专利名称：声音吸收材料的制作方法
技术领域：
本发明总的是涉及水泥基组合物以及该组合物的制备方法。更具体地，本发明涉及一种具有吸音性质的改进的水泥基组合物及其制备方法。
目前，实现水泥基组合物的高度吸音性能，是通过向组合物中添加发泡剂，在水泥基材料发生水合过程之前或过程中引发各种可产生气体的化学反应。向组合物中添加发泡剂通常需要一个阶段性的和复杂的混合程序，还需要额外的以及更复杂的混合设备。因此，本发明的目的是提供一种不使用复杂的发泡剂但具有显著吸音性的水泥基组合物，它可以通过更简单的方法来制造。
在优选的实施方案中，该具有气孔的填料是膨胀珍珠岩或膨胀蛭石，其已经用防止剂(water repelling admixture)预处理过。水泥混合物包括水泥，例如普通硅酸盐水泥(OPC)和为完成通常水化反应，并尽早赋予组合物强度所需要的硬化剂(hardening admixture)和减水剂(waterreducing admixture)。产气化合物优选是铝粉，并且优选提供一种强化纤维来改善强度。铝粉与水泥混合物反应增加孔隙。在最优选的实施方案中，石膏、生石灰和一种调节剂(modulator/regulator)也被加入到混合物中。
本领域技术人员基于如下公开内容的教导，依据材料所需的抗压强度和所需气孔的数量可以确定上述组分的组合和用量。本发明的方法和组合物能够产生孔隙量15％-80％和200kg/m3-1000kg/m3的干密度(drydensity)的多孔结构。
制作该材料的优选方法包括在与组合物的其它组分混合前用一种防止剂预处理填料，和/或使该填料进行预水化反应。
制作该吸音材料的一种方法包括以下步骤(a)用防止剂对填料进行预处理，或使用一种已经用防止剂预处理过的填料；(b)将水泥和纤维均匀干混成一体；(c)将减水剂、加气剂(gas forming admixture)、调节剂、生石灰和石膏用适量水混合；(d)将步骤(a)的混合物与步骤(b)的混合组分混合；(e)将步骤(d)的混合物与步骤(c)的混合物混合；(f)将步骤(e)的最终混合物进行浇铸和固化。
本发明的主要优点是水泥基组合物构成了可以直接用来制作混凝土的主体材料。而且该吸音材料使用简单的混合方法和标准的混合设备制作。另一个优点是该材料的吸音性质，即，空隙含量，可以通过改变组合物中各组分的比例来控制，而不是改变混合过程。该湿混合物还具有相对低的含水量，使得混合过程相对容易，且固化和干燥过程非常快速。
发明详述在本说明书和后面的权利要求书中，术语“组成”、“包括”和“含有”的含义都是开放的，应该理解为“包含但不限定...”的含义。
本发明优选的实施方案中包含以下组分1、水泥混合料包括(a)水泥∶硫铝水泥(Sulphur Aluminate Cement)或普通硅酸盐水泥；(b)早强剂(hardening accelerator)或强化剂混合物(hardeningadmixture)，例如硫酸亚铁(FeSO4)，及减水剂，非限定性的例子是Sikament163 EX，来自香港New Territories，Sika Hongkong Ltd.of Shatin。
2、处理过的填料是最大密度为120kg/m3，直径小于或等于3mm的膨胀珍珠岩，并且用防止剂处理过，保证填料的吸水率小于或等于珍珠岩体积的150％。
3、水4、加气剂，例如纯度至少在98％的铝粉；5、调节剂，例如纯度至少在98％的氢氧化钾(KOH)；6、生石灰(CaO)；7、石膏8、强化纤维(Strengthening fibers)聚丙烯纤维；和
9、选择性的防水处理硅树脂基处理。
各组分优选的混合比例列于表1
一个混合过程的实施例示于表2。
一旦混合完成，加气剂与水泥快速反应产生气体而混合物马上被浇注入一个适当的铸模并被压缩到所要求的压缩率。所述压缩也可包括将混凝土成型为理想的轮廓的成型步骤。在优选的实施方案中，铝的产气反应是在水化作用过程完成时结束。
一旦预定的轮廓形成，保持该材料饱和优选至少3天使该水泥基组合物固化，然后可以将该涂覆材料置于空气中干燥一段时间，至多5天，或将该材料烘干，例如在110℃下18小时。
在最终产品的干燥表面可选择性地喷涂一种防水密封剂，例如有机硅树脂，以降低吸湿性，增强材料的耐性。最终的水泥基材料是一种开口的多孔蜂窝状结构，其加强了对声音的吸收性、且不吸收水份、100％不含石棉矿物纤维、聚苯乙烯和纤维素，以及100％防火。材料的孔隙量是干密度的15-80％，具有的干密度为200-1000kg/m3，抗压强度高达4.2Mpa。
可使用的该材料的一个具体的例子示于表3。一个具体的混合表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，该吸音材料将具有至少560kg/m3的密度和至少2.75Mpa的抗压强度。该材料的吸音系数超过表5中所列的标准。一个使用了按照表3和表4的教导生产的材料制成
