本文關鍵詞：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,噪聲污染日趨嚴重,不僅影響人們正常的工作、學習和生活,而且危害人體健康。為達到降低噪聲的目的,開發(fā)優(yōu)良的吸聲材料顯得十分重要。本論文根據(jù)吸聲材料應具備安全性、裝飾性和低成本的原則,采用嚴重污染環(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)境保護和促進陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。首先,通過單因素實驗,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%。設計了L9(3。)正交實驗,以拋光磚廢料、普通水泥、冷卻速度作為因素,平均吸聲性能和強度作為評價指標,優(yōu)選了最佳的組成配方：陶瓷基礎料75 wt%,拋光磚廢料25 wt%,外加普通水泥10 wt%；冷卻速度30min。結果表明：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,但制品強度愈差；冷卻速度越快,平均吸聲性能越好,對強度影響不大。通過實驗和理論分析,研究了陶瓷磚發(fā)泡的原因。排除了有機物和普通水泥引致材料發(fā)泡的可能,證實了陶瓷磚發(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,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構,導致陶瓷材料出現(xiàn)發(fā)泡效果。通過動力學計算分析了拋光磚廢料對陶瓷磚燒結特性的影響,結果表明：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,在顯微結構上起到一定的增強作用。普通水泥的加入使得陶瓷磚在1200℃出現(xiàn)大量的熔融液相,加快了氧的擴散速度,促進了發(fā)泡,同時也得到了連通氣孔結構。通過熱力學計算分析,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分析結果也表明：當CaO含量在5%時,試樣的主晶相為石英和鈣長石。同時,當普通水泥加入量為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構、孔隙率對吸聲性能和強度的影響,探討了多孔陶瓷吸聲材料的致孔過程。結果表明：SiC高溫下的氧化反應產(chǎn)生發(fā)泡,由于水泥的加入,產(chǎn)生大量高溫黏度適當高的熔融相,促進了發(fā)泡反應,使氣孔連通,在較快的冷卻速度下,連通孔結構凝固成形。材料吸聲系數(shù)與孔隙結構有很大的關系。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系,利用自行設計的神經(jīng)網(wǎng)絡進行樣本數(shù)據(jù)的訓練和測試樣的預測,得到了較滿意的預測結果,并最終獲得與正交實驗分析結果一致的優(yōu)選配方。對最優(yōu)配方制備的吸聲材料進行測試表征,結果表明：在160～2000 Hz材料的平均吸聲系數(shù)為0.255,抗折強度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驗中的測試數(shù)據(jù)進行對比,對模型進行了驗證,結果表明：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)
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：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 聲音的計量27-28
• 1.4.2 噪聲評價常用聲學量28-30
• 1.4.3 噪聲控制30-31
• 1.5 吸聲材料吸聲機理及分類31-40
• 1.5.1 吸聲機理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46-54
• 第二章 實驗工藝與測試表征54-64
• 2.1 實驗條件54-55
• 2.1.1 實驗用原料54-55
• 2.1.2 實驗用儀器及設備55
• 2.2 實驗工藝流程及燒成制度55-57
• 2.2.1 工藝流程55-56
• 2.2.2 實驗用燒成制度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62-63
• 參考文獻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 正交實驗優(yōu)化配方80-86
• 3.2.1 正交實驗設計80-81
• 3.2.2 結果與分析81-86
• 3.3 本章小結86-88
• 參考文獻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 拋光磚廢料對燒結性能的影響93-105
• 4.2.1 實驗設計93-94
• 4.2.2 物化性能94
• 4.2.3 試樣燒結特性94-96
• 4.2.4 顯微結構96-98
• 4.2.5 試樣的發(fā)泡98-100
• 4.2.6 動力學分析100-105
• 4.3 本章小結105-106
• 參考文獻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127-128
• 參考文獻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構129-131
• 6.1.1 吸聲與隔聲129
• 6.1.2 孔隙結構對吸聲性能的影響129-130
• 6.1.3 孔隙率對強度的影響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 實驗樣品的連通孔結構132-134
• 6.3 利用神經(jīng)網(wǎng)絡建立預測模型指導實驗研究134-140
• 6.3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡excel建模135-138
• 6.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡權值的優(yōu)化138-139
• 6.3.3 材料吸聲性能的神經(jīng)網(wǎng)絡預測139-140
• 6.3.4 優(yōu)選配方制品性能測試140
• 6.4 本章小結140-142
• 參考文獻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 模型驗證157-164
• 7.3.1 全頻段驗證157-163
• 7.3.2 不同背后空腔驗證163-164
• 7.3.3 不同厚度驗證164
• 7.4 本章小結164-165
• 參考文獻165-166
• 結論166-167
• 展望167-168
• 攻讀博士學位期間取得的研究結果168-169
• 致謝169-170
• 附件170

【相似文獻】

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];陶瓷學報;2002年01期

2 周曦亞,凡波;吸聲材料研究的進展[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;威力神——系列新型環(huán)保吸聲材料[J];工程建設與設計;2005年03期

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

6 高玲;尚福亮;;吸聲材料的研究與應用[J];化工時刊;2007年02期

7 王琦;;常用絕熱與吸聲材料檢驗[J];中國建設信息;2008年16期

8 石云霞;奚正平;湯慧萍;朱紀磊;王建永;敖慶波;;水下吸聲材料的研究進展[J];材料導報;2010年01期

9 沈昌棟 ,吳性康;用鉛作吸聲材料[J];勞動保護;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;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用學術會議論文集（10）[C];2007年

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

3 李兆軍;程明昆;;多孔水泥基復合吸聲材料的研制[A];運輸噪聲的預測與控制——2009全國環(huán)境聲學學術會議論文集[C];2009年

4 聞小明;沈偉;齊會文;宋煜章;;吸聲材料的運用細節(jié)問題對降噪效果的影響分析[A];運輸噪聲的預測與控制——2009全國環(huán)境聲學學術會議論文集[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)品新技術論文集[C];2003年

7 王仁乾;馬黎黎;;消聲瓦的吸聲材料和結構對吸聲性能影響的評估[A];2004年全國水聲學學術會議論文集[C];2004年

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

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

10 蓋曉玲;李賢徽;;紡織吸聲材料的研究進展[A];2012全國環(huán)境聲學學術會議論文集[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;2015年

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

3 姜恒;多尺度結構功能材料在水下聲隱身中的應用基礎研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

4 周洪;高分子微粒聲學材料的制備、性能及聲學機理研究[D];四川大學;2007年

中國碩士學位論文全文數(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;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;2003年

3 唐輝;石膏基吸聲材料結構設計與性能調(diào)控[D];武漢理工大學;2007年

4 杜靈根;水下吸聲材料數(shù)值仿真與優(yōu)化設計[D];哈爾濱工程大學;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;2012年

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

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

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

9 趙宗煌;導電高分子薄膜吸聲材料的研究[D];武漢工業(yè)學院;2011年

10 張會萍;新型聲學結構及其寬帶降噪機理研究[D];西北工業(yè)大學;2007年

  本文關鍵詞：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