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1、第十二章 绝热材料和吸声材料,教学目的与要求： （1）保温材料：保温隔热材料的作用原理，影响导热系数的主要因素，保温隔热材料的选用； （2）吸声材料：吸声材料的作用原理、吸声材料的选用原则； （3）了解常用的保温隔热材料和吸声材料； 重点、难点：保温隔热材料及吸声材料的作用原理； 讲授课时安排：1.0 课时,12.1 绝热材料 绝热材料分保温材料和隔热材料；,1）保温材料：指的是控制室内热量外流的建筑材料；绝热材料通常导热系数（）值应不大于0.23W(mK)，热阻（）值应不小于4.35（m2K）/W。此外，绝热材料尚应满足：表观密度不大于600kgm3，抗压强度大于0.3MPa，构造简单，施工
2、容易，造价低等。2）隔热材料：指的是控制室外热量进入室内的建筑材料；绝热材料的应用： （1）主要应用于建筑物墙体和屋顶的保温绝热；（2）热工设备、热力管道的保温；（3）冷藏室及冷藏设备上也大量使用。,12.1.1 绝热材料的基本性能,1 导热系数：导热性：当材料的两表面出现温度差时，热量自动从高温的一面向低温的一面传导，材料的这种传递热量的性质，叫做导热性；导热性一般用导热系数来表示；,实验证明：材料传导的热量Q与导热系数 传导面积A、传热时间T以及两表面的温度差 成正比，而与材料的厚度h成反比,思考题：导热系数与哪些因素有关？,2. 影响材料导热系数的因素影响材料保温性能的主要因素是导热系数
3、的大小，导热系数愈小，保温性能愈好。材料的导热系数受以下因素影响： （）材料的性质。 不同的材料其导热系数是不同的，一般说来，导热系数值以金属最大，非金属次之，液体较小，而气体更小。对于同一种材料，内部结构不同，导热系数也差别很大。一般结晶结构的为最大，微晶体结构的次之，玻璃体结构的最小。但对于多孔的绝热材料来说，由于孔隙率高，气体（空气）对导热系数的影响起着主要作用，而固体部分的结构无论是晶态或玻璃态对其影响都不大。,（）表观密度与孔隙特征。 由于材料中固体物质的导热能力比空气要大得多，故表观密度小的材料，因其孔隙率大，导热系数就小。 在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸愈大，导热系数就愈大；互相
4、连通孔隙比封闭孔隙导热性要高。 对于表观密度很小的材料，特别是纤维状材料（如超细玻璃纤维），当其表观密度低于某一极限值时，导热系数反而会增大，这是由于孔隙增大且互相连通的孔隙大大增多，而使对流作用加强的结果。因此这类材料存在一最佳表观密度，即在这个表观密度时导热系数最小。,（）湿度。材料吸湿受潮后，其导热系数就会增大，这在多孔材料中最为明显。这是由于当材料的孔隙中有了水分（包括水蒸气）后，则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用，而水的为0.58（），比空气的=0.029（）大20倍左右。如果孔隙中的水结成了冰，则冰的=2.33 （），其结果使材料的导热系数更加增大。故绝热材料在应用
5、时必须注意防水避潮。,（）温度。材料的导热系数随温度的升高而增大，因为温度升高时，材料固体分子的热运动增强，同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增加。但这种影响，当温度在50范围内时并不显著，只有对处于高温或负温下的材料，才要考虑温度的影响。（）热流方向。对于各向异性的材料，如木材等纤维质的材料，当热流平行于纤维方向时，热流受到阻力小，而热流垂直于纤维方向时，受到的阻力就大。,12.1.2 常用绝热材料分类,建筑上常用保温材料1. 纤维状保温隔热材料 （1）玻璃棉及其制品。玻璃棉是用玻璃原料或碎玻璃经熔融后制成纤维状材料，包括短棉和超细棉两种。一般用于围护结构和管道保温。（2）石棉
6、及其制品。石棉是一种天然矿物纤维，主要化学成分是含水硅酸镁，具有耐火、耐热、耐酸碱、绝热、防腐、隔音及绝缘等特性。常制成石棉粉、石棉纸板、石棉毡等制品，用于建筑工程的高效能保温及防火覆盖等。,(3）矿棉及其制品。矿棉一般包括矿渣棉和岩石棉。矿渣棉所用原料有高炉硬矿渣、铜矿渣等，并加一些调节原料（钙质和硅质原料）。岩棉的主要原料为天然岩石（白云石、花岗石、玄武岩等）。上述原料经熔融后，用喷吹法或离心法制成细纤维。矿棉具有轻质、不燃、绝热和电绝缘等性能，且原料来源广，成本较低。可制成矿棉板、矿棉毡及管壳等。可用作建筑物的墙壁、屋顶、天花板等处的保温和吸声材料，以及热力管道的保温材料。,（）植物纤维
