本文關(guān)鍵詞：拋光磚廢料開口連通孔陶瓷吸聲材料的制備與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著工業(yè)和城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展,噪聲污染日趨嚴(yán)重,不僅影響人們正常的工作、學(xué)習(xí)和生活,而且危害人體健康。為達(dá)到降低噪聲的目的,開發(fā)優(yōu)良的吸聲材料顯得十分重要。本論文根據(jù)吸聲材料應(yīng)具備安全性、裝飾性和低成本的原則,采用嚴(yán)重污染環(huán)境的陶瓷拋光磚廢料為原料,制備出適于在多種場合使用的多孔陶瓷吸聲材料。課題的開展對資源回收利用、環(huán)境保護(hù)和促進(jìn)陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。首先,通過單因素實(shí)驗(yàn),確定了拋光磚廢料的摻量為25～35 wt%,普通水泥的摻量5-15 wt%。設(shè)計(jì)了L9(3。)正交實(shí)驗(yàn),以拋光磚廢料、普通水泥、冷卻速度作為因素,平均吸聲性能和強(qiáng)度作為評價指標(biāo),優(yōu)選了最佳的組成配方：陶瓷基礎(chǔ)料75 wt%,拋光磚廢料25 wt%,外加普通水泥10 wt%；冷卻速度30min。結(jié)果表明：冷卻速度對吸聲材料綜合性能和平均吸聲系數(shù)的影響最顯著,而冷卻速度對強(qiáng)度的影響不顯著。普通水泥加入量愈多,發(fā)泡效果愈好,吸聲效果愈明顯,但制品強(qiáng)度愈差；冷卻速度越快,平均吸聲性能越好,對強(qiáng)度影響不大。通過實(shí)驗(yàn)和理論分析,研究了陶瓷磚發(fā)泡的原因。排除了有機(jī)物和普通水泥引致材料發(fā)泡的可能,證實(shí)了陶瓷磚發(fā)泡主要是拋光磚廢料中的SiC在高溫下氧化形成氣體所致,同時,各種堿性氧化物形成的低共熔物加速了SiC與氧發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生大量的CO或CO2氣體被封閉在高溫液相中來不及排出,從而形成了多孔材料的孔隙結(jié)構(gòu),導(dǎo)致陶瓷材料出現(xiàn)發(fā)泡效果。通過動力學(xué)計(jì)算分析了拋光磚廢料對陶瓷磚燒結(jié)特性的影響,結(jié)果表明：隨著拋光磚廢料的增加,莫來石析晶活化能從780 kJ/mol降低至530kJ/mol,析晶活化能越低,莫來石越容易形成。同時,隨著拋光磚廢料的增加,Avrami常數(shù)從1.82降低至1.12,說明莫來石的析晶生長維度逐漸減小,較小的生長維度有利于形成針狀莫來石交錯網(wǎng)絡(luò),在顯微結(jié)構(gòu)上起到一定的增強(qiáng)作用。普通水泥的加入使得陶瓷磚在1200℃出現(xiàn)大量的熔融液相,加快了氧的擴(kuò)散速度,促進(jìn)了發(fā)泡,同時也得到了連通氣孔結(jié)構(gòu)。通過熱力學(xué)計(jì)算分析,證明隨著CaO的加入,在Si02含量較高的情況下,鈣長石的形成趨勢大于莫來石。XRD分析結(jié)果也表明：當(dāng)CaO含量在5%時,試樣的主晶相為石英和鈣長石。同時,當(dāng)普通水泥加入量為10%時,試樣的綜合性能較好。此外,水泥的水化作用對陶瓷磚的發(fā)泡性能并無影響。研究了多孔陶瓷吸聲材料孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙率對吸聲性能和強(qiáng)度的影響,探討了多孔陶瓷吸聲材料的致孔過程。結(jié)果表明：SiC高溫下的氧化反應(yīng)產(chǎn)生發(fā)泡,由于水泥的加入,產(chǎn)生大量高溫黏度適當(dāng)高的熔融相,促進(jìn)了發(fā)泡反應(yīng),使氣孔連通,在較快的冷卻速度下,連通孔結(jié)構(gòu)凝固成形。材料吸聲系數(shù)與孔隙結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。顯氣孔率越高,其吸聲性能愈好；在不影響連通氣孔率的情況下,孔徑越小,吸聲性能越好。同時,以廢料含量、水泥含量、冷卻速度、顯氣孔率和真密度為輸入變量,建立材料體系輸入-輸出模式的非線性映射關(guān)系,利用自行設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行樣本數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和測試樣的預(yù)測,得到了較滿意的預(yù)測結(jié)果,并最終獲得與正交實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果一致的優(yōu)選配方。