地质聚合物声屏障吸声板材及其制备方法技术领域
本发明涉及吸声材料领域，特别涉及一种地质聚合物声屏障吸声板材及其制备方
法。
背景技术
声屏障材料当声音入射到吸音板表面时，其内部的许多相互连通的形状各异的微
细孔会对空气运动声波产生粘滞性和摩擦阻力作用，使声能逐渐转化为热能而消耗，由此
产生阻滞吸声作用，吸声板和隔音板之间形成空腔层，对经过吸音板消减的残余声音进行
隔音共振作用。目前常用的声屏障材料主要由铝合金框体和玻璃棉吸声材料组成；该类声
屏障材料成本高，玻璃棉类吸声材料刺激人体皮肤和呼吸道，因此急需寻找一种绿色环保
的新型声屏障材料。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应
当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地质聚合物声屏障吸声板材，从而克服吸声材料联通
孔隙率低、降噪吸声系数低、耐久性差、对环境不友好的缺点。
本发明的另一目的在于提供一种地质聚合物声屏障吸声板材的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种地质聚合物声屏障吸声板材，包括：隔音层，
所述隔音层上设有凹槽；以及吸声层，其对应所述隔音层设置，所述吸声层内壁与所述隔音
层凹槽内壁之间的空间形成空腔层。
优选地，上述技术方案中，所述隔音层上部和下部分别设有卡槽，所述吸声层对应
设于所述卡槽内。
优选地，上述技术方案中，所述隔音层的凹槽处设有支撑柱，所述支撑柱与所述隔
音层为一体成型，所述支撑柱端部与所述吸声层内壁连接。
优选地，上述技术方案中，所述吸声层的外侧涂有防水层，所述防水层为有机硅烷
防水涂层。
一种地质聚合物声屏障吸声板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)隔音层的制备；将碱激发活性材料、改性水玻璃和聚乙烯或聚氯乙烯中的一种
相互混炼得到浆料，然后将浆料置入模型箱中成型，得到隔音层；
(2)吸声层的制备；将地质聚合物浆体和沙粒相互混合得到混合浆料，然后将浆料
置入模型箱中成型，进行养护得到吸声层；
(3)将步骤(2)制备得到的吸声层通过地质聚合物浆料粘结在步骤(1)制备得到的
隔音层上，得到地质聚合物声屏障吸声板材。
优选地，上述技术方案中，所述地质聚合物浆料主要包括以下原料制备而成：碱激
发活性材料、偏高岭土、改性水玻璃、乳胶粉和保水剂。
优选地，上述技术方案中，所述地质聚合物浆料的制备方法如下，将碱激发活性材
料、偏高岭土、改性水玻璃、乳胶粉和保水剂混合制备成符合材料粉体，然后加入水进行混
合，水胶比为0.26-0.36，制得地质聚合物浆料。
优选地，上述技术方案中，所述步骤(1)中隔音层的制备为，将碱激发活性材料、改
性水玻璃和聚乙烯或聚氯乙烯中的一种，在80-170℃的温度条件下混炼2-5min，在成型压
力为100-150MPa，成型温度为80-130℃条件下，热压成型制备得到隔音层。
优选地，上述技术方案中，所述步骤(2)中吸声层的制备为，将地质聚合物浆体和
沙粒按质量比为1:3-6混合，所述沙粒的细度为20-60目，经过20-30MPa的压力成型，保压1-
10min，脱模后进行养护15-30小时，制备得到吸声层。
优选地，上述技术方案中，所述碱激发活性材料为钢渣、矿渣、粉煤灰、赤泥、镍渣
中的一种几种；所述乳胶粉为醋酸酯类水溶性乳胶粉；所述保水剂为羟丙甲基纤维素粉体。
优选地，上述技术方案中，所述矿渣为细度为400目以上的高炉水渣。
优选地，上述技术方案中，所述偏高岭土为400目以上的高岭土原矿经过800℃煅
烧2h所得的偏高岭土粉体。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的地质聚合物声屏障吸声板材，采用地质聚合物浆体与沙粒经过20-
30MPa的压力成型，制备得到吸声层；采用地质聚合物与PVC或PVA材料复合制备有机无机复
合材料的隔音层框体，然后通过地质聚合物浆体将吸声层和隔音层矿体粘结在一起，中间
还有空前层。制备得到的地质聚合物声屏障吸声板材，其具有降噪性能好、强度高、自清洁、
耐腐蚀、使用寿命长、绿色环保等优点。
(2)制备本发明板材的原材料主要为工业固体废弃物和海沙，原材料来源广泛，绿
色环保，成本低廉。
(3)本发明地质聚合物声屏障吸声板材的制备方法，制备方法简单，易于实施，便
于掌握。
附图说明
图1是根据本发明的地质聚合物声屏障吸声板材的结构示意图。
图2是根据本发明的地质聚合物声屏障吸声板材中吸声层的结构示意图。
主要附图标记说明：
1-隔音层，2-吸声层，3-空腔层。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保
护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变
换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元
件或其它组成部分。
如图1至图2所示，根据本发明具体实施方式的一种地质聚合物声屏障吸声板材，
包括隔音层1、吸声层2和空腔层3。隔音层1上设有凹槽11，隔音层上部和下部分别设有卡槽
12，吸声层2对应设于所述卡槽12内，吸声层2内壁与隔音层1凹槽内壁之间的空间形成空腔
层3。隔音层的凹槽处设有支撑柱13，支撑柱13与隔音层1为一体成型，支撑柱13端部与吸声
层2内壁连接。吸声层2的外侧涂有防水层，防水层为有机硅烷防水涂层。
实施例1
一种地质聚合物声屏障吸声板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)隔音层的制备；
