一种基于改性处理的竹骨料轻质混凝土隔音墙的制作方法

1.本发明涉及建筑材料工程技术领域，具体涉及一种基于改性处理的竹骨料轻质混凝土隔音墙。


背景技术：

2.随着社会经济的不断发展，环境噪音污染问题已成为人类密切关注的主要问题之一。如交通沿线的噪音污染等已成为行业内高度重视的技术研究领域。现有的隔音墙(声屏障)均为金属、塑料、玻璃钢等制造的，不耐腐蚀，易老化，寿命短且成本高，隔音效果一般，且往往运输成本高，存有较明显的缺陷。
3.近年来，植物纤维作为一种新兴绿色环保材料，受到了混凝土领域科研人员的密切关注。混凝土中掺入适量的植物纤维，可以提高混凝土的抗拉强度以及防止裂缝扩张，提高混凝土延性等性能。但是，由于有机植物纤维与无机水泥砂浆界面不相容，而且混凝土中的水泥碱性环境容易腐蚀植物纤维，导致植物纤维混凝土的抗压强度低、耐久性差，甚至无法粘结成型，因此植物纤维不能直接应用于混凝土隔音墙中。本发明针对这些严重缺陷，利用经过改性处理的竹骨料，掺入到水泥砂浆中，制备得到一种基于改性处理的竹骨料轻质混凝土隔音墙，该隔音墙在保证原有隔音降噪效果的基础上，强度得到显著提高，抗冻及耐腐蚀性能均增强。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有技术的痛点，提供一种基于改性处理的竹骨料轻质混凝土隔音墙。该隔音墙绿色环保、新颖轻质、成本低，可大批量工厂自动化预制生产，现场装配式安装且具有较强的吸音降噪作用；同时，经过改性处理的竹骨料所制备的混凝土吸音效果、韧性、强度均佳，而且克服了植物纤维在混凝土中易发生腐蚀、发酵、虫蛀等缺点，使用寿命长，制备出的隔音墙体强度显著提高。
5.本发明采用如下技术方案实现：
6.一种基于改性处理的竹骨料轻质混凝土隔音墙，包括吸音层，所述的吸音层主要由水泥砂浆和改性处理的竹骨料均匀混合制成。
7.所述的吸音层按质量份计包括如下组分：改性处理的竹骨料25.5～40.8份、硅酸盐水泥18.6～29.5份、中砂25.6～30.8份、重组外加剂0.5～1.5份、中性水10～20份。
8.其中，所述的外加剂为重组外加剂，所述的重组外加剂优选为聚羧酸高性能减水剂与木质素磺酸钠减水剂混合重组的，能显著改善改性处理的竹骨料与水泥砂浆之间的粘结效果。其中，木质素磺酸钠减水剂以木浆为生产原料之一，木浆中含木质素成分，竹骨料的主要成分也包含木质素。作为优选，所述的聚羧酸高性能减水剂与木质素磺酸钠减水剂质量比为4:1，两者结合时可以显著提高改性处理的竹骨料与水泥砂浆的粘结度，使其能够牢固粘合在一起，形成不易变形的贯通孔腔结构。
9.所述的竹骨料是经过改性处理过的，在具备原有优点的同时，还具有耐腐蚀性，提
高了竹骨料和水泥砂浆的相容性，增加了竹骨料与水泥砂浆界面之间的粘结度，改性处理的竹骨料所制备的混凝土隔音墙比未处理的竹颗粒所制备的混凝土隔音墙强度要高20倍左右，且使用寿命长；
10.进一步的，所述的改性处理的竹骨料是指经中性硅酸钠溶液处理过的竹骨料；
11.作为优选的，所述的改性处理的竹骨料是指沸水煮后经海藻酸钠溶液与氯化钙溶液处理过的竹骨料；
12.更为优选的，所述的改性处理的竹骨料是指经丙三醇、乙醇处理过的竹骨料；
13.上述处理是指浸泡、搅拌或喷涂；
14.进一步的，本发明中采用的为竹骨料，其颗粒大小优选为长10～20mm，宽2～10mm，厚1～5mm。所述的竹骨料颗粒不能过大，也不能直接采用竹纤维，因为竹纤维为丝状，其主要功效是提高混凝土的抗拉性能，对混凝土抗压性能没有显著的改善作用；而本发明经过改性处理的竹骨料为一定大小的颗粒状，将经过改性处理的竹骨料作为混凝土中的粗骨料，掺入到水泥砂浆中可显著改善混凝土内部的孔腔结构，使其形成贯通的微型孔腔，同时由经过改性处理的竹骨料所制备的混凝土抗压强度为竹纤维混凝土抗压强度的20倍左右。
