[發明專利]一種似聲子晶體復合材料、其制備方法及其用途

在審

• 申請號: 201911132379.0
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110950563A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 繆林昌
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B20/10
• 分類號: C04B20/10;C04B14/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發明公開了一種似聲子晶體復合材料、其制備方法及其用途，該材料以粒徑為0.5?3.0cm、非單一粒徑的石子為散射體，外面包裹環氧樹脂層，包裹厚度8?10mm，包裹環氧樹脂層的散射體，與水泥砂漿拌和澆注獲得，其由一個多原胞構成一個聚合體，而且這聚合體呈周期分布，從而構成似聲子晶體周期性結構復合材料，能打開50Hz以下的低頻帶隙，用于地鐵的減振，有利于提高地鐵減振效果，在具有推廣應用價值。

技術領域

本發明屬于地鐵減振材料技術領域，具體涉及一種似聲子晶體復合材料減振道床制作方法。

背景技術

我國地鐵目前正處在建設與運營并重的階段，確保地鐵運營安全，既是一項重要的民生工程，也是城市發展綠色經濟的戰略工程，關系到每個人的出行安全。事實上，由于地鐵的動力傳輸系統——輪軌系統，使得地鐵列車振動成為擾民因素，地鐵列車運營引起的振動通過周圍地層向外傳播，進一步誘發建筑物的二次振動，對建筑物的結構安全以及居民的工作和日常生活都產生了相當程度的影響。

產生這些問題的原因，是由我國的淺埋深地鐵特點決定的。我國地鐵的埋深大多在15m左右，屬于淺埋地鐵，地表淺層大多為第四系松軟土層，而且地鐵通常采用整體道床結構，為增加軌道的彈性，鋼軌扣件采用雙彈性墊層設計，即在鋼軌和軌枕用之間扣件鐵墊板下均設靜剛度系數較小的橡膠墊板，地鐵列車振動長期作用，致使地鐵周邊軟弱土層的累積變形不斷增大，大大增加了運營維護成本。

現有技術中，道床采用C35的混凝土澆注，屬于剛性道床，對列車振動基本上沒有任何衰減作用。地鐵工程在一般區間段的基礎道床都沒有采用任何減振措施，只是在醫院、有減振要求的廠房、機關等部位所在區域采用減振設施，如浮置板式道床、彈性短軌枕式整體道床軌道、橡膠墊板等措施進行減振，但這些措施難以達到好的減振隔振效果，振動衰減6-10 dB，使用壽命有限，價格昂貴。

地鐵列車振動主要以特定的頻率波向外傳播，如能找到對這些頻率波的衰減材料，就可以實現減振。依據地鐵結構形式，適當的道床材料上可以達到這一目的。基于固體物理的理論，如采用一種周期性結構材料，并利用周期性結構材料帶隙特征，就可以達到減振的效果。但常規的均勻周期性結構聲子晶體復合材料難以打開低頻帶隙。

發明內容

技術問題：本發明為了解決現有地鐵減振所采用的剛性道床對列車振動基本上沒有任何衰減作用的技術問題，提供一種似聲子晶體復合材料地鐵減振道床，該似聲子晶體復合材料是由一個多原胞構成的一個聚合體，各聚合體具有普通周期性結構特征，聚合體內晶包大小錯開，能打開50Hz以下的低頻帶隙，用于地鐵的減振，有利于提高地鐵減振效果，在具有推廣應用價值。

技術方案：

為了實現上述發明目的，本發明采用了以下技術方案：

一種似聲子晶體復合材料，以石子為散射體，外面包裹環氧樹脂層（厚度8-10mm），包裹環氧樹脂層的石子，澆筑在混凝土中。

散射體是粒徑為0.5-3.0cm、且非單一粒徑的均勻石子。

上述似聲子晶體復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，選用粒徑為0.5-3.0cm、且非單一粒徑的均勻石子作為散射體；

步驟2，用環氧樹脂將石子包裹，包裹層的厚度為8-10mm；

步驟3，配制水泥砂漿，將步驟2制得的環氧樹脂包裹石子料與水泥砂漿均勻拌和，采用水泥砂漿包裹，水泥包裹層的厚度在10-15mm，形成似聲子晶體排列的復合材料；強度為40-45MPa。

將所得似聲子晶體復合材料配筋，制成地鐵減振道床預制件，這樣的似聲子晶體復合材料減振道床能夠打開50Hz以下的低頻帶隙，提高減振效果。配筋率要滿足地鐵雜散電流控制要求。

技術效果：