本发明涉及噪声污染防治领域，具体来说，涉及一种用于交通噪声治理的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料及其生产方法。
背景技术：
随着国内城市发展的加快，城市内的交通高速高架道路越来越普遍，这样的快速交通通过以往拥挤的城区，其交通噪声对周边的影响是极其严重的。交通噪声污染的主要危害群体是沿路居民的日常生活休息。虽然高架道路的形成减少了城市发展的交通压力，但是给环境造成的压力也相当巨大。随着城市日益发展，车辆噪声污染也日益严重，现代医学已经证明，噪声不仅危害人体健康，还严重影响人们的正常生活和工作。因此控制噪音已成为迫切需要解决的问题。为治理这种环境噪声污染，人们想了许多方法，目前一种有效的办法是在道路两旁设置隔阻噪声的隔声屏障。所谓“隔声屏障”是在道路两旁设置一堵类似“墙”一样的设施，以阻挡和吸收道路上车辆高速行驶时产生的强大噪声，使得声波的传播有一个很大的附加衰减，从而减弱沿路居民被防护区域内的噪声强度，使噪声污染得到有效的控制。目前，国内用于交通噪声治理的隔音屏障，根据材料可以分为有机、无机和金属隔音屏障三大类。无机声屏障典型代表为玻璃钢隔音屏障，其不足之处在于耐光、耐老化性能以及成色不宜控制，而且成本较高；金属隔音屏障典型产品为铝合金隔音屏障，其具有诸如美观、防腐性能强的优点，便于运输和安装，但是铝合金隔音屏障不仅价格昂贵，而且振动频率同车辆振动频率接近，变形较量大，后期安全系数低，后期维护费用高，所以不适于大面积推广使用。针对以上有机和金属两种材质的隔音屏障，无机材料隔音屏障具有成本低、后期维护费用低、电绝缘性能好、结构牢固、安全系数高等优点，但是一般无机材料一般较重，运输和施工难度大，美观程度偏低，生产成本较高，隔音效果不理想，因此，在全面推广应用过程中受到一些制约。
技术实现要素：
针对以上的不足，本发明提供了一种材料易购，造价低，节能环保，制作容易，成品施工方便，粘接力、抗拉力强，抗老化性能好，具有低温不开裂，高温不起鼓的特点，隔音效果较好，减震吸音能力强，从而大幅度地减弱沿路居民被防护区域内的噪声强度，使噪声污染得到有效的控制的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料，它包括以下组成及重量百分比的原料组成：45％～60％的膨胀珍珠岩、30％～35％的沥青、20％～25％的沙石料和5％～15％的外添加剂；所述外添加剂包括由以下原料按其重量百分比配制而成：55％～60％改性树木灰烬、35％～40％丙烯酸乳液和10％～15％硅烷偶联剂。
为了进一步实现本发明，所述改性树木灰烬的制作方法为：先用10～15％盐酸浸泡树木灰烬3～4h，其次用去离子水将树木灰烬洗涤干净，再用10～12％氢氧化钠溶液浸泡树木灰烬2～3h，再用去离子水将树木灰烬洗涤至中性，烘干后加入相当于树木灰烬重量2～3％的木质素磺酸钠、1～2％的甲基三乙氧基硅烷、2～3％的环氧化甘油三酸酯、3～5％的陶瓷粉，在搅拌器中以1200～1500r/min的转速高速离心搅拌20～30min，烘干后利用粉碎机粉碎研磨成超细粉末即可。
为了进一步实现本发明，所述沥青采用高粘度改性沥青，高粘度改性沥青事项由sbs、70号石油沥青和稳定剂高温下经搅拌、高剪切制成，其软化点不低于90℃，60℃动力粘度不低于250000pa·s。
为了进一步实现本发明，所述膨胀珍珠岩的加工工艺步骤为：
