第11章建筑功能材料1

第11章建筑功能材料

第一節(jié)絕熱材料第二節(jié)吸聲隔聲材料主要內(nèi)容1、絕熱材料：建筑中將阻止室內(nèi)熱量外流的材料稱保溫材料；防止室外熱量進(jìn)入室內(nèi)的材料稱隔熱材料。保溫、隔熱材料統(tǒng)稱為絕熱材料。一、基本概念第一節(jié)絕熱材料2、導(dǎo)熱系數(shù)也稱熱導(dǎo)率(λ)：表示材料導(dǎo)熱能力的指標(biāo)。

物理意義：在穩(wěn)定傳熱條件下，通過(guò)厚度為1m溫差為1K的材料時(shí)，在1h內(nèi)通過(guò)1m2面積的熱量。

一般材料λ↑，導(dǎo)熱性越好，絕熱性越差↓。

建筑上將λ<0.175w/(m?K)，表觀密度<500kg/m2,抗壓強(qiáng)度＞0.3MPa的材料稱為絕熱材料。dQT2T11、材料的性質(zhì)

⑴不同的材料，其λ值是不同的。一般金屬>非金屬>液體>氣體。

⑵對(duì)同一材料，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同其λ不同。一般結(jié)晶結(jié)構(gòu)>微晶體結(jié)構(gòu)>玻璃體結(jié)構(gòu)。

⑶對(duì)多孔材料，孔隙率高低，氣體(空氣)含量對(duì)λ的影響極大。二、影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素

2、表觀密度與孔隙特征

⑴一般表觀密度小，孔隙率大，λ值小。⑵在孔隙率相同時(shí)，孔隙尺寸愈大，λ愈大；開(kāi)放、連通孔比封閉微孔λ要大。⑶當(dāng)表觀密度很小時(shí)，如纖維狀的超細(xì)玻璃纖維，當(dāng)其表觀密度低于某一極限值時(shí)，λ反而會(huì)增大(由于孔隙增大且互相連通的孔隙大大增多，使對(duì)流作用加強(qiáng)的結(jié)果)。因此，存在一最佳表觀密度，此時(shí)λ最小。二、影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素3、濕度：材料吸濕(結(jié)冰)后，其λ增大。

(因?yàn)棣怂?0.58，比λ空氣=0.029大20倍左右。若水結(jié)冰，冰的λ冰=2.2，其λ更大。故絕熱材料在應(yīng)用時(shí)必須注意防水避潮）二、影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素4、溫度：隨材料溫度的升高，λ增大。

(因?yàn)闇囟壬?，材料固體分子的熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，同時(shí)材料孔隙中空氣的導(dǎo)熱和孔壁間的輻射作用也增加。當(dāng)溫度在０～50℃時(shí)，該影響不顯著，只有對(duì)高溫或負(fù)溫下的材料，應(yīng)考慮溫度影響)

5、熱流方向：對(duì)各向異性的材料，如木材等纖維質(zhì)的材料，當(dāng)熱流平行于纖維方向時(shí)，熱流受到阻力小，而熱流垂直于纖維方向時(shí)，受到的阻力就大，各方向λ不同，選擇絕熱材料應(yīng)注意方向性。二、影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素多孔型結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)示意圖纖維型結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)示意圖1.無(wú)機(jī)絕熱材料

(1)纖維狀材料

(2)多孔輕質(zhì)類

(3)泡沫狀材料

(4)散粒狀材料

2.有機(jī)絕熱材料

(1)泡沫塑料

(2)硬質(zhì)泡沫橡膠

三、絕熱材料的種類

⑴礦棉及其制品：其包括礦渣棉和巖石棉。

礦渣棉是以高爐硬礦渣、銅礦渣等為原料，并加入調(diào)料（鈣質(zhì)和硅質(zhì)原料）。巖棉是以天然巖石(白云石、花崗石、玄武巖等)為原料。上述原料經(jīng)熔融后，用噴吹法或離心法制成細(xì)纖維。

特點(diǎn)：礦棉輕質(zhì)、不燃、絕熱且電絕緣。其原料廣，成本低，可制成礦棉板、礦棉氈及管殼等。

應(yīng)用：用作墻壁、屋頂、天花板等處的保溫和吸聲材料，以及熱力管道的保溫材料。四、常用保溫材料1、纖維狀保溫隔熱材料礦物棉⑵石棉及其制品：石棉是天然礦物纖維，主要成分是含水硅酸鎂。其耐火、耐熱、耐酸堿、絕熱、防腐、隔音且絕緣。制品有石棉粉、石棉紙板、石棉氈等制品，主要用于建筑工程的高效能保溫及防火覆蓋等。四、常用保溫材料1、纖維狀保溫隔熱材料

⑶玻璃棉及其制品：是以玻璃或碎玻璃為原料經(jīng)熔融后制成纖維狀材料，包括短棉和超細(xì)棉兩種。玻璃棉礦棉陶瓷纖維

⑷植物纖維復(fù)合板：系以植物纖維為主料，加入膠結(jié)料和填料而制成的復(fù)合板。

木絲板：是以木材下腳料制成木絲，加入硅酸鈉溶液及普通硅酸鹽水泥混合，經(jīng)成型、冷壓、養(yǎng)護(hù)、干燥而制成。

甘蔗板：是以甘蔗渣為原料，經(jīng)過(guò)蒸制、加壓、干燥等工序制成的一種輕質(zhì)、吸聲、保溫材料。四、常用保溫材料1、纖維狀保溫隔熱材料植物纖維復(fù)合板⑴膨脹蛭石及其制品：蛭石是一種天然礦物，經(jīng)850～10000C煅燒，體積急劇膨脹(可達(dá)5～20倍)成為松散顆粒，堆積密度為80～200kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.046～0.07。

應(yīng)用：①用于填充墻壁、樓板及平屋頂，保溫效果佳，可在1000～1100℃下使用。

②膨脹蛭石也可與水泥、水玻璃等膠結(jié)料配合，制成磚、板、管殼等用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)及管道保溫。2、散粒狀保溫隔熱材料四、常用保溫材料膨脹蛭石

⑵膨脹珍珠