固废资源化的建筑墙体隔声板材研究(附件)
随着经济的飞速发展，人们在享受便利的同时，噪声已成为日益困扰生活的污染之一。目前建材市场上的隔声材料的隔声性能对高频噪声具有一定的效果，但是对低频噪声的隔声效果并不理想。所以本文以声子晶体为理论基础，结合绿色建材的相关内涵，揭示聚氨酯基材掺入不同含量、不同粒径的固废颗粒的吸声系数变化规律。根据实验结果分析各个变量对隔声板材吸声系数的影响，进而将此规律应用于在隔声板材的制作之中。本论文主要做了以下的研究工作研读前人对声子晶体的相关理论，发现声子晶体是一种弹性波带隙的结构和材料。实验设计思路是通过控制聚氨酯基材的配比，将固废颗粒的粒径、含量作为变量，将实验进行分组制作并测试。测试结果中显示，隔声板材的吸声效果在频段为125Hz~200Hz的吸声效果较好，吸声系数呈逐渐上升状态；在频率250Hz时吸声系数突然下降或下降至最低点；在频率250Hz以上吸声系数又会上升至和第一频段大致相同的数值。关键词 噪声污染，声子晶体，隔声板材，绿色建材，固废颗粒
目 录
1 绪论 3
1.1 课题研究背景 3
1．2 国内外研究现状 4
1.2.1 建材行业现状以及固废资源化体系的方案探讨 7
1.2.2 建筑隔声现状、研究现状与分析 9
1.3 绿色建材的理论知识及其应用 10
1.4 研究或解决的问题 10
1.5 研究重点 11
1.6 需突破的难点 11
2 相关理论及应用基础 11
2．1 声子晶体理论及其应用 11
2．2 声子晶体理论的应用问题 13
3.1 拟采用实验方案 14
3.2 改进后的实验方案 14
3.3 实验试样制备工艺 15
3.4 实验测试 15
3.4.1（驻波管法）测试数据 15
3.4.2 实验内容与要求 16
3.4.3 实验注意事项 16
3.4.4 常见噪声频率范围 16
3.4.5 测试系统示意 16
3.4.6实验试样参数及尺寸图示 17
3.4.7 实验样品尺寸及实体照片 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
3.4.8 实验工具照片展示 18
3.5 测试数据表格及图表分析 19
3.6 实验过程总结 29
4 结论 30
致谢 32
参考文献 33
1 绪论
1.1 课题研究背景
在高速经济发展的时代背景下，越来越多的环境问题成为了当前重点关注的矛盾。而在社会经济快速发展的同时，必然会带来相应的环境代价。而噪声染是降低人们居住质量的重要因素之一，甚至关联到人们的健康。这就要求我们居住的环境具备隔声降噪的功能，而在建筑大工业化生产的当下环境，隔声降噪要求一直处于没有固定硬性指标的行列，但是随着社会经济的发展，人们对居住环境质量要求的提高加上经济飞速发展带来的各种噪声污染的大环境下，隔声降噪的功能越来越重要，这也是我们研究此课题的重要原因，目前市场上的隔声降噪材料不仅产品形式单一、隔声效果一般，而且隔声材料的造价也偏高。基于此上述的大环境的需求和目前市场上的空缺，研究出一种轻质、隔声效果好、生产成本低的隔声板材是目前建筑材料行业亟需解决的问题。