步骤s1：原料矿砂筛选，选择按质量百分比组分为二氧化硅72％～75％、三氧化二铝15～18％、氧化铁0.5～1％、氧化纳2.9％～3.5％、氧化钙0.5～2％、氧化钾2.5～3％、氧化锰0.1％～0.4％、水分4～6％的珍珠岩矿砂作为原料，并筛选出粒度为0.2～0.5mm的珍珠岩矿砂为原料矿砂；
步骤s2：原料矿砂预热脱水，将步骤s1中的原料矿砂在预热炉中进行预热，预热温度为350℃～400℃的，预热停留时间为25～30分钟，得到预热脱水的原料矿砂；
步骤s3：高温焙烧膨胀，将步骤s2中预热脱水的原料矿砂投入到珍珠岩膨胀炉内进行高温焙烧以达到瞬间膨胀，温度控制在950℃～1000℃之间，高温焙烧的时间控制在1～2s；
步骤s4：憎水覆膜处理，将步骤s4中膨胀珍珠岩颗粒添加至容置罐中，利用喷雾装置将憎水剂溶液与环氧树脂胶粘剂混合液以水雾状均匀地喷入容置罐的容腔内，使憎水剂与膨胀珍珠岩矿砂充分混合，以对容置罐容腔内的膨胀珍珠岩颗粒表层进行憎水覆膜处理，烘干处理后得到表面覆膜的憎水珍珠岩颗粒。
为了进一步实现本发明，所述步骤s4中的憎水剂溶液与环氧树脂胶粘剂混合液是由憎水剂溶液与环氧树脂胶粘剂按照重量之比为5:6～3:2混合形成的悬浊液。
为了进一步实现本发明，所述步骤s4中的环氧树脂胶粘剂以重量份计包括环氧树脂100～150份、固化剂10～18份、石墨烯胶体8～15份、偶联剂1～3份、聚氯乙烯溶胶0.1～2份和聚乙烯醇溶液0.2～1份。
为了进一步实现本发明，所述环氧树脂胶粘剂的制备方法如下：
(4)制备石墨烯胶体：将1.5g石墨烯溶于500ml质量分数大于99.7％的乙醇溶液中以形成胶状物，并采用无水乙醇洗涤3～5次；将洗涤后的胶状物超声剥离4h～6h得到石墨烯胶体。
(5)石墨烯胶体在环氧树脂基体中的分散：取步骤(1)制得的石墨烯胶体加入到环氧树脂基体中，采用两相溶剂萃取法使石墨烯胶体溶于环氧树脂基体中，将分离出来的乙醇溶剂倒出，然后将石墨烯/环氧树脂混合物置于真空干燥箱中，干燥时间为3d～6d；然后采用乳化法，将石墨烯均匀地混合在环氧树脂基体中得到排除乙醇溶剂的石墨烯/环氧树脂混合物。
(6)石墨烯增强的环氧树脂胶粘剂的制备：将步骤(2)中排除乙醇溶剂的石墨烯/环氧树脂混合物进行超声处理20min～40min，得到石墨烯均匀分散的石墨烯/环氧树脂混合物；将超声处理分散好的石墨烯/环氧树脂混合物及固化剂分别放入到80℃烘箱中预热2h；然后将偶联剂、聚氯乙烯溶胶、聚乙烯醇溶液与石墨烯/环氧树脂混合物通过高速离心搅拌器搅拌均匀，形成环氧树脂胶粘剂。
为了进一步实现本发明，所述环氧树脂由含苯环的刚性环氧树脂和含聚醚链的韧性环氧树脂组成，含聚醚链的韧性环氧树脂与含苯环的刚性环氧树脂的质量之比为3:5～3:2。
为了进一步实现本发明，所述偶联剂是硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，所述固化剂为间苯二胺单羟烷基取代物。
一种用于道路隔音屏障的减震吸音混合料的生产方法，它包括如下步骤，
(1)将膨胀珍珠岩和改性树木灰烬分别干燥除水分，干燥温度为125℃，干燥时间为1h，并将干燥后的膨胀珍珠岩、改性树木灰烬、丙烯酸乳液和硅烷偶联剂一起加入高速混合机中，在180℃温度条件下以800rpm的速度搅拌混合10～30min得到包覆有改性树木灰烬的膨胀珍珠岩物料，等待包覆有改性树木灰烬的膨胀珍珠岩物料冷却至常温；
