Звукопоглощающие свойства пористой стеклокерамики из цеолитсодержащих пород

Введение. Звукопоглощающие системы широко применяются при строительстве, реконструкции, ремонте промышленных и гражданских объектов, а также в машиностроении. Наиболее доступными и массово применяемыми являются системы с использованием пористых материалов. Установлено влияние вида, размера, характера пор, а также фазового состава образцов пористой стеклокерамики, полученных из цеолитсодержащих пород, на ее звукопоглощающие свойства.

Материалы и методы. Результаты экспериментальных исследований получены импедансным методом, а также методами рентгенофазового анализа, световой микроскопии, рентгеновской микротомографии и др.

Результаты. Исследованы пористые стеклокерамические материалы маркой по средней плотности D250 и D300, классом по прочности на сжатие B3,5, с коэффициентом теплопроводности от 0,066 до 0,079 Вт/м∙°C и рекомендованной максимальной температурой применения до +850 °C. Общая пористость испытанных образцов стеклокерамических материалов составила от 87,7 до 90,1 %, количество открытых пор от 5 до 18,3 %. На значения звукопоглощающих свойств образцов пористой стеклокерамики основное влияние оказывает открытая пористость материала. С увеличением данного показателя с 4,5 до 18,3 % коэффициент звукопоглощения материала увеличился в зависимости от диапазона звуковых частот в 1,5–2 раза.

Выводы. Пористая стеклокерамика, полученная из цеолитсодержащих пород, имеет хорошие физико-механические свойства и высокую температуру применения (не менее +850 °С), а при обеспечении высокого показателя открытой пористости может быть рекомендована для применения в качестве звукопоглощающих материалов в объектах строительного назначения и машиностроении.

1. Герасимов А.И. Звукоизоляционные и звукопоглощающие материалы и их применение в строительстве // Academia. Архитектура и строительство. 2009. № 5. С. 209–215. EDN MTPDKF.

2. Радоуцкий В.Ю., Шульженко В.Н., Степанова М.Н. Современные звукопоглощающие материалы и конструкции // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2016. № 6. С. 76–79. EDN VWZDJJ.

3. Шашкеев К.А., Шульдешов Е.М., Попков О.В., Краев И.Д., Юрков Г.Ю. Пористые звукопоглощающие материалы : обзор // Труды ВИАМ. 2016. № 6 (42). С. 6. DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-6-6-6. EDN WBFNJT.

4. Arenas J.P., Crocker M.J. Recent trends in porous sound-absorbing materials // Sound & Vibration. 2010. Vol. 44. Issue 7. Pp. 12–17.

5. Yang T., Hu L., Xiong X., Petrů M., Noman M.T., Mishra R., Militký J. Sound absorption properties of natu-ral fibers : a review // Sustainability. 2020. Vol. 12. Issue 20. P. 8477. DOI: 10.3390/su12208477

6. Yang M., Sheng P. Sound absorption structures: from porous media to acoustic metamaterials // Annual Review of Materials Research. 2017. Vol. 47. Issue 1. Pp. 83–114. DOI: 10.1146/annurev-matsci-070616-124032

7. Khosrozadeh A., Rasuli R., Hamzeloopak H., Abedini Y. Wettability and sound absorption of graphene oxide doped polymer hydrogel // Scientific Reports. 2021. Vol. 11. Issue 1. DOI: 10.1038/s41598-021-95641-z

8. Li T.T., Chuang Y.C., Huang C.H., Lou C.W., Lin J.H. Applying vermiculite and perlite fillers to soundabsorbing/thermal-insulating resilient PU foam composites // Fibers and Polymers. 2015. Vol. 16. Issue 3. Pp. 691–698. DOI: 10.1007/s12221-015-0691-8

9. Fediuk R., Amran M., Vatin N., Vasilev Y., Lesovik V., Ozbakkaloglu T. Acoustic properties of innovative concretes : a review // Materials. 2021. Vol. 14. Issue 2. P. 398. DOI: 10.3390/ma14020398