15.进一步的，所述的吸音层表面还设有吸音的特殊结构，即在吸音层表面设有连续不规则泡状凸起。这些连续不规则泡状凸起的结构利用底部具有连续不规则泡状的模具浇筑而成，内部含有贯通的微型孔腔。当声波进入这些泡状结构中时，一部分声能在其中的孔腔中摩擦振荡而转化成热能消耗，同时声波在泡状结构内部贯通的微型孔腔结构中环绕振荡，吸收声能，从而较大地提高吸音降噪效果。这种连续不规则泡状凸起结构相对比于普通的平面结构，具有更佳的吸音降噪效果，经检测可提高15％～20％。
16.本发明的有益效果是：
17.本发明的隔音墙中的吸音层一方面是利用改性处理的竹骨料的疏松多孔、孔隙率较大的特点，另外一方面采用基于改性处理的竹骨料和水泥砂浆等按比例混合制得吸音层，形成的为多孔腔体结构。这种吸音层通过内部贯通的微型孔腔不仅能更好的吸收噪音，降噪效果较佳，可降噪15db以上。同时吸音层中将经过改性处理的竹骨料作为混凝土的粗骨料，掺入到水泥砂浆中制备得到的隔音墙体强度显著提高，抗冻及耐腐蚀性能均增强，且同厚度下比普通混凝土墙体轻30％～40％。另外，本隔音墙利用底部具有连续不规则泡状的模具，先根据吸音层的原料配比制备得到吸音层，并在吸音层上铺设预制好的钢筋网，再将根据钢筋混凝土结构层的原料配比拌制的混凝土浇灌到吸音层上，使钢筋混凝土结构层与吸音层有机地粘结在一起，可达到一次成型、二层同时凝固的目的，且本发明只需要24小时养护，养护时长可大大缩短，隔音墙可耐腐蚀，抗晒抗冻，寿命长，可以使用十五年以上。同时要说明的，速生的竹子在我国资源丰富，开发利用这一资源，符合国家的装配式建筑的产业政策，原料绿色，低碳环保，价廉物美，发展潜力大，竞争力强。
18.本隔音墙相比于传统植物纤维混凝土隔音墙而言，性能卓越，经过改性处理的竹骨料混凝土隔音墙的抗压强度比未经改性处理的竹颗粒混凝土隔音墙的抗压强度高20倍左右，实现了隔音墙商品化，具有技术核心竞争力；另外，该隔音墙降噪效果佳，可降噪15db以上，且兼具养护时间短、生产成本低、可装配式安装、自重相对轻、运输便捷，耐腐蚀性能较好等优点，可广泛用于建筑非承重墙体、高铁周边声屏障工程、高速公路两侧、粮仓、赛车场周边、医院、学校等需吸音降噪场所。
附图说明
19.图1是本发明的一种隔音墙的三维示意图，
①
竹骨料混凝土吸音层、
②
钢筋混凝土结构层。
具体实施方式
20.将本发明的隔音墙适用于噪声敏感的建筑物集中区域的高速公路、城市高架、轻轨道路，有显著的隔音降噪作用。且该隔音墙所需养护时间短，自重相对轻，成本低，耐腐蚀性能较好，可以完全替代传统植物纤维混凝土隔音墙。
21.下面结合具体实例对本发明的技术方案做进一步说明。
22.本发明实施例制备的隔音墙，包括钢筋混凝土结构层和粘结于钢筋混凝土结构层表面的吸音层，所述的钢筋混凝土结构层由下述质量份的各组分混合而成：硅酸盐水泥15.6～25.5份、石骨料30.4～50.8份，砂20.7～25.8份，钢筋0.5～2.7份，外加剂0.5～2.0份，中性水6.8～9.1份。
23.实施例1(表面为连续不规则泡状凸起结构的隔音墙a与表面为平面型结构的隔音墙b作对比)
24.按质量份计，所有原料组成如下：
25.吸音层包括如下组分：改性处理的竹骨料32.5份、硅酸盐水泥20.6份、中砂25.6份、重组外加剂1.0份(聚羧酸高性能减水剂与木质素磺酸钠减水剂按质量比4:1，下同)、中性水12份。
26.钢筋混凝土结构层包括如下组分：硅酸盐水泥15.6份、石骨料45.8份、砂23.6份、钢筋2份、外加剂1.2份和中性水8.5份。
27.将两种隔音墙用于学校四周，都具有隔音效果，学校周边白天的噪音为60分贝左右，对学校的学习环境影响很大，在使用表面为连续不规则泡状凸起结构的隔音墙a和表面为平面型结构的隔音墙b后，据测试，噪音分别降至48分贝左右和50分贝左右，由此可知，表面为连续不规则泡状凸起结构的隔音墙降噪效果更好，且表面具有连续不规则泡状凸起结构的隔音墙立体感更强，整体美观性更高。
28.实施例2(吸音层使用聚羧酸高性能减水剂与木质素磺酸钠减水剂按质量比4:1作为外加剂的隔音墙a与吸音层仅使用聚羧酸高性能减水剂作为外加剂的隔音墙b作对比)