(2)将步骤(1)中包覆有改性树木灰烬的膨胀珍珠岩物料与沙石料以150℃～180℃的恒温条件下进行加热，将沥青以130℃～160℃的恒温条件下进行加热，并将加热后的包覆有改性树木灰烬的膨胀珍珠岩物料沙石料、以及沥青一同加入到高速混合机，采用间歇式拌和或者连续性拌和的搬货方式进行拌和。所述将步骤(2)中覆有改性树木灰烬的膨胀珍珠岩物料、沙石料和沥青均是以的喷入的方式分散加入到高速混合机，以使得覆有改性树木灰烬的膨胀珍珠岩物料、沙石料和沥青充分混合均匀，即可生产得到用于道路隔音屏障的减震吸音混合料。
本发明的有益效果：
1.本发明的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料，膨胀珍珠岩具有的质轻、低导热、强度高、化学稳定性好，膨胀珍珠岩具有多孔吸声功能，可显著地地降低噪音；沥青具有粘度大，抗氧化性强，特别是有效增强膨胀珍珠岩与沙石料之间粘附性及抗剥离性，还可有效解决膨胀珍珠岩的容易剥落的问题；加入成本低廉的沙石料后，可增强本混合料的抗压强度与硬度。此外，本发明的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料，材料易购，造价低，节能环保，制作容易，成品施工方便，粘接力、抗拉力强，抗老化性能好，具有低温不开裂，高温不起鼓的特点，隔音效果较好，减震吸音能力强，从而大幅度地减弱沿路居民被防护区域内的噪声强度，使噪声污染得到有效的控制。
2.本发明的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料，加入改性沥青后，能够显著增加混合料的稳定度，混合料的高温性能得到显著改善，非常适合使用在高温期特别长的地区，岩沥青中沥青质含量很高，使之具备优良的抗剥落性能。此外，加入改性沥青后，大大地改善了沥青与酸性石料的粘附性(效果好于目前优良的抗剥落剂)，本改性沥青混合料的水稳定性提高，抗水害能力增强。
3.本发明的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料，采用膨胀珍珠岩与沥青混合，延伸率极佳，并加入适量砂石，抗压能力极强，而且在膨胀珍珠岩颗粒表层进行憎水覆膜处理，防潮、防腐性能好，集吸音减噪、隔热性能、防火性能以及减震性能于一体，使用寿命长，耐高温性能极佳；抗裂性强、附着力强。
4.本发明的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料，采用原始石墨烯制备石墨烯增强的环氧树脂胶粘剂，成本低，制备方法简单；环氧树脂胶粘剂的制备，采用乙醇作为溶剂可有效避免使用有机溶剂而造成环境污染，并利用乙醇易挥发易排除的特性，可以将其充当石墨烯增强的环氧树脂胶粘剂的稀释剂，使憎水剂与环氧树脂胶粘剂在混合与粘接过程中胶粘接头更加优良，粘接强度明显提高，不易从膨胀珍珠岩的表面脱落，使得憎水性能达到极大提高。
5.本发明的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料，通过具有疏松多孔结构的膨胀珍珠岩与韧性较高的沥青材料结合，在不改变现有膨胀珍珠岩吸音性能的情况下，大大提高了抗外界激振力破坏的能力，并有效起到减震作用，具有使用寿命长，抗风压能力强，动载作用小等优点，安全性、经济性与环保性俱佳。
6.本发明的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料，采用价格低廉、质量轻的改性树木灰烬包裹在膨胀珍珠岩，对桥梁、道路基础或墩台静载增加少，并使得进入膨胀珍珠岩微小孔道的声波不易被反射出微小孔道，而是被疏松的改性树木灰烬层吸收，从而使得噪音的吸收率大大提高，也进一步提高了减震效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步阐述。