根据产生噪声的方式，主要分为三种[1]：机械振动产生的噪声、空气的运动产生的噪声、电磁产生的噪声，噪声来源可分为五种[26]，当前噪声污染已日渐成为当代亟需解决的问题，这种污染并不能从直观中得以体现，不像其他污染，如空气污染直接观测天空颜色或者有相应的天气预报会播报空气质量；垃圾污染会有专门的政府政策的管理规定进行分类回收。而噪声污染从视觉的感官上是不能捕获的，只能靠听觉器官来感觉，这就造成一种盲区，人们习惯于用视觉去判断污染状况，而噪声污染还没有专门的测试仪器得以推广。看不到、无人检测噪声污染并不代表着噪声污染不存在，恰恰相反，随着大工业化社会的进步，这种问题日益影响着人们的正常生活。通过调查研究，得出噪声污染会对人体产生的危害主要在一下几个方面[711]：
1、噪声会造成人体听力系统的损伤；2、噪声破坏人的集中注意力，使人们的工作效率下降；3、噪声使人们在夜间无法正常入睡，降低人的睡眠质量；4、噪声会破坏人精神系统的稳态，无法保持平稳的精神状态；5、损害心脑血管；6、噪声对视力的损害；7、对女性身体各方面机能的损害；8、对儿童来说，噪声不利于其生长发育。
从上面的危害就可以看出，噪声污染带来的危害不仅仅是生理上会摧残人们的各方面生理机能，还会破坏人们正常的作息时间表、降低工作效率，使人们不能全身心投入到工作之中；除此之外，噪声带来的精神上的伤害更是往往容易被忽视的，当代经济的飞速发展，人们的工作强度（主要是脑力劳动者）较之十年前有了很大提升，而居室作为人们最主要的休息场所，能否为主人提供一个无任何干扰的休息环境显得尤为重要，所以对于建筑隔声板材的研究就显得尤为重要。噪声的控制方式有三种：1、从声源控制，这也是最根本的方法；2、从声音的传播过程中控制，就比如本文课题的研究内容；3、保护接受者，这种方法虽然也能有效保护人们的身体健康，但是各种受限因素较多。吸收声能降噪、把声能通过一定厚度的材料阻绝以及通过阻尼降低声能传播的效率三种降噪方式。
隔声板材主要用于室内的隔墙之中，通过在隔墙中间的中空部位填充隔声板材，进而提高隔墙的隔声性能。与传统隔墙相比，具有轻质、隔声效果好、尽可能节省建筑空间的优点。传统隔墙主要是依靠墙体的厚度来隔声，这样不仅而且会提升建筑造价、减少建筑空间，同时也与国家倡导的绿色建筑的政策相违背。因而，开发设计出一种基于废弃物料的填充轻薄建筑隔声墙板，意义十分重大。
通过研究固废颗粒物质不同掺量的隔声墙板隔声性能规律，从而制备出一种轻质、经济的用于轻质隔墙上的隔声复合材料。
在以后的建筑工程当中，如果能够将隔声板材广泛应用于建筑室内的隔墙之中，对于各种固废垃圾的资源化、提高房屋的隔声性能甚至改善人们的居住环境均有重大意义，这是本课题的研究目的和方向，同时，使废弃物料得到有效利用的同时减少建筑造价，具有一定的经济效益和当代应用价值。
1．2 国内外研究现状
对于聚合物复合材料的研究国内起于1980年，进入2000年之后，随着社会经济的发展，科学技术水平不断的提高，对于聚合物材料隔声性能的研究主要集中在两个方面：一是以聚合物基材为基体，均匀掺入其他颗粒物料的实验探索；而是针对这种以聚合物基材为基体，掺入其他颗粒对隔声板材声学机理的影响进而试图研究出一种掺入其他物料颗粒的复合聚合物材料应用于实践当中。
其中，以聚氯乙烯为基体，掺入其他复合材料：张燕飞[12]等加入玻璃纤维、涤纶等增加试样的柔性，并以此为实验样本进行先后比较了其对声能吸收的影响；而唐晓杰[13]等，通过模板挤压制成实验样本，用以测试其对隔声性能的影响；朱春艳等[14]以基材的结构研究为中心，通过固废颗粒的横向或者纵向排列等不同排列组合图形，并且另外探索不同维数对隔声性能的影响；潘涵等[15]在基材中加入了其他固废颗粒和柔性材料（玻璃纤维、布质、木屑等），并在基材的制作中加入了硫酸钡粉末作为填料，用来探索这几种材料复合在一起对隔声板材的影响，并实验的过程中发现加入玻璃纤维等柔性材料对隔声板材的强度、柔性强度以及抗裂性能均有一定程度上的提高；傅雅琴、倪庆清等[16]对玻璃纤维织物以及PVC材料隔声性能的进行了探索之外，对隔声的具体内部机理进行了研究，并发现聚氨酯基材中加入一定的柔性材料，对聚氨酯基材的隔声性能具有一定的提高效果；肖山宏等[17]研究比较了以铅纤维、玻璃纤维和金属化织物为增强体材料，其进行了DMA、SEM、EDS等分析，探索了其隔声机理。