對最優(yōu)配方制備的吸聲材料進(jìn)行測試表征,結(jié)果表明：在160～2000 Hz材料的平均吸聲系數(shù)為0.255,抗折強(qiáng)度3.93 MPa,真氣孔率64.45%,顯氣孔率42.05%,容重0.89g/cm3。材料厚度、容重與背后空腔等因素均會對多孔陶瓷吸聲材料吸聲頻譜特性產(chǎn)生影響：隨著材料厚度、容重、材料背后空腔厚度的增加,第一共振頻率往低頻方向移動,材料的低頻吸聲性能提高。論文利用CFD軟件Fluent模擬了聲波在駐波管內(nèi)的傳播過程,詳細(xì)介紹了駐波管CFD分析方法,并從全頻段、不同背后空腔、不同厚度等多方面與實(shí)驗(yàn)中的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,對模型進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明：本研究所建立的模型是可靠的,利用該模型可以輔助研究多孔陶瓷吸聲材料的吸聲性能。
【關(guān)鍵詞】：拋光磚廢料 吸聲材料 多孔陶瓷 發(fā)泡 開口連通孔 孔隙率 吸聲系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ174.1;TB34
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 緒論14-54
• 1.1 引言14
• 1.2 拋光磚廢料的產(chǎn)生及利用現(xiàn)狀14-21
• 1.2.1 陶瓷工業(yè)廢料及拋光磚廢料的產(chǎn)生14-15
• 1.2.2 拋光磚廢料的利用現(xiàn)狀15-21
• 1.3 多孔陶瓷的分類和制備21-26
• 1.3.1 多孔陶瓷的分類21-23
• 1.3.2 多孔陶瓷的制備工藝23-26
• 1.4 噪聲評價及控制26-31
• 1.4.1 聲音的計(jì)量27-28
• 1.4.2 噪聲評價常用聲學(xué)量28-30
• 1.4.3 噪聲控制30-31
• 1.5 吸聲材料吸聲機(jī)理及分類31-40
• 1.5.1 吸聲機(jī)理31-34
• 1.5.2 吸聲材料的分類34-40
• 1.6 材料吸聲性能的測定及性能評價40-44
• 1.6.1 材料的吸聲系數(shù)40-43
• 1.6.2 其他吸聲性能指標(biāo)43-44
• 1.7 本課題研究目的、意義和主要內(nèi)容44-46
• 1.7.1 本課題研究目的和意義44-45
• 1.7.2 研究的主要內(nèi)容45-46
• 參考文獻(xiàn)46-54
• 第二章 實(shí)驗(yàn)工藝與測試表征54-64
• 2.1 實(shí)驗(yàn)條件54-55
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)用原料54-55
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)用儀器及設(shè)備55
• 2.2 實(shí)驗(yàn)工藝流程及燒成制度55-57
• 2.2.1 工藝流程55-56
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)用燒成制度56-57
• 2.3 主要測試表征參數(shù)57-62
• 2.3.1 吸水率、顯氣孔率及體積密度的測定57-58
• 2.3.2 真密度,真氣孔率和閉氣孔率的測定58-59
• 2.3.3 線收縮率的測定59
• 2.3.4 抗折強(qiáng)度的測試59
• 2.3.5 吸聲性能的測試59-61
• 2.3.6 X射線衍射分析61-62
• 2.3.7 熱分析62
• 2.3.8 其他分析方法62
• 2.4 本章小結(jié)62-63
• 參考文獻(xiàn)63-64
• 第三章 利用拋光磚廢料制備多孔陶瓷吸聲材料64-90
• 3.1 主要原料分析64-80
• 3.1.1 陶瓷基礎(chǔ)料64-67
• 3.1.2 拋光磚廢料67-72
• 3.1.3 外加劑的選擇與分析72-77
• 3.1.4 冷卻速度的控制77-79
• 3.1.5 三聚磷酸鈉的影響79-80
• 3.2 正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化配方80-86
• 3.2.1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)80-81