29.按质量份计，所有原料组成如下：
[0030][0031][0032]
a、b墙体的钢筋混凝土结构层都包括如下组分：硅酸盐水泥16.6份、石骨料48.8
份，砂25.6份，钢筋2.5份，外加剂1.3份，中性水8.6份。
[0033]
根据上述配比制备得到两种混凝土隔音墙，b隔音墙吸音层表面混凝土浇筑不够密实，松散度较大，且在搅拌过程中水泥砂浆包裹竹骨料的能力较差，竹骨料与水泥砂浆较为分散；a隔音墙吸音层表面混凝土密实程度较高，而且在搅拌过程中可明显看出水泥砂浆牢牢地包裹住竹骨料，两者结合度显著提高。由此可知，使用了聚羧酸高性能减水剂和木质素磺酸钠减水剂混合重组的外加剂后，经过改性处理的竹骨料与水泥砂浆之间的粘结度有明显提高。
[0034]
实施例3(吸音层含改性处理的竹骨料的隔音墙a与不含改性处理的竹骨料的普通混凝土墙体b作对比)
[0035]
按质量份计，所有原料组成如下：
[0036][0037]
a、b墙体的钢筋混凝土结构层都包括如下组分：硅酸盐水泥16.6份、石骨料48.8份，砂25.6份，钢筋2.5份，外加剂1.3份，中性水8.6份。
[0038]
将两种隔音墙用于某医院四周，都具有隔音效果，医院周边白天噪音为55分贝左右，对医院的医生和病人影响较大，据测试，噪音分别降至42分贝左右(a隔音墙)和49分贝左右(b隔音墙)，由此可见，明显a隔音墙降噪效果好，此外，b隔音墙质量大，运输成本较高，其经济性差。
[0039]
实施例4(改性处理的竹骨料所制备的墙体a与未经改性处理的竹颗粒所制备的墙体b作对比)
[0040]
按质量份计，所有原料组成如下：
[0041][0042]
a、b墙体的钢筋混凝土结构层都包括如下组分：硅酸盐水泥16.6份、石骨料48.8份，砂25.6份，钢筋2.5份，外加剂1.3份，中性水8.6份。
[0043]
将两种隔音墙用于某粮仓四周，都具有隔音效果，粮仓因需排风风机运行，周边白天噪音为76分贝左右，对周边居民的生活影响较大，据测试，噪音分别降至58分贝左右(a隔音墙)和63分贝左右(b隔音墙)，由此可见，a隔音墙降噪效果更好。
[0044]
另外，利用经中性硅酸钠溶液处理过的竹骨料和未经处理的竹颗粒，相同混凝土配比及搅拌条件下，制备得到相同数量的竹骨料混凝土试块与竹颗粒混凝土试块。经过所做试块的抗压强度数据对比：隔音墙a的吸音层抗压强度在6mpa左右，而隔音墙b的吸音层抗压强度在0.3mpa左右。由此可知，经过中性硅酸钠溶液处理后的竹骨料所做的吸音层墙体可将强度提高至20倍左右。
[0045]
同时，将上述制备得到的竹骨料混凝土试块与竹颗粒混凝土试块用于抗冻及耐腐蚀性能测试实验。实验表明竹骨料混凝土试块在经25次冻融循环，试件表面出现少量边角脱落现象，质量平均损失率为1.76％；在经溶度为6000mg/l的硫酸钠溶液中浸泡9个月后竹骨料混凝土试块表面有白色析出物出现，且质量平均损失率为0.8％。而竹颗粒混凝土试块在第13次冻融循环后发现试块出现大体积边角脱落现象，质量平均损失率达到5.2％；将竹颗粒混凝土试块放入溶度为6000mg/l的硫酸钠溶液中浸泡9个月后，试块表面白色析出物明显增多，且在受侵蚀面试块逐渐开裂，质量损失率达到2.1％。由此可知，经过中性硅酸钠溶液处理后的竹骨料混凝土抗冻及耐腐蚀性能均增强。
[0046]
与经中性硅酸钠溶液处理过的竹骨料混凝土相比，利用沸水煮后经海藻酸钠溶液与氯化钙溶液处理过的竹骨料(具体可参见cn202010357985.9)混凝土和经丙三醇、乙醇处理过的竹骨料混凝土，具有更高的抗压强度、更佳的抗冻性与耐腐蚀性。由此可知，经过改性处理的竹骨料混凝土抗压强度显著提高，抗冻及耐腐蚀性能均增强，其所制备的隔音墙体实用性增强，使用寿命更长。
[0047]
以上技术方案是优选实施方式，并非对本发明技术方案的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，做出的变形应视为属于本发明保护范围。