻板的隔音吸聲效能，確定項(xiàng)目研究方向的可行性。再生骨料混凝土的應(yīng)用是廢棄混凝土回收利用的有效途徑，是綠色建筑、節(jié)能減排的重要措施。

關(guān)鍵詞：再生骨料 混凝土墻體 隔音吸聲 綠色建筑

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（b）-0018-02

由于城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，廢棄混凝土日益增多，今后廢棄混凝土仍有增多的趨勢(shì)。再生粗骨料隔音混凝土材料是在混凝土空心砌塊得到廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)狀和實(shí)際工程中的大量經(jīng)驗(yàn)研制的新型墻體材料。是由再生粗骨料以及聚丙乙烯制成的非承重混凝土隔墻體，同時(shí)又具有不遜燒結(jié)普通磚的隔音能力。該研究通過(guò)實(shí)地調(diào)研、訪談和試驗(yàn)檢測(cè)等方式，測(cè)定再生粗骨料隔音混凝土墻體的隔聲量，確定其隔聲指數(shù)和吸聲指數(shù)，經(jīng)過(guò)縝密的理論分析，提出產(chǎn)生再生粗骨料制作隔音混凝土墻體這一產(chǎn)品。該研究從再生骨料混凝土的實(shí)際應(yīng)用方面出發(fā)，合理設(shè)計(jì)試件尺寸、配比方式以及實(shí)驗(yàn)方案，生產(chǎn)滿足日常使用需求的再生混凝土墻體。

再生骨料混凝土的高孔隙率使其表面具有眾多細(xì)微的孔洞，當(dāng)聲波射到混凝土表面激發(fā)孔內(nèi)空氣振動(dòng)，空氣與固體骨架間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于空氣的粘滯性在孔內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的粘滯阻力，使振動(dòng)空氣的動(dòng)能不斷轉(zhuǎn)化為熱能，聲能得到有效衰減，展現(xiàn)有效的吸聲性能。吸聲系數(shù)α是測(cè)得分貝與音源分貝之比。

1 試驗(yàn)過(guò)程

1.1 廢料處理

對(duì)廢棄混凝土進(jìn)行回收。考慮機(jī)械不宜處理大塊雜質(zhì)的實(shí)際，我們采用人工法對(duì)廢棄混凝土塊進(jìn)行分選，除去鋼筋和木塊，將5 mm以下的再生骨料視為雜質(zhì)除掉，設(shè)置磁鐵分離器和分離臺(tái)用于除去鐵屑和碎塑料等細(xì)微雜質(zhì)；設(shè)置2臺(tái)破碎機(jī)保證骨料粒徑在5～40 mm的范圍內(nèi)；設(shè)置沖洗設(shè)備保證黏土、淤泥、細(xì)屑等雜質(zhì)的去除。

1.2 聲學(xué)檢測(cè)設(shè)計(jì)

1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

該實(shí)驗(yàn)使用蜂鳴器，聲級(jí)測(cè)量?jī)x，麥克風(fēng)，記錄儀，功率放大器以及隔聲試驗(yàn)臺(tái)。蜂鳴器產(chǎn)生隨機(jī)分貝的噪音，作為聲源（圖2）。

1.2.2 隔聲試驗(yàn)臺(tái)

試驗(yàn)臺(tái)由操作箱、消聲箱、聲源箱三大部分組成（圖1）。

聲源箱的一個(gè)平面上裝有5個(gè)揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)經(jīng)測(cè)試優(yōu)化組合使其趨于一致，以確保形成平面聲場(chǎng)。

消聲箱是接收端的箱子，為保證在消聲箱內(nèi)測(cè)得的聲音只是通過(guò)試件的聲音，面對(duì)試件端安置的尖劈，消除從任何其他途徑來(lái)的聲音及反射聲音。消聲箱坐落在五個(gè)減振墊上，以避免通過(guò)固體傳入聲音。

