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1、模块9绝热材料和吸声材料,9. 1建筑保温与绝热材料 9. 2吸声材料与隔声材料,模块9绝热材料和吸声材料,教学目标 熟悉绝热和吸声材料的作用原理和影响因素;掌握常用绝热和吸声材料的品种与应用。 任务引入 绝热材料和吸声材料同属功能型材料，在建筑物中适当合理地采用，可改善人们的居住环境。绝热材料的性能好坏，成为建筑节能的一个关键环节。建筑节能主要是屋面保温和墙体保温两项工作。随着各种保温材料的出现，不同的墙体及屋面保温构造也变得多种多样。吸声材料往往在有特殊要求的场所专门设置，它可以保持室内良好的音响效果和减少噪声污染,上一页,下一页,返回,模块9绝热材料和吸声材料,任务分析 学习重点:绝热材
2、料及吸声材料的应用。 本章所介绍的材料非本专业学生的学习重点，故内容陈述较为简单。对学生的学习要求也较低，多数属于了解性内容。学时分配不宜过多，只做浏览性介绍即可 相关知识 绝热材料;吸声材料;建筑保温、隔声材料。,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,绝热材料是指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体，是保温材料和隔热材料的总称。保温材料是用于控制室内热量外流的材料，建筑中对于寒冷地区的建筑物，为保持室内温度的恒定，减少热量的损失，要求围护结构具有良好的保温性能。常用于墙体和屋顶、热工设备、热力管道、冬期施工的保温，一般在冷藏设备上也有大量使用。图9一1是墙体保温材料施工现场，图
3、9一2是屋面保温材料施工现场。,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,9.1.1绝热材料的作用原理 在理解材料绝热原理前，先了解传热的原理。传热是指热量从高温区向低温区的自发流动，是一种由于温差而引起的能量转移。在自然界中，无论是在一种介质内部，还是在两种介质之间，只要有温差存在，就会出现传热过程。传热的方式有三种:导热、对流和辐射。 “导热”是依靠物体内各部分直接接触的物质近质点(分子、原子、自由电子)等做热运动而引起的热能传递过程;“对流”是指较热的液体或气体因遇热膨胀而密度减小，从而上升，冷的液体或气体就会补充过来，形成分子的循环流动，这样热量就从高温的地方通过分子的相对位移，转向低
4、温的地方;“热辐射”是依靠物体表面对外发射电磁波而传递热量的现象,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,在实际的传热过程中，往往同时存在着两种或三种传热方式。建筑材料的传热主要是靠导热，由于建筑材料内部空隙中含有空气和水分，所以，同时还有对流和辐射存在，只是对流和热辐射所占比例较小。 材料导热能力称为导热性，用热导率 表示，即:,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,9.1.2影响材料热导率的主要因素 热导率受材料本身物质构成、表观密度和孔隙率、材料所处环境的温度及热流方向的影响。热导率越小，导热性越差。 1.材料的物质构成 不同成分的材料，其热导率有很大差异。通常，金
5、属最大，非金属次之，液体较小，气体更小。即使同一种材料，其内部结构不同，热导率也不同。玻璃体结构最小，微晶体结构次之，晶体结构最大。而对多孔的绝热材料，对热导率的影响起主导作用的是空气，固体部分无论什么结构，对其影响都不大。 2.材料的表观密度与孔隙率 由于材料中固体的热导率远大于气体，所以表观密度越小的材料，孔隙率越大，热导率就越小。,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,图9一3是保温砂浆硬化后的多孔构造。 3.材料所处的温度、湿度 当材料受潮后，由于空隙中增加了水蒸气的扩散和水分子的热传导作用，致使材料热导率增大,同时，材料空隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增强，材料的