• 3.2.2 結(jié)果與分析81-86
• 3.3 本章小結(jié)86-88
• 參考文獻(xiàn)88-90
• 第四章 拋光磚廢料對多孔陶瓷發(fā)泡的影響90-109
• 4.1 碳化硅發(fā)泡作用的論證90-93
• 4.1.1 有機(jī)物、氯化鎂發(fā)泡的分析90-92
• 4.1.2 普通水泥發(fā)泡的分析92-93
• 4.2 拋光磚廢料對燒結(jié)性能的影響93-105
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)93-94
• 4.2.2 物化性能94
• 4.2.3 試樣燒結(jié)特性94-96
• 4.2.4 顯微結(jié)構(gòu)96-98
• 4.2.5 試樣的發(fā)泡98-100
• 4.2.6 動力學(xué)分析100-105
• 4.3 本章小結(jié)105-106
• 參考文獻(xiàn)106-109
• 第五章 普通水泥對多孔陶瓷發(fā)泡的影響109-129
• 5.1 普通水泥對發(fā)泡的影響109-120
• 5.1.1 熱分析109-110
• 5.1.2 體收縮-膨脹測試110-112
• 5.1.3 X射線衍射分析112-113
• 5.1.4 熱力學(xué)分析113-118
• 5.1.5 燒成溫度118-120
• 5.2 普通水泥摻量的影響120-121
• 5.3 水泥水化的影響121-127
• 5.3.1 水泥的水化產(chǎn)物122-123
• 5.3.2 水化后水泥的熱分析123
• 5.3.3 水化后水泥的顯微分析123-125
• 5.3.4 燒成樣品的比較125-127
• 5.4 本章小結(jié)127-128
• 參考文獻(xiàn)128-129
• 第六章 多孔陶瓷吸聲材料吸聲性能影響因素分析129-143
• 6.1 多孔陶瓷吸聲材料的孔隙結(jié)構(gòu)129-131
• 6.1.1 吸聲與隔聲129
• 6.1.2 孔隙結(jié)構(gòu)對吸聲性能的影響129-130
• 6.1.3 孔隙率對強(qiáng)度的影響130-131
• 6.2 多孔陶瓷吸聲材料的致孔過程131-134
• 6.2.1 拋光磚廢料的發(fā)泡131
• 6.2.2 普通水泥促進(jìn)劇烈發(fā)泡131
• 6.2.3 快速冷卻形成連通孔形態(tài)131-132
• 6.2.4 實(shí)驗(yàn)樣品的連通孔結(jié)構(gòu)132-134
• 6.3 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立預(yù)測模型指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)研究134-140
• 6.3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)excel建模135-138
• 6.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的優(yōu)化138-139
• 6.3.3 材料吸聲性能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測139-140
• 6.3.4 優(yōu)選配方制品性能測試140
• 6.4 本章小結(jié)140-142
• 參考文獻(xiàn)142-143
• 第七章 多孔陶瓷吸聲頻譜特性影響因素及模擬仿真143-166
• 7.1 多孔陶瓷吸聲材料吸聲頻譜特性的影響因素143-147
• 7.1.1 厚度對材料吸聲頻譜特性的影響143-144
• 7.1.2 容重對材料吸聲頻譜特性的影響144
• 7.1.3 背后空腔對材料吸聲頻譜特性的影響144-147
• 7.2 駐波管CFD分析方法147-157
• 7.2.1 模型描述147
• 7.2.2 建立網(wǎng)格模型147
• 7.2.3 Fluent中的分析過程147-157
• 7.3 模型驗(yàn)證157-164
• 7.3.1 全頻段驗(yàn)證157-163
• 7.3.2 不同背后空腔驗(yàn)證163-164
• 7.3.3 不同厚度驗(yàn)證164
• 7.4 本章小結(jié)164-165
• 參考文獻(xiàn)165-166
• 結(jié)論166-167
• 展望167-168
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究結(jié)果168-169
• 致謝169-170
• 附件170