目 录
1 绪论 3
1.1 课题研究背景 3
1．2 国内外研究现状 4
1.2.1 建材行业现状以及固废资源化体系的方案探讨 7
1.2.2 建筑隔声现状、研究现状与分析 9
1.3 绿色建材的理论知识及其应用 10
1.4 研究或解决的问题 10
1.5 研究重点 11
1.6 需突破的难点 11
2 相关理论及应用基础 11
2．1 声子晶体理论及其应用 11
2．2 声子晶体理论的应用问题 13
3.1 拟采用实验方案 14
3.2 改进后的实验方案 14
3.3 实验试样制备工艺 15
3.4 实验测试 15
3.4.1（驻波管法）测试数据 15
3.4.2 实验内容与要求 16
3.4.3 实验注意事项 16
3.4.4 常见噪声频率范围 16
3.4.5 测试系统示意 16
3.4.6实验试样参数及尺寸图示 17
3.4.7 实验样品尺寸及实体照片 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
3.4.8 实验工具照片展示 18
3.5 测试数据表格及图表分析 19
3.6 实验过程总结 29
4 结论 30
致谢 32
参考文献 33
1 绪论
1.1 课题研究背景
在高速经济发展的时代背景下，越来越多的环境问题成为了当前重点关注的矛盾。而在社会经济快速发展的同时，必然会带来相应的环境代价。而噪声染是降低人们居住质量的重要因素之一，甚至关联到人们的健康。这就要求我们居住的环境具备隔声降噪的功能，而在建筑大工业化生产的当下环境，隔声降噪要求一直处于没有固定硬性指标的行列，但是随着社会经济的发展，人们对居住环境质量要求的提高加上经济飞速发展带来的各种噪声污染的大环境下，隔声降噪的功能越来越重要，这也是我们研究此课题的重要原因，目前市场上的隔声降噪材料不仅产品形式单一、隔声效果一般，而且隔声材料的造价也偏高。基于此上述的大环境的需求和目前市场上的空缺，研究出一种轻质、隔声效果好、生产成本低的隔声板材是目前建筑材料行业亟需解决的问题。
根据产生噪声的方式，主要分为三种[1]：机械振动产生的噪声、空气的运动产生的噪声、电磁产生的噪声，噪声来源可分为五种[26]，当前噪声污染已日渐成为当代亟需解决的问题，这种污染并不能从直观中得以体现，不像其他污染，如空气污染直接观测天空颜色或者有相应的天气预报会播报空气质量；垃圾污染会有专门的政府政策的管理规定进行分类回收。而噪声污染从视觉的感官上是不能捕获的，只能靠听觉器官来感觉，这就造成一种盲区，人们习惯于用视觉去判断污染状况，而噪声污染还没有专门的测试仪器得以推广。看不到、无人检测噪声污染并不代表着噪声污染不存在，恰恰相反，随着大工业化社会的进步，这种问题日益影响着人们的正常生活。通过调查研究，得出噪声污染会对人体产生的危害主要在一下几个方面[711]：
1、噪声会造成人体听力系统的损伤；2、噪声破坏人的集中注意力，使人们的工作效率下降；3、噪声使人们在夜间无法正常入睡，降低人的睡眠质量；4、噪声会破坏人精神系统的稳态，无法保持平稳的精神状态；5、损害心脑血管；6、噪声对视力的损害；7、对女性身体各方面机能的损害；8、对儿童来说，噪声不利于其生长发育。
