ВЛИЯНИЕ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ НА ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЕ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-2-5-18
Разработаны составы газо- и пенобетонов с улучшенными акустическими характеристиками. Выявлен оптимальный вид пористости, способствующей поглощению звуковых волн, как в диапазоне слышимых частот, так и при инфразвуковых и ультразвуковых частотах. Усовершенствована математическая модель проектирования звукопоглощающих бетонов, учитывающая, как пористость композита, так и влияние пористого заполнителя. Установлены закономерности синтеза газобетонов и пенобетонов, заключающиеся в оптимизации процессов структурообразования за счет применения полиминерального цементно-зольного вяжущего и порообразователя. Состав композита интенсифицируют процесс гидратации системы, что приводит к синтезу полиминеральной гетеродисперсной матрицы с открытой пористостью выше 60%. Выявлены особенности влияния системы «Портландцемент – алюмосиликат – комплекс модификаторов» на реологию бетонной смеси, что позволяет значительно уменьшить напряжение сдвига и создать легкоформуемые ячеистобетонные смеси. Повышенная активность и гранулометрия алюмосиликатов предопределяют рост числа контактов и механическое сцепление между частицами при уплотнении, упрочняя каркас межпоровых перегородок. Установлен механизм влияния состава бетонной смеси на микроструктуру композита. Наличие в системе наряду с цементом очищенных алюмосиликатов и комплекса добавок способствуют синтезу матрицы с открытой пористостью, за счет чего возрастает коэффициент звукопоглощения.
1. Bhutta M.A.R, Tsuruta K., Mirza J. Evaluation of high-performance porous concrete properties // Construction and Building Materials. 2012. № 31. P. 67 – 73.
2. Федюк Р.С., Мочалов А.В., Лесовик В.С. Современные способы активации вяжущего и бетонныхх смесей (обзор) // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2018. № 4 (37). С. 85 – 99.
3. Kim H., Hong J., Pyo S. Acoustic characteristics of sound absorbable high performance concrete // Applied Acoustics. 2018. № 138. P. 171 – 178.
4. Федюк Р.С., Тимохин Р.А., Смоляков А.К. Научное лидерство китайских ученых в области строительных технологий // Россия и Китай: проблемы стратегического взаимодействия: сборник Восточного центра. 2017. № 19. С. 21 – 24.
5. Oancea I., Bujoreanu C., Budescu М., Benchea M., Gradinaru C.M. Considerations on sound absorption coefficient of sustainable concrete with different waste replacements // Journal of Cleaner Production. 2018. № 203. P. 301 – 312.
6. Li X., Liu Q., Pei S., Song L., Zhang X. Structure-borne noise of railway composite bridge: Numerical simulation and experimental validation // Journal of Sound and Vibration. 2015. № 353. P. 378 – 394.
7. Keränen J., Hakala J., Hongisto V. The sound insulation of façades at frequencies 5-5000 Hz. Building and Environment. 2019. № 156. P. 12 – 20.
8. Федюк Р.С., Смоляков А.К., Тимохин Р.А. Строительные материалы для войсковой фортификации // XVIII Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов в г. Нерюнгри, с международным участием, посвященной 25-летию со дня образования Технического института (филиала) СВФУ Материалы конференции. Секции 1-3. 2017. С. 109 – 113.
9. Holmes N, Browne A., Montague C. Acoustic properties of concrete panels with crumb rubber as a fine aggregate replacement // Construction and Building Materials 2014. № 73. P. 195 – 204.
10. Cuthbertson D., Berardi U., Briens C., Berruti F. Biochar from residual biomass as a concrete filler for improved thermal and acoustic properties // Biomass and Bioenergy. 2019. № 120. P. 77 – 83.
11. Shawnim P., Mohammad F. Compressive strength of foamed concrete in relation to porosity using SEM images // Journal of Civil Engineering, Science and Technology. 2019. № 10 (1). Р. 34 – 44.
12. Nambiar E.K.K. and Ramamurthy K. Sorption characteristics of foam concrete // Cement and Concrete Research. 2007. № 37. P. 1341 – 1347.
13. Khatib J.M., Clay R.M. Absorption characteristics of metakaolin concrete // Cement and Concrete Research. 2004. № 34 (1). P. 19 – 29.
14. Jones M.R., Ozlutas K.., Zheng L. High-volume, ultra-low-density fly ash foamed concrete // Magazine of Concrete Research. 2017. № 69 (22). P. 1146 – 1156 http://dx.doi.org/10.1680/jmacr.17.00063
15. Just A., Middendorf B. Microstructure of high-strength foam concrete // Matererials Characteristics. 2009. № 60 (7). P. 741 – 748.
16. Hamad A.J. Materials, production, properties and application of aerated lightweight concrete: review // International Journal of Materials Science Engineering. 2014. № 2 (2). P. 152 – 157.
17. Nambiar E.K., Kunhanandan K. Influence of filler type on the properties of foam concrete // Cement and Concrete Composites. 2006. № 28 (5). P. 475 – 480.
18. Wee T.H., Daneti S.B., Tamilselvan T., Lim H.S. Air void system of foamed concrete and its effect on mechanical properties // ACI Materials Journal. 2006. № 103 (1). P. 45 – 52.
19. Allard J.F. Propagation of Sound in Porous Media. Elsevier Science. Amsterdam. 1993.
20. Attenborough K. Acoustical impedance models for outdoor ground surfaces // Journal of Sound and Vibration. 1985. № 99 (4). P. 521 – 544.
21. Johnson D.L., Koplik J., Dashen R. Theory of dynamic permeability and tortuosity in fluid-saturated porous media // Journal of Fluid Mechanics. 1987. № 176. P. 379 – 402.
22. Stinson M.R., Champoux Y. Propagation of sound and the assignment of shape factors in model porous materials having simple pore geometries // Journal of the Acoustical Society of America. 1992. № 91 (2). P. 685 – 695.
23. Horoshenkov K.V., Swift M.J. The acoustic properties of granular materials with pore size distribution close to log-normal. Journal of the Acoustical Society of America. 2001. № 110 (5). P. 2371 – 2378.
24. Neithalath N., Marolf A., Weiss J., Olek J. Modeling the influence of pore structure on the acoustic absorption of enhanced porosity concrete // Journal of Advanced Concrete Technology. 2005. № 3 (1). P. 29 – 40.
25. Jeon J.Y., Hong J.Y,, Kim S.M., Lee P.J. Classification of heavy-weight floor impact sounds in multi-dwelling houses using an equal-appearing interval scale // Building and Environment. 2005. № 94. P. 821 – 828.
Федюк Р.С., Баранов А.В., Мугахед Амран Й.Х. Влияние пористой структуры на звукопоглощение ячеистого бетона // Строительные материалы и изделия. 2020. Том 3. № 2. С. 5 –18. https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-2-5-18