利用淤污泥集料制备高速公路声屏障降噪材料的研究

摘要

降低交通噪音对人们日常生活的影响，已成为当今高速公路规划与建设的重要内容，我国已建和在建的高速公路均开始使用声屏障作为降低交通噪音的手段，但目前的声屏障使用的交通降噪材料存在原材料不环保、制作成本高、耐久性差等缺点。
　　 本文依托湖北省交通厅科技攻关项目“新型环保高效水泥基道路声屏障研究与应用”，通过对声屏障降噪原理研究，提出利用废弃物淤污泥烧制的轻集料开发一种耐久性好、强度高、价格低廉，并且在交通噪音集中的800～1200Hz频率范围内具有较好吸声性能的声屏障降噪材料设计思路。
　　 根据声波在细管中传播的原理，结合集料紧密堆积的结构特点，建立“声波吸收峰值频率——淤污泥集料粒径”之间的关系模型。该模型为多孔降噪材料的集料粒径选择提供了依据。试验表明：公路交通噪音集中的频率800～1200Hz，对应的集料粒径范围1.18～2.36mm，以这种级配集料成型的多孔降噪材料在800～1200Hz平均吸声系数达到0.77，吸声系数峰值0.94出现在1000Hz附近。
　　 通过淤污泥轻质集料制备的声屏障降噪材料与目前主要使用的膨胀珍珠岩制备的水泥基吸声材料的吸声性能、强度和耐久性能对比分析，淤污泥轻质集料制备的声屏障降噪材料综合功能优异。在降噪材料优化设计制各过程中，分析了影响淤污泥轻质集料制备声屏障降噪材料吸声性能的因素，探讨了配合比(水胶比和级配)、材料厚度、梯度结构设计和背后空腔对降噪材料的吸声性能影响规律，并结合降噪材料相应的使用性能，提出了较为合理的淤污泥轻质集料制备声屏障降噪材料的设计方法：水胶比0.3，厚度4cm，降噪材料降噪系数最高可达0.5以上，在800～1200Hz平均吸声系数最高可达0.8以上。
　　 利用淤污泥集料制备的新型环保高速公路声屏障降噪材料，为杭瑞高速公路建设提供了支持，具有重要的社会意义和经济价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究综述

1.2.1国外研究概况

1.2.2国内研究概况

1.3研究的主要内容

1.4研究的技术路线

第2章 淤污泥声屏障的设计原理与性能评价方法

2.1淤污泥集料组成与性能

2.1.1淤污泥成分

2.1.2淤污泥集料的制备

2.1.3淤污泥集料性能

2.2声屏障的设计原理

2.2.1声屏障的作用机理

2.2.2声屏障的材料组成

2.3性能评价方法

第3章 淤污泥集料制备声屏障降噪材料的设计

3.1声波在细管中传播规律

3.1.1细管吸声系数

3.1.2声波频率与最小细管半径

3.2集料粒径与等效细管半径

3.2.1集料紧密堆积理论孔径推导

3.2.2等效细管半径计算

3.3噪音频率设计集料粒径

3.4设计方法的试验验证

3.4.1原材料

3.4.2试验方法

3.4.3试验结果与分析

3.4.4结论

3.5淤污泥集料与膨胀珍珠岩多孔降噪材料比较

3.5.1试验设计

3.5.2试验结果与分析

3.5.3结论

第4章 淤污泥集料制备降噪材料性能研究

4.1原材料与试验方法

4.1.1原材料

4.1.2试验方法

4.2配合比对降噪材料性能的影响

4.2.1水胶比

4.2.2单一级配

4.2.3复合级配

4.3试件厚度对吸声性能的影响

4.4梯度设计对吸声性能的影响

4.5背后空腔对吸声性能的影响

4.6雨淋对吸声性能的影响

4.7冻融循环对降噪材料性能的影响

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

硕士期间发表论文及参与研究项目