6、热导率将随着温度的升高而增大。但是当温度在0一50范围内变化时，这种影响并不显著。只有处于高温或负温度下，才考虑温度的影响。 4.热流方向的影响 材料如果是各向异性的，如木材等纤维质材料，当热流平行于纤维延伸方向时，受到的阻力小;而热流垂直于纤维延伸方向时，受到的阻力最大。,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,9.1.3常用绝热材料 常用的绝热材料按化学成分不同，可分为无机和有机两大类。一般来说，无机绝热材料的表观密度大，但不容易腐蚀，不会燃烧，可耐高温。有机绝热材料的表观密度小，绝热效果好，但耐热性差。 (一)无机绝热材料 1.石棉及其制品(图9 -4) 石棉是蕴藏在中性或酸性
7、火成岩矿床中的一种非金属矿物，具有极高的抗拉强度，并具有耐高温、耐腐蚀、绝热、绝缘等优良特性，是一种优质绝热材料。通常，将其加工成石棉,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,2.矿棉及其制品 矿棉包括岩石棉和矿渣棉。生产岩石棉的原料为天然岩石;生产矿渣棉的主要原料为高炉硬矿渣、铜矿渣等。矿棉具有质轻、难燃、绝热和电绝缘等性能，可制成矿棉板、矿棉毡等用作建筑物的墙壁、屋顶、顶板等处的保温隔热和吸声材料，也可用做管道的保温材料。 产品按制品形式分为:岩棉、矿渣棉;岩棉板、矿渣棉板;岩棉带、矿渣棉带;岩棉毡、矿渣棉毡;岩棉缝毡、矿渣棉缝毡;岩棉贴面毡、矿渣棉贴面毡和岩棉管壳、矿渣棉管壳，
8、图9 -5所示为岩棉及其制品。 产品标记由三部分组成:产品名称、产品技术特征(密度、尺寸)、标准号，商业代号也可列于其后。 例如:矿渣棉，标记为矿渣棉(GB/T 11835(商业代号)。,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,3.玻璃棉及其制品 玻璃棉是玻璃原料熔融后制成的纤维状材料，有短棉和超细棉两种。短棉的纤维长度一般为50 150 mm，纤维直径为12 x 10 -3 mm，堆积密度为100一150 kg/m3，热导率为0. 035 0. 058 W/ ( m .K)，价格与矿棉相近。玻璃棉制品具有良好的保温、阻燃、吸声、耐腐蚀等性能，制成的沥青玻璃棉毡、板及酚醛玻璃棉毡、板
9、等产品，广泛使用在温度较低的电力设备、房屋建筑、管道、储藏、锅炉、飞机、船舶等有关部位的保温、隔热和吸声方面，如图9一6所示。超细棉的纤维直径为4 x10-3mm，表观密度更小，热导率更低，绝热效果更优良。,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,4.膨胀珍珠岩及其制品 珍珠岩是一种酸性火山玻璃质岩石，膨胀珍珠岩是将天然珍珠岩高温锻烧，导致体积膨胀(20倍)而制成的白色或灰白色蜂窝状松散颗粒，具有表观密度轻、热导率低、化学稳定性好、使用温度范围广、吸湿能力小且无毒、无味、吸声等特点，因而是一种优良的保温、隔热建筑材料。目前市场上产品有膨胀珍珠岩和玻化微珠(闭孔珍珠岩)，其堆积密度为4
10、0一300 kg/ m3，热导率为0. 025一0. 048 W/ ( MK)，可耐800的高温和一200的低温，是高效能的保温保冷填充材料，如图9一7所示。膨胀珍珠岩也可与水泥、水玻璃等胶凝材料配合，制成砖、管等膨胀珍珠岩制品，用途与膨胀蛙石制品相同。,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,5.膨胀蛙石及其制品 膨胀蛙石是将天然蛙石在850一1 000锻烧时，体积膨胀5一20倍而制成的松散颗粒。膨胀蛙石的堆积密度为80一200 kg/m3，热导率为0. 046一0. 070 W/ ( MK)，可在1 000一1 100下使用。膨胀蛙石吸水后绝热效果降低，因此，多用于墙壁、屋面、楼
11、板的夹层中，作为隔热和吸声材料，如图9一8所示。膨胀蛙石也可与水泥、水玻璃等胶凝材料配合，制成各种膨胀蛙石制品，用于围护结构及管道的隔热。 6.泡沫玻璃 泡沫玻璃是用碎玻璃加入一定量的发泡剂，经粉磨、混合、装模，在800下锻烧生成具有大量封闭气泡的多孔材料。泡沫玻璃具有热导率小、抗压强度高、抗冻性好、耐久性好等特点，并且可锯切、钻孔、粘结，是一种高级绝热材料，如图9一9所示。,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,(二)无机多孔绝热材料 1.泡沫混凝土 泡沫混凝土是将水泥、水和松香泡沫剂混合后，经搅拌、成型、养护、硬化而成，具有多孔、轻质、保温、绝热、吸声等性能，如图9一10所示。