操作箱是為加強(qiáng)聲源箱與消聲箱之間隔聲用的設(shè)備。所以，操作箱四周亦為兩層隔聲層。進(jìn)出聲源箱的一側(cè)為兩層隔聲門。在與消聲箱試件安裝座相連的一側(cè)，用橡膠板與消聲箱隔離，以避免聲音通過(guò)固體傳入消聲箱。

在消聲箱內(nèi)兩側(cè)分別安置了傳聲器，多點(diǎn)監(jiān)測(cè)試件一側(cè)的聲壓級(jí)，將兩個(gè)聲壓級(jí)差值轉(zhuǎn)換為聲功率，計(jì)算后即得試件吸聲系數(shù)。為保證測(cè)試均勻；傳聲器在同一平面內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)360°，并可調(diào)節(jié)與試件間的距離。

2 數(shù)據(jù)分析

此次實(shí)驗(yàn)中主要對(duì)再生骨料混凝土吸聲能力進(jìn)行分析。

由于分貝是兩個(gè)相同的物理量（聲功率）之比取以10為底的對(duì)數(shù)并乘以10，即（分貝符號(hào)為“dB”）。它是無(wú)量綱的，不能直接進(jìn)行加減運(yùn)算，因此我們?yōu)榱藴y(cè)得各測(cè)點(diǎn)間的平均分貝需要引入聲功率的概念。

所謂聲功率是指單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過(guò)垂直于傳播方向某指定面積的聲能量，單位為W。在本次實(shí)驗(yàn)中，A1代表外側(cè)接收器的聲功率，A0代表基準(zhǔn)聲功率：10W。通過(guò)上式我們可以將外側(cè)接收器測(cè)得分貝換算為聲功率，再通過(guò)求聲功率的均值來(lái)確定平均分貝。

為了減少環(huán)境分貝對(duì)音源分貝的誤差，我們加入了其中，Lc代表音源分貝，Lb代表環(huán)境分貝。

由表1及圖3所示，由于環(huán)境分貝與音源分貝的分貝數(shù)相差較大，修正后的音源分貝與原始的音源分貝相差極小，所以在之后的研究中，如果環(huán)境音源遠(yuǎn)小于音源分貝，則可以忽略環(huán)境音源對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。表中吸聲系數(shù)隨著再生骨料所占質(zhì)量百分率的增長(zhǎng)，混凝土砌塊在同一分貝的吸聲系數(shù)下降明顯，再生骨料對(duì)混凝土砌塊的隔聲性能提升顯著。在面對(duì)100 dB以上的高強(qiáng)噪音時(shí)，30%再生骨料和50%再生骨料混凝土的吸聲能力相差不大。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)嘗試不同的再生骨料替代率，經(jīng)過(guò)隔音實(shí)驗(yàn)證實(shí)，再生混凝土的隔音性能隨著再生骨料占整體質(zhì)量百分率的增加而提高，滿足現(xiàn)今規(guī)范對(duì)隔音材料的吸聲系數(shù)要求（0.6～0.8），證明了該項(xiàng)目的可行性。

（2）在不影響墻體正常使用的前提下，再生骨料最多可以代替混凝土中50%的天然粗骨料，這對(duì)于我國(guó)綠色建筑、資源再生利用十分有益，真正實(shí)現(xiàn)建筑廢棄混凝土的資源化、無(wú)害化。

（3）將大量混凝土廢棄物進(jìn)行批量化處理，然后作為建筑材料重新使用，所需技術(shù)設(shè)備比較簡(jiǎn)單，處理費(fèi)用低，扣除現(xiàn)階段的垃圾處理費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)和購(gòu)買建筑材料費(fèi)，仍有很大的贏利空間。按該研究的配合比，50%再生骨料替代率的C30混凝土1m3可以節(jié)約626 kg的粗骨料，節(jié)省近三成的建材費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)建筑廢棄混凝土的資源化、無(wú)害化。

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