图1所示的轮廓的样品，根据ASTM(美国试验和材料协会)C423-84A“利用混响室方法的声音吸收性和声音吸收系数的标准测试方法”(Standard Test Method for Sound Absorption and Sound AbsorptionCoefficients by the Reverberation Room Method)或ISO(国际标准组织)354“在混响室中测定吸收系数的标准”(Standard Method for theMeasurements of Absorption Coefficients in a Reverberation Room)，测量了其实际声音吸收系数，其结果参见表6。
表3
表4
表5--声音吸收系数的典型标准
表6--根据本发明制造出的一个产品的实际吸音系数
依据表3和表4所述制造的材料的其它性能如表7所示。
表7
尽管已经对本发明进行了叙述，尤其是根据上面的表1-6强调了具有特定范围的组分，但是应该理解，这些表格仅仅是用来说明，并不能对本发明构成限制。可以预期，本领域的普通技术人员在不离开本发明所描述的实质内容和范围的前提下完全可以作出多种变化和修饰。例如，所用水泥优选是普通硅酸盐水泥，但是其它具有类似性质的水泥也可以作为替代品。表2中所描述的强化纤维是聚丙烯纤维，但是，其它的强化纤维，例如硅酸锆纤维或它们的混合也可以使用。硅酸锆纤维的优选范围是0.05-3％，而聚丙烯纤维的范围是0.005-0.5％，更优选是0.005-0.02％。
填料优选是用防止剂处理过的膨胀珍珠岩或膨胀蛭石或它们的混合物。水泥∶填料的比例范围以体积计在1∶2-1∶9，优选1∶3-1∶8，最优选在1∶4-1∶5。减水剂的作用降低了珍珠岩或锆盐的吸水能力，因此也减少了与水泥完全混合所需要的水量，最终减少了干燥时间而提高了最终材料的强度。这些都是由于使用了防止剂，除在最终吸音材料产生孔穴的功效以外的附加优点。
加气材料优选超细铝粉，其浓度以水泥重量计是0.05-1％，优选0.1-0.5％，更优选是0.3-0.5％。铝粉与硅酸盐水泥反应放出氢气，氢气则在最后的硬化组合物中产生孔隙。除了在填料中发现气孔外，还可以发现这些孔隙在水泥内部存在。正是水泥中的孔穴和填料中的气孔的结合提供了本发明制造的产品的吸音系数的改进效果。孔穴的尺寸和数量可以根据填料和铝粉的粒径以及所使用的量进行调整。作为一个非限定性示例，使用上述铝粉可以在硬化水泥中产生0.1-1mm的孔穴。
权利要求
1.一种具有吸音能力的水泥基组合物，所述组合物具有占所述材料15-80％的气孔结构，且风干密度范围是200kg/m3-1000kg/m3，所述组合物含有(a)水泥混合物(b)填料，及(c)加气剂所述材料的特征在于所用填料是用防止剂预处理过的，防止所说的气孔部分在材料制造过程的存留水；加气剂在硬化水泥混合物中产生孔隙。
2.根据权利要求1的组合物，其中，所述所说的水泥混合物包括普通硅酸盐水泥、减水剂和强化剂。
3.根据权利要求2的组合物，其中所说的水泥与填料的体积比例为1∶2-1∶9。
4.根据权利要求3的组合物，该组合物中还提供了强化纤维。
5.根据权利要求3的组合物，其中所述的加气剂材料是浓度为水泥的0.05-1％的铝粉。
6.根据权利要求3的组合物，其中所述的填料是膨胀珍珠岩，水泥与膨胀珍珠岩的干体积比是1∶2-1∶9。
7.根据权利要求3的组合物，其中，所述的纤维是聚丙烯纤维，其浓度是水泥重量的0.005-0.5％。
8.根据权利要求2的组合物，其中，该强化剂是硫酸铁，其为水泥重量的3-5％。
9.根据权利要求3的组合物，其还包括浓度为水泥重量的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，该吸音材料包含水泥、减水剂、调节剂、强化纤维、填料、加气剂和强化剂；所述方法包括步骤(a)用防止剂预处理填料；(b)干混水泥与纤维使之均匀成一体；(c)将减水剂、加气剂、调节剂、生石灰和石膏与需要量的水混合成一体；(d)将步骤(a)的混合物与步骤(b)的混合组分混合；(e)将步骤(d)的混合物与步骤(c)的混合物混合；(f)将步骤(e)中的最终混合物进行浇铸和固化。
11.一种组合物，包括(a)普通硅酸盐水泥(b)填料，水泥∶填料的体积比为1∶3至1∶8；(c)水泥重量的0.8％至1.2％的减水剂；(d)水泥重量的0.1％至1％的铝粉；(e)水泥重量的0.06％至0.1％的氢氧化钾；(f)水泥重量的3％至5％的硫酸铁；(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％的聚丙烯纤维；和(j)水，水泥∶水为1∶0.7-1∶1.17；该组合物的特征还在于上述成分被组合并压实，压缩系数是1∶1-1∶8。
全文摘要
一种水泥基组合物，包括水、水泥混合物和一种填料，该填料不仅提供体积，而且提供可吸收声音的气孔。该气孔本身存在于填料材料中，不会完全与水相容，使得气孔在生产吸音材料的混合过程中不会被完全消除。另外，还包括一种加气剂，其在最初的水合过程中与水泥反应在水泥基组合物中产生气泡，从而在组合物中进一步提供气孔或孔隙。
文档编号C04B28/04GK1426576SQ01808532
公开日2003年6月25日 申请日期2001年8月24日 优先权日2001年8月24日
发明者董荣珍, 马保国, 谢永江, 朱洪波 申请人:新光国际有限公司