本发明的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料，它包括以下组成及重量百分比的原料组成：45％～60％的膨胀珍珠岩、30％～35％的沥青、20％～25％的沙石料和5％～15％的外添加剂；
外添加剂包括由以下原料按其重量百分比配制而成：55％～60％改性树木灰烬、35％～40％丙烯酸乳液和10％～15％硅烷偶联剂。
改性树木灰烬由以下方法制得：先用10～15％盐酸浸泡树木灰烬3～4h，其次用去离子水将树木灰烬洗涤干净，再用10～12％氢氧化钠溶液浸泡树木灰烬2～3h，再用去离子水将树木灰烬洗涤至中性，烘干后加入相当于树木灰烬重量2～3％的木质素磺酸钠、1～2％的甲基三乙氧基硅烷、2～3％的环氧化甘油三酸酯、3～5％的陶瓷粉，在搅拌器中以1200～1500r/min的转速高速离心搅拌20～30min，烘干后利用粉碎机粉碎研磨成超细粉末即可。
沥青采用高粘度改性沥青，高粘度改性沥青事项由sbs、70号石油沥青和稳定剂高温下经搅拌、高剪切制成，其软化点不低于90℃，60℃动力粘度不低于250000pa·s。
高粘度改性沥青由sbs加入到70号石油沥青中，加热到180℃～185℃后搅拌30min～40min，然后加入所述稳定剂，以3000r/min高速剪切15min～20min后打入储存罐，储存温度不低于170℃。
本发明的膨胀珍珠岩的加工工艺步骤为：
步骤s1：原料矿砂筛选，选择按质量百分比组分为二氧化硅72％～75％、三氧化二铝15～18％、氧化铁0.5～1％、氧化纳2.9％～3.5％、氧化钙0.5～2％、氧化钾2.5～3％、氧化锰0.1％～0.4％、水分4～6％的珍珠岩矿砂作为原料，并筛选出粒度为0.2～0.5mm的珍珠岩矿砂为原料矿砂；
步骤s2：原料矿砂预热脱水，将步骤s1中的原料矿砂在预热炉中进行预热，预热温度为350℃～400℃的，预热停留时间为25～30分钟，得到预热脱水的原料矿砂。
步骤s3：高温焙烧膨胀，将步骤s2中预热脱水的原料矿砂投入到珍珠岩膨胀炉内进行高温焙烧以达到瞬间膨胀，温度控制在950℃～1000℃之间，高温焙烧的时间控制在1～2s。
步骤s4：憎水覆膜处理，将步骤s4中膨胀珍珠岩颗粒添加至容置罐中，利用喷雾装置将憎水剂溶液与环氧树脂胶粘剂混合液以水雾状均匀地喷入容置罐的容腔内，使憎水剂与膨胀珍珠岩矿砂充分混合，以对容置罐容腔内的膨胀珍珠岩颗粒表层进行憎水覆膜处理，烘干处理后得到表面覆膜的憎水珍珠岩颗粒。
步骤s4中憎水剂溶液与环氧树脂胶粘剂混合液是由憎水剂溶液与环氧树脂胶粘剂按照重量之比为5:6～3:2混合形成的悬浊液。
步骤s4中的憎水剂为有机硅类的憎水剂，优选的，本实施例的憎水剂为一种反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液，使用时，二甲基硅氧烷水性乳液可以任意的比例与水进行稀释，其用量为按每800克的聚二甲基硅氧烷水性乳液与200kg的去离子水混合形成均匀憎水剂溶液。
步骤s4中的环氧树脂胶粘剂以重量份计包括环氧树脂100～150份、固化剂10～18份、石墨烯胶体8～15份、偶联剂1～3份、聚氯乙烯溶胶0.1～2份和聚乙烯醇溶液0.2～1份。