从上面的危害就可以看出，噪声污染带来的危害不仅仅是生理上会摧残人们的各方面生理机能，还会破坏人们正常的作息时间表、降低工作效率，使人们不能全身心投入到工作之中；除此之外，噪声带来的精神上的伤害更是往往容易被忽视的，当代经济的飞速发展，人们的工作强度（主要是脑力劳动者）较之十年前有了很大提升，而居室作为人们最主要的休息场所，能否为主人提供一个无任何干扰的休息环境显得尤为重要，所以对于建筑隔声板材的研究就显得尤为重要。噪声的控制方式有三种：1、从声源控制，这也是最根本的方法；2、从声音的传播过程中控制，就比如本文课题的研究内容；3、保护接受者，这种方法虽然也能有效保护人们的身体健康，但是各种受限因素较多。吸收声能降噪、把声能通过一定厚度的材料阻绝以及通过阻尼降低声能传播的效率三种降噪方式。
隔声板材主要用于室内的隔墙之中，通过在隔墙中间的中空部位填充隔声板材，进而提高隔墙的隔声性能。与传统隔墙相比，具有轻质、隔声效果好、尽可能节省建筑空间的优点。传统隔墙主要是依靠墙体的厚度来隔声，这样不仅而且会提升建筑造价、减少建筑空间，同时也与国家倡导的绿色建筑的政策相违背。因而，开发设计出一种基于废弃物料的填充轻薄建筑隔声墙板，意义十分重大。
通过研究固废颗粒物质不同掺量的隔声墙板隔声性能规律，从而制备出一种轻质、经济的用于轻质隔墙上的隔声复合材料。
在以后的建筑工程当中，如果能够将隔声板材广泛应用于建筑室内的隔墙之中，对于各种固废垃圾的资源化、提高房屋的隔声性能甚至改善人们的居住环境均有重大意义，这是本课题的研究目的和方向，同时，使废弃物料得到有效利用的同时减少建筑造价，具有一定的经济效益和当代应用价值。
1．2 国内外研究现状
对于聚合物复合材料的研究国内起于1980年，进入2000年之后，随着社会经济的发展，科学技术水平不断的提高，对于聚合物材料隔声性能的研究主要集中在两个方面：一是以聚合物基材为基体，均匀掺入其他颗粒物料的实验探索；而是针对这种以聚合物基材为基体，掺入其他颗粒对隔声板材声学机理的影响进而试图研究出一种掺入其他物料颗粒的复合聚合物材料应用于实践当中。
其中，以聚氯乙烯为基体，掺入其他复合材料：张燕飞[12]等加入玻璃纤维、涤纶等增加试样的柔性，并以此为实验样本进行先后比较了其对声能吸收的影响；而唐晓杰[13]等，通过模板挤压制成实验样本，用以测试其对隔声性能的影响；朱春艳等[14]以基材的结构研究为中心，通过固废颗粒的横向或者纵向排列等不同排列组合图形，并且另外探索不同维数对隔声性能的影响；潘涵等[15]在基材中加入了其他固废颗粒和柔性材料（玻璃纤维、布质、木屑等），并在基材的制作中加入了硫酸钡粉末作为填料，用来探索这几种材料复合在一起对隔声板材的影响，并实验的过程中发现加入玻璃纤维等柔性材料对隔声板材的强度、柔性强度以及抗裂性能均有一定程度上的提高；傅雅琴、倪庆清等[16]对玻璃纤维织物以及PVC材料隔声性能的进行了探索之外，对隔声的具体内部机理进行了研究，并发现聚氨酯基材中加入一定的柔性材料，对聚氨酯基材的隔声性能具有一定的提高效果；肖山宏等[17]研究比较了以铅纤维、玻璃纤维和金属化织物为增强体材料，其进行了DMA、SEM、EDS等分析，探索了其隔声机理。
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