按照重量份数计，10份矿渣、15份镍渣与25份模数1.6的改性水玻璃液体混合搅拌
5min、再与50份聚氯乙烯(PVC)在170℃混炼2min，在成型压力为100MPa，成型温度为130℃
条件下，热压成型制备得到隔音层框体材料。
(2)吸声层的制备，包括以下步骤：
a.地质聚合物桨体的制备；
按照重量份数计，由50份矿渣、30份偏高岭土、10份模数为2.0的粉体水玻璃、8份
乳胶粉、2份保水剂混合5min制备成干粉复合材料粉体，按照水胶比为0.26，混合5min，获得
自制的地质聚合物浆体；
b.精选沙粒；
采用硅质海沙经过水洗、筛分和烘干，获得粒度为20-30目和50目-60目，球形度为
0.85以上的沙粒，取20-30目沙粒为90kg，取50目-60目沙粒10kg，均匀混合；
c.将地质聚合物桨体与沙粒按照质量比为1:3混合5min,经过20MPa的压力成型，
保压5min，脱模后养护24h，制备得到吸声层。
(3)将步骤(2)制备得到的吸声层通过地质聚合物浆料粘结在步骤(1)制备得到的
隔音层上，得到地质聚合物声屏障吸声板材。
所述乳胶粉为市售的醋酸酯类水溶性乳胶粉。
所述保水剂为市售的羟丙甲基纤维素粉体。
所述矿渣为细度为400目以上的高炉水渣。
所述偏高岭土为400目以上的高岭土原矿经过800℃煅烧2h所得的偏高岭土粉体。
所制备的地质聚合物声屏障吸声板材，其吸声系数在公路吸声频率范围平均为
0.98，抗压强度为59.7MPa，抗折强度为17.2MPa，所制备的地质聚合物隔声框体材料抗折强
度为37.4MPa，隔声量为40.3dB。
实施例2
一种地质聚合物声屏障吸声板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)隔音层的制备；
按照重量份数计，20份矿渣、5份粉煤灰与25份模数1.6的改性水玻璃液体混合搅
拌5min、再与50份聚氯乙醇(PVA)在80℃混炼2min，在成型压力为150MPa，成型温度为80℃
条件下，热压成型制备得到隔音层框体材料。
(2)吸声层的制备，包括以下步骤：
a.地质聚合物桨体的制备；
按照重量份数计，由50份矿渣、30份偏高岭土、10份模数为2.0的粉体水玻璃、8份
乳胶粉、2份保水剂混合5min制备成干粉复合材料粉体，按照水胶比为0.26，混合5min，获得
自制的地质聚合物浆体；
b.精选沙粒；
采用硅质海沙经过水洗、筛分和烘干，获得粒度为20-30目和50目-60目，球形度为
0.85以上的沙粒，取20-30目沙粒为80kg，取50目-60目沙粒20kg，均匀混合；
c.将地质聚合物桨体与沙粒按照质量比为1:6混合5min,经过30MPa的压力成型，
保压5min，脱模后养护24h，制备得到吸声层。
(3)将步骤(2)制备得到的吸声层通过地质聚合物浆料粘结在步骤(1)制备得到的
隔音层上，得到地质聚合物声屏障吸声板材。
所述乳胶粉为市售的醋酸酯类水溶性乳胶粉。
所述保水剂为市售的羟丙甲基纤维素粉体。
所述矿渣为细度为400目以上的高炉水渣。
所述偏高岭土为400目以上的高岭土原矿经过800℃煅烧2h所得的偏高岭土粉体。
所制备的地质聚合物声屏障吸声板材，其吸声系数在公路吸声频率范围平均为
0.85，抗压强度为67.1MPa，抗折强度为15.3MPa，所制备的地质聚合物隔声框体材料抗折强
度为25.1MPa，隔声量为42.1dB。
实施例3
一种地质聚合物声屏障吸声板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)隔音层的制备；
按照重量份数计，主要由15份矿渣、5份镍渣、5份赤泥与25份模数1.6的改性水玻
璃液体混合搅拌5min、再与50份聚乙醇(PVA)在80℃混炼2min，在成型压力为150MPa，成型
温度为80℃条件下，热压成型制备得到隔音层框体材料。
(2)吸声层的制备，包括以下步骤：
a.地质聚合物桨体的制备；
按照重量份数计，主要由50份矿渣、30份偏高岭土、10份模数为2.0的粉体水玻璃、
8份乳胶粉、2份保水剂混合5min制备成干粉复合材料粉体，按照水胶比为0.26，混合5min，
获得自制的地质聚合物浆体；
b.精选沙粒；
采用硅质海沙经过水洗、筛分和烘干，获得粒度为20-30目和50目-60目，球形度为
0.85以上的沙粒，取20-30目沙粒为85kg，取50目-60目沙粒15kg，均匀混合；
c.将地质聚合物桨体与沙粒按照质量比为1:4混合5min,经过25MPa的压力成型，
保压5min，脱模后养护24h，制备得到吸声层。
(3)将步骤(2)制备得到的吸声层通过地质聚合物浆料粘结在步骤(1)制备得到的
隔音层上，得到地质聚合物声屏障吸声板材。
所述乳胶粉为市售的醋酸酯类水溶性乳胶粉。
所述保水剂为市售的羟丙甲基纤维素粉体。
所述矿渣为细度为400目以上的高炉水渣。
所述偏高岭土为400目以上的高岭土原矿经过800℃煅烧2h所得的偏高岭土粉体。
所制备的地质聚合物声屏障吸声板材，其吸声系数在公路吸声频率范围平均为
0.90，抗压强度为30.5MPa，抗折强度为8.7MPa，所制备的地质聚合物隔声框体材料抗折强
度为32.6MPa，隔声量为38.7dB。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述
并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变
和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应
用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及
各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。