Sound-absorbing properties of porous glass ceramics from zeolite-containing rocks

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Sound-absorbing systems are widely used in construction, reconstruction, repair of industrial and civil facilities, as well as in mechanical engineering. The most affordable and widely used systems are those using porous materials. The influence of the type, size, nature of pores, as well as phase composition of porous glass-ceramic samples obtained from zeolite-containing rocks on its sound-absorbing properties was established.Materials and methods. The results of experimental studies were obtained by the impedance method, as well as by methods of X-ray phase analysis, light microscopy, X-ray microtomography, etc.Results. Porous glass-ceramic materials with average density grades D250 and D300, compressive strength class B3.5, thermal conductivity coefficient from 0.066 to 0.079 W/m∙°C and recommended maximum application temperature up to +850 °C were investigated. The total porosity of the tested specimens of glass-ceramic materials was from 87.7 to 90.1 %, and the number of open pores from to 18.3 %. The sound-absorbing properties of porous glass-ceramic specimens are directly dependent on the open porosity of the material. With an increase of this indicator from 4.5 to 18.3 %, the sound absorption coefficient of the material increased 1.5–2 times, depending on the range of sound frequencies.Conclusions. Porous glass ceramics obtained from zeolite-containing rocks have good physical and mechanical properties and a high application temperature (at least +850 °C), and with a high open porosity index, it can be recommended for application as sound-absorbing materials in construction and mechanical engineering facilities.

About the authors

A. A. Ermakov

National Research Ogarev Mordovia State University (MRSU)

Email: anatoly.ermakov97@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2560-0948
SPIN-code: 8448-7639

A. I. Safin

Samara National Research University (Samara University)

Email: safin.ai@ssau.ru
ORCID iD: 0000-0003-0936-4364
SPIN-code: 3448-5450

A. I. Rodin

National Research Ogarev Mordovia State University (MRSU)

Email: al_rodin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8080-9808
SPIN-code: 9920-1797

References

  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/ href='www.scientific.net/DDF.410.823' target='_blank'>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

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».