12、也可用粉煤灰、石灰、石膏和泡沫剂制成粉煤灰泡沫混凝土，用于建筑物围护结构的保温绝热。 2.加气混凝土 加气混凝土是由水泥、石灰、粉煤灰和发气剂(铝粉)配制而成，经成型、蒸汽养护制成，是一种保温绝热性能良好的材料，具有保温、绝热、吸声等性能。,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,3.硅藻土 硅藻土是一种被称为硅藻的水生植物的残骸。硅藻土是由微小的硅藻壳构成，硅藻壳内又包含大量极细小的微孔。硅藻土的孔隙率为50%一80%，因而具有很好的保温绝热性能。其热导率 ( m . K)，最高使用温度约为900。硅藻土常用做填充料或制作硅藻土砖等。 4.微孔硅酸钙制品 微孔硅酸钙制品是用硅藻土、
13、石灰、石英砂、纤维增强材料及水等以拌合、成型、蒸压处理和干燥等工序制成，如图9一11所示。,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,5.泡沫玻璃 泡沫玻璃是用碎玻璃加入一定量的发泡剂，经粉磨、混合、装模，在800下锻烧生成具有大量封闭气泡的多孔材料。如图9一12所示。 (三)有机绝热材料 1.泡沫塑料 泡沫塑料是以合成树脂为基料，加入一定剂量的发泡剂、催化剂、稳定剂等辅助材利经过加热发泡而制成。具有质轻、热导率小、吸水率低、耐老化、耐低温、易加工、价廉质优、防振等优点。目前，我国生产的有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚氨醋泡沫塑料及脉醛泡沫塑料等。图9一13是泡沫塑料散粒，图9
14、一14是泡沫塑料用外墙保温示意图。 2.植物纤维类绝热板 以植物纤维为主要成分的板材，常用做绝热材料，包括各种软质纤维板。,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,1)软木板 2)蜂窝板如图9一15所示。 3)木板丝。 4)甘蔗板。 3.窗用绝热薄膜 窗用绝热薄膜，又叫新型防热片，厚度为12 15 ，用于建筑物窗户的绝热，可以遮蔽阳光，防止室内陈设物褪色，减少冬季热能损失，节约能源，给人们带来舒适环境。使用时，将特制的防热片(薄膜)贴在玻璃上，其功能是将透过玻璃的大部分阳光反射出去，反射率高达80%。放热片能减少紫外线的透过率，减轻紫外线对室内家具和织物的有害作用，减弱室内温度变化程
15、度。图9一16是绝热膜反射原理。,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,9.1.4反射型保温绝热材料 我国建筑工程的保温材料，目前普遍采用的是利用多孔保温材料和在围护结构中设置普通空气层的方法来解决。但在围护结构较薄的情况下，仅利用上述方法来解决保温隔热问题是较为困难的，反射型保温绝热材料为解决上述问题提供了一条新的途径。如铝箔波形纸保温隔热板，它是以波形纸板为基础，铝箔作为面层经加工而制成，具有保温隔热性能、防潮性能，吸声效果好且质量轻、成本低，可固定在钢筋混凝土屋面板下及木屋架下作保温隔热顶棚用，也可以设置在复合墙体内，作为冷藏室、恒温室及其他类似房间的保温隔热墙体使用。图9一
16、17是纳米复合反射隔热板。,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,9.1.5保温材料 (一)墙体保温 外墙是建筑物维护结构的主体，其热工性能的好坏会对建筑物的使用及能耗带来直接影响。北方寒冷地区要求建筑物的外墙应具有良好的保温能力，在采暖期尽量减少热量损失，降低能耗，保证室内温度不致过低，不出现墙体内表面产生冷凝水的现象。 综上所述，除去某些特殊场所的特殊要求，对于普通的民用及工业建筑来说，墙体材料的热导率越小越好。但保温性能良好的材料往往强度较低，如何协调墙体强度与保温能力之间的关系成为目前墙体改造的方向之一。就目前来说，主要有以下几种方式:,上一页,下一页,返回,9. 1建筑保温与绝热材料,1.砖、砌块自保温 选用某些本身就具有一定保温能力的砖或砌块，利用砌体内部已有的孔洞起到一定的保温作用，如烧结普通砖的热导率就小于钢筋混凝土墙体，但这种方式对墙体保温性能的改善有限。主要使用前节提到的各种保温材料，其具有一定的保温能力。图9一18是常见的多孔砖 2.墙外覆盖保温层 在普通墙体外，附加一层保温性能良好的保温层，
