[发明专利]一种似声子晶体复合材料、其制备方法及其用途

说明书

本发明公开了一种似声子晶体复合材料、其制备方法及其用途，该材料以粒径为0.5‑3.0cm、非单一粒径的石子为散射体，外面包裹环氧树脂层，包裹厚度8‑10mm，包裹环氧树脂层的散射体，与水泥砂浆拌和浇注获得，其由一个多原胞构成一个聚合体，而且这聚合体呈周期分布，从而构成似声子晶体周期性结构复合材料，能打开50Hz以下的低频带隙，用于地铁的减振，有利于提高地铁减振效果，在具有推广应用价值。

技术领域

本发明属于地铁减振材料技术领域，具体涉及一种似声子晶体复合材料减振道床制作方法。

背景技术

我国地铁目前正处在建设与运营并重的阶段，确保地铁运营安全，既是一项重要的民生工程，也是城市发展绿色经济的战略工程，关系到每个人的出行安全。事实上，由于地铁的动力传输系统——轮轨系统，使得地铁列车振动成为扰民因素，地铁列车运营引起的振动通过周围地层向外传播，进一步诱发建筑物的二次振动，对建筑物的结构安全以及居民的工作和日常生活都产生了相当程度的影响。

产生这些问题的原因，是由我国的浅埋深地铁特点决定的。我国地铁的埋深大多在15m左右，属于浅埋地铁，地表浅层大多为第四系松软土层，而且地铁通常采用整体道床结构，为增加轨道的弹性，钢轨扣件采用双弹性垫层设计，即在钢轨和轨枕用之间扣件铁垫板下均设静刚度系数较小的橡胶垫板，地铁列车振动长期作用，致使地铁周边软弱土层的累积变形不断增大，大大增加了运营维护成本。

现有技术中，道床采用C35的混凝土浇注，属于刚性道床，对列车振动基本上没有任何衰减作用。地铁工程在一般区间段的基础道床都没有采用任何减振措施，只是在医院、有减振要求的厂房、机关等部位所在区域采用减振设施，如浮置板式道床、弹性短轨枕式整体道床轨道、橡胶垫板等措施进行减振，但这些措施难以达到好的减振隔振效果，振动衰减6-10 dB，使用寿命有限，价格昂贵。

地铁列车振动主要以特定的频率波向外传播，如能找到对这些频率波的衰减材料，就可以实现减振。依据地铁结构形式，适当的道床材料上可以达到这一目的。基于固体物理的理论，如采用一种周期性结构材料，并利用周期性结构材料带隙特征，就可以达到减振的效果。但常规的均匀周期性结构声子晶体复合材料难以打开低频带隙。

发明内容

技术问题：本发明为了解决现有地铁减振所采用的刚性道床对列车振动基本上没有任何衰减作用的技术问题，提供一种似声子晶体复合材料地铁减振道床，该似声子晶体复合材料是由一个多原胞构成的一个聚合体，各聚合体具有普通周期性结构特征，聚合体内晶包大小错开，能打开50Hz以下的低频带隙，用于地铁的减振，有利于提高地铁减振效果，在具有推广应用价值。

技术方案：

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

一种似声子晶体复合材料，以石子为散射体，外面包裹环氧树脂层（厚度8-10mm），包裹环氧树脂层的石子，浇筑在混凝土中。

散射体是粒径为0.5-3.0cm、且非单一粒径的均匀石子。

上述似声子晶体复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，选用粒径为0.5-3.0cm、且非单一粒径的均匀石子作为散射体；

步骤2，用环氧树脂将石子包裹，包裹层的厚度为8-10mm；

步骤3，配制水泥砂浆，将步骤2制得的环氧树脂包裹石子料与水泥砂浆均匀拌和，采用水泥砂浆包裹，水泥包裹层的厚度在10-15mm，形成似声子晶体排列的复合材料；强度为40-45MPa。

将所得似声子晶体复合材料配筋，制成地铁减振道床预制件，这样的似声子晶体复合材料减振道床能够打开50Hz以下的低频带隙，提高减振效果。配筋率要满足地铁杂散电流控制要求。

技术效果：