7、复合板。 系以植物纤维为主要材料加入胶结料和填料而制成。如木丝板是以木材下脚料制成木丝，加入硅酸钠溶液及普通硅酸盐水泥混合，经成型、冷压、养护、干燥而制成。甘蔗板是以甘蔗渣为原料，经过蒸制、加压、干燥等工序制成的一种轻质、吸声、保温材料。 一般用于天花板、隔墙板或护墙板的保温隔热。,2. 散粒状保温隔热材料 （1）膨胀蛭石及其制品。蛭石是一种天然矿物，经8501000C燃烧，体积急剧膨胀 (可膨胀20倍)而成为松散颗粒，其堆积密度为80200kgm3，导热系数0.0460.07W/ (mK)，用于填充墙壁、楼板及平屋顶，保温效果佳。可在10001100下使用。膨胀蛭石也可与水泥、水玻璃等胶凝材
8、料配合，制成砖、板、管壳等亦用于围护结构及管道保温。,（）膨胀珍珠岩及其制品。 膨胀珍珠岩是由天然珍珠岩、黑耀岩或松脂岩为原料，经煅烧体积急剧膨胀（约20倍）而得蜂窝状白色或灰白色松散颗料。堆积密度为40300kgm3，=0.0250.048 ()，耐热800 C，为高效能保温保冷填充材料。建筑工程中广泛用于围护结构、低温和超低温保冷备、热工设备等处的绝热保温，也可以用作制作吸声制品。,3. 多孔性保温隔热材料 () 微孔硅酸钙制品。微孔硅酸钙制品是用粉状二氧化硅材料（硅藻土）、石灰、纤维增强材料及水等经搅拌、成型、蒸压处理和干燥等工序而制成。用于围护结构及管道保温。 () 泡沫玻璃。它是采用
9、碎玻璃加入发泡剂（石灰石或碳化钙），经粉磨、混合、装模，在800下烧成后形成含有大量封闭气泡（直径0.15mm）的制品。它具有导热系数小、抗压强度和抗冻性高、耐久性好等特点，且易于进行锯切、钻孔等机械加工，为高级保温材料，也常用于冷藏库隔热。 () 多孔混凝土和轻骨料混凝土。 (4) 泡沫塑料。泡沫塑料是以合成树脂为基料，加入一定剂量的辅助材料经加热发泡制成的轻质保温、防震材料。用于屋面、墙面保温、冷库绝热和制成复合板,4. 其他保温隔热材料 （）软木板。软木也叫栓木。软木板是用栓皮、栎树皮或黄菠萝树皮为原料，经破碎后与皮胶溶液拌和，再加压成型，在80的干燥室中干燥一昼夜而制成。软木板具有表观
10、密度小，导热性低，抗渗和防腐性能高等特点。 （2）蜂窝板。蜂窝板是由两块较薄的面板，牢固地粘结在一层较厚的蜂窝状芯材两面而制成的板材，亦称蜂窝夹层结构。常用的面板为浸渍过树脂的牛皮纸、玻璃布或不经树脂浸渍的胶合板、纤维板、石膏板等。有比强度大、导热性低和抗震性好等多种功能。,. 关于隔热材料的概念隔热材料应能阻抗室外热量的传入，以及减小室外空气温度波动对内表面温度影响。材料隔热性能的优劣，不仅与材料的导热系数有关，而且与导温系数、蓄热系数有关。 在建筑中，围护结构隔热设计时，除了采用隔热材料外，还可以采取其他措施，起到隔热的效果，如： 外表面做浅色饰面，如浅色粉刷、浅色涂层和浅色面砖等；窗户采
11、用绝热薄膜； 设置通风层，如通风屋顶、通风墙等； 采用多排孔的混凝土或轻骨料混凝土空心砌块墙体。 采用蓄水屋顶、有土或无土植被屋顶，以及墙面垂直绿化等,12.2 吸声材料,声波遇见材料表面时，分为三部分：一部分反射，另一部分则穿透材料，其余的部分在传递过程中被材料吸收。 吸声系数：被材料吸收的能量E与入射声能E0之比，称为吸声系数,*材料的吸声系数一般在01之间，吸声系数越大，吸声效果越好。,材料的吸声系数与下列因素有关：与材料的性质有关； 与材料的厚度、材料的表面条件有关； 与声波的入射角度和频率有关；,12.2.1 吸声材料的定义：,为全面反映材料的吸声性能，规定取125、250、500、
12、1000、2000和4000Hz等六个频率的吸声系数来表示材料的吸声频率特性。 凡六个频率的平均吸声系数大于0.2的材料，称为吸声材料； 吸声材料主要应用于建筑物的墙面、地面、天棚等部位。,12.2.2 选择吸声材料的基本要求,（1）选择气孔是开放的且气孔互相连通的材料；开放连通的气孔，吸声性能好。 （2）吸声材料强度低，设置部位要免受碰撞； （3）尽量选择吸声系数大的材料； （4）注意吸声材料与隔声材料的区别。,12.2.3. 建筑上常用吸声材料 建筑工程中常用吸声材料有：石膏砂浆（掺有水泥、玻璃纤维）、石膏砂浆（掺有水泥、石棉纤维）、水泥膨胀珍珠岩板、矿渣棉、沥青矿渣棉毡、玻璃棉、起细玻璃棉、泡沫玻璃、泡沫塑料、软木板、木丝板、穿孔纤维板、工业毛毡、地毯、帷幕等。 除了采用多孔吸声材料吸声外，还可将材料组成不同的吸声结构，达到更好的吸声效果。常用的吸声结构形式有薄板共振吸声结构和穿孔板吸声结构。,12.2.4 隔声材料指的是阻止声波透过的材料。隔声性能以隔声量表示；例如：建筑工程中密实、厚重的材料（如粘土砖、钢筋混凝土、钢板等）可以作为隔声材料，阻止空气中的声波透过的建筑物,总 结,本章重点： 1）影响建筑材料导热系数的主要因素有哪些？ 2）选择吸声材料的基本要求？ 3）常用的绝热、吸声材料有哪些？,本 章 结 束,