环氧树脂由含苯环的刚性环氧树脂和含聚醚链的韧性环氧树脂组成，含聚醚链的韧性环氧树脂与含苯环的刚性环氧树脂的质量之比为3:5～3:2，偶联剂是硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，固化剂为间苯二胺单羟烷基取代物。
本实施例的环氧树脂胶粘剂的制备方法：
(1)制备石墨烯胶体：将1.5g石墨烯溶于500ml质量分数大于99.7％的乙醇溶液中以形成胶状物，并采用无水乙醇洗涤3～5次；将洗涤后的胶状物超声剥离4h～6h得到石墨烯胶体。
(2)石墨烯胶体在环氧树脂基体中的分散：取步骤(1)制得的石墨烯胶体加入到环氧树脂基体中，采用两相溶剂萃取法使石墨烯胶体溶于环氧树脂基体中，将分离出来的乙醇溶剂倒出，然后将石墨烯/环氧树脂混合物置于真空干燥箱中，干燥时间为3d～6d；然后采用乳化法，将石墨烯均匀地混合在环氧树脂基体中得到排除乙醇溶剂的石墨烯/环氧树脂混合物。
(3)石墨烯增强的环氧树脂胶粘剂的制备：将步骤(2)中排除乙醇溶剂的石墨烯/环氧树脂混合物进行超声处理20min～40min，得到石墨烯均匀分散的石墨烯/环氧树脂混合物；将超声处理分散好的石墨烯/环氧树脂混合物及固化剂分别放入到80℃烘箱中预热2h；然后将偶联剂、聚氯乙烯溶胶、聚乙烯醇溶液与石墨烯/环氧树脂混合物通过高速离心搅拌器搅拌均匀，形成环氧树脂胶粘剂。
本发明的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料的生产方法，它包括以下步骤：
(1)将膨胀珍珠岩和改性树木灰烬分别干燥除水分，干燥温度为125℃，干燥时间为1h，并将干燥后的膨胀珍珠岩、改性树木灰烬、丙烯酸乳液和硅烷偶联剂一起加入高速混合机中，在180℃温度条件下以800rpm的速度搅拌混合10～30min得到包覆有改性树木灰烬的膨胀珍珠岩物料，等待包覆有改性树木灰烬的膨胀珍珠岩物料冷却至常温；
(2)将步骤(1)中包覆有改性树木灰烬的膨胀珍珠岩物料与沙石料以150℃～180℃的恒温条件下进行加热，将沥青以130℃～160℃的恒温条件下进行加热，并将加热后的包覆有改性树木灰烬的膨胀珍珠岩物料沙石料、以及沥青一同加入到高速混合机，采用间歇式拌和或者连续性拌和的搬货方式进行拌和。本步骤中覆有改性树木灰烬的膨胀珍珠岩物料、沙石料和沥青均是以的喷入的方式分散加入到高速混合机，以使得覆有改性树木灰烬的膨胀珍珠岩物料、沙石料和沥青充分混合均匀，即可生产得到用于道路隔音屏障的减震吸音混合料。
本发明的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料，可以根据施工需要，在施工现场通过模具现场浇筑，现场浇筑时，将用于道路隔音屏障的减震吸音混合料通过外框模具浇筑成型。在现场浇筑时，还可根据强度需要，在外框模具内铺设钢筋网片。本发明的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料，也可以通过压板机将用于道路隔音屏障的减震吸音混合料压制成预制的板状，然后将模切成型的板状减震吸音板运输到施工现场进行安装。本发明的用于道路隔音屏障的减震吸音混合料，材料易购，造价低，节能环保，制作容易，成品施工方便，粘接力、抗拉力强，抗老化性能好，具有低温不开裂，高温不起鼓的特点，隔音效果较好，减震吸音能力强，从而大幅度地减弱沿路居民被防护区域内的噪声强度，使噪声污染得到有效的控制，而且加工工艺简单。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。