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張守梅,曾令可,黃其秀,黃浪觀;環(huán)保吸聲材料的發(fā)展動態(tài)及展望[J];陶瓷學(xué)報;2002年01期

2 周曦亞,凡波;吸聲材料研究的進(jìn)展[J];中國陶瓷;2004年05期

3 張帆,姚德生;探討吸聲材料在工程應(yīng)用中吸聲性能的影響因素[J];噪聲與振動控制;2005年04期

4 程建設(shè);威力神——系列新型環(huán)保吸聲材料[J];工程建設(shè)與設(shè)計(jì);2005年03期

5 苑改紅;王憲成;;吸聲材料研究現(xiàn)狀與展望[J];機(jī)械工程師;2006年06期

6 高玲;尚福亮;;吸聲材料的研究與應(yīng)用[J];化工時刊;2007年02期

7 王琦;;常用絕熱與吸聲材料檢驗(yàn)[J];中國建設(shè)信息;2008年16期

8 石云霞;奚正平;湯慧萍;朱紀(jì)磊;王建永;敖慶波;;水下吸聲材料的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2010年01期

9 沈昌棟 ,吳性康;用鉛作吸聲材料[J];勞動保護(hù);1979年11期

10 莊文雄 ,王德功 ,張拯民;用紡織廢纖維作吸聲材料[J];勞動保護(hù);1979年12期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于宏燕;曾心苗;劉江偉;許自炎;;空氣和水聲吸聲材料研究現(xiàn)狀[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（10）[C];2007年

2 郭萬濤;;高頻吸聲材料試驗(yàn)研究[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（10）[C];2007年

3 李兆軍;程明昆;;多孔水泥基復(fù)合吸聲材料的研制[A];運(yùn)輸噪聲的預(yù)測與控制——2009全國環(huán)境聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

4 聞小明;沈偉;齊會文;宋煜章;;吸聲材料的運(yùn)用細(xì)節(jié)問題對降噪效果的影響分析[A];運(yùn)輸噪聲的預(yù)測與控制——2009全國環(huán)境聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

5 胡俊民;;發(fā)展吸聲材料 提高環(huán)境質(zhì)量[A];絕熱材料的前景與施工[C];2002年

6 楊智;;新型環(huán)保吸聲材料——微網(wǎng)復(fù)合吸聲板[A];絕熱隔音材料輕質(zhì)建筑板材新產(chǎn)品新技術(shù)論文集[C];2003年

7 王仁乾;馬黎黎;;消聲瓦的吸聲材料和結(jié)構(gòu)對吸聲性能影響的評估[A];2004年全國水聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

8 余海燕;王武祥;姚燕;;房建用吸聲材料的研究進(jìn)展與應(yīng)用[A];中國硅酸鹽學(xué)會混凝土水泥制品分會第七屆理事會議暨學(xué)術(shù)交流大會論文集[C];2005年

9 鐘祥璋;;吸聲材料的新進(jìn)展[A];綠色建筑與建筑物理——第九屆全國建筑物理學(xué)術(shù)會議論文集（一）[C];2004年

10 蓋曉玲;李賢徽;;紡織吸聲材料的研究進(jìn)展[A];2012全國環(huán)境聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2012年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 解悅;高架段將安裝吸聲材料降噪[N];南京日報;2007年

2 彥玉;湖北研發(fā)新型吸聲材料[N];中華建筑報;2004年

3 吳陽;湖北研發(fā)出新型吸聲材料[N];中華建筑報;2004年

4 本報記者 馬琳;可耐福攜旗下和睿競逐中國吸聲材料市場[N];中國房地產(chǎn)報;2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 冼志勇;拋光磚廢料開口連通孔陶瓷吸聲材料的制備與性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 余海燕;水泥—木梗纖維復(fù)合吸聲材料的組成、性能及吸聲模型研究[D];中國建筑材料科學(xué)研究總院;2006年

3 姜恒;多尺度結(jié)構(gòu)功能材料在水下聲隱身中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

4 周洪;高分子微粒聲學(xué)材料的制備、性能及聲學(xué)機(jī)理研究[D];四川大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李陽;輕質(zhì)泡沫玻璃吸聲材料的制備及性能研究[D];中北大學(xué);2016年

2 朱洪波;高效、高耐久性吸聲材料的研究[D];武漢理工大學(xué);2003年

3 唐輝;石膏基吸聲材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能調(diào)控[D];武漢理工大學(xué);2007年

4 杜靈根;水下吸聲材料數(shù)值仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

5 康慶慶;多孔莫來石吸聲材料的合成工藝研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2012年

6 周洪;高分子微粒吸聲材料的制備、吸聲特性及計(jì)算機(jī)仿真研究[D];四川大學(xué);2004年

7 申言鵬;新型吸聲材料在船舶艙室降噪中的應(yīng)用研究[D];中國海洋大學(xué);2014年

8 王剛;吸聲材料的聲學(xué)性能和數(shù)值模擬研究[D];蘭州理工大學(xué);2012年

9 趙宗煌;導(dǎo)電高分子薄膜吸聲材料的研究[D];武漢工業(yè)學(xué)院;2011年

10 張會萍;新型聲學(xué)結(jié)構(gòu)及其寬帶降噪機(jī)理研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：拋光磚廢料開口連通孔陶瓷吸聲材料的制備與性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：346603