10. Li Z., Yang Ch., Yan K., Xia M., Yan Z., Wang D. et al. Rational design of a polypropylene composite foam with open-cell structure via graphite conductive network for sound absorption // Soft Matter. 2024. Vol. 20. Issue 5. Pp. 1089–1099. DOI: 10.1039/d3sm01432k

11. Zhang X., Chen X., Min W., Liang G., Zhang W., Yao Sh. et al. Preparation of multifunctional ceramic foams for sound absorption, waterproofing, and antibacterial applications // RSC Advances. 2024. Vol. 14. Issue 2. Pp. 1009–1017. DOI: 10.1039/D3RA06675D

12. Бессонов И.В., Булгаков Б.И., Александрова О.В., Горбунова Э.А. Исследование эксплуатационных качеств вспененных материалов на основе жидкого стекла холодного отверждения // Нанотехнологии в строительстве : научный интернет-журнал. 2023. Т. 15. № 5. С. 424–437. DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-5-424-437. EDN WMFMFZ.

13. Федосов С.В., Баканов М.О., Грушко И.С. Применение техногенного сырья в процессе синтеза пеностекла с гетерогенной микроструктурой // Вестник МГСУ. 2024. Т. 19. № 2. С. 258–269. DOI: 10.22227/1997-0935.2024.2.258-269. EDN HISRSO.

14. Beregovoi V.A., Sorokin D.S., Beregovoi A.M. Glass-crystalline materials of a cellular structure, formed by vibration foaming technology // Defect and Diffusion Forum. 2021. Vol. 410. Pp. 823–828. DOI: 10.4028/www.scientific.net/DDF.410.823

15. Hisham N.A.N., Zaid M.H.M., Aziz S.H.A., Muhammad F.D. Comparison of foam glass-ceramics with different composition derived from ark clamshell (ACS) and soda lime silica (SLS) glass bottles sintered at various temperatures // Materials. 2021. Vol. 14. Issue 3. P. 570. DOI: 10.3390/ma14030570

16. Ivanov K.S. Associated synthesis of microgranular foam-glass-ceramic from diatomaceous shales // Glass and Ceramics. 2022. Vol. 79. Issue 5–6. Pp. 234–238. DOI: 10.1007/s10717-022-00491-4

17. Liu Sh., Chen W., Zhang Y. Design optimization of porous fibrous material for maximizing absorption of sounds under set frequency bands // Applied Acoustics. 2014. Vol. 76. Pp. 319–328. DOI: 10.1016/j.apacoust.2013.08.014

18. Rodin A.I., Ermakov A.A., Erofeeva I.V., Erofeev V.T. Structure and properties of porous glass ceramics from siliceous rocks with the addition of Mg(OH)2 // Materials Physics and Mechanics. 2023. Vol. 51. Issue 5. Pp. 127–141. DOI: 10.18149/MPM.5152023_13. EDN CAAATB.

19. Rodin A., Ermakov A., Kyashkin V., Rodina N., Erofeev V. Processes of foaming and formation of the structure of porous glass ceramics from siliceous rocks // Magazine of Civil Engineering. 2023. No. 5 (121). Pp. 125–135. DOI: 10.34910/MCE.121.9. EDN ERASHS.

20. Кузнецов А.В., Иголкин А.А., Сафин А.И., Пантюшин А.О. Математическая модель акустических характеристик пенополиуретана, применяемого для звукопоглощения в ракетно-космической технике // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2021. Т. 20. № 2. С. 53–62. DOI: 10.18287/2541-7533-2021-20-2-53-62. EDN FQVVBD.

21. Kahlenberg V., Girtler D., Arroyabe E., Kaindl R., Többens D.M. Devitrite (Na2Ca3Si6O16) — structural, spectroscopic and computational investigations on a crystalline impurity phase in industrial soda-lime glasses // Mineralogy and Petrology. 2010. Vol. 100. Issue 1–2. Pp. 1–9. DOI: 10.1007/s00710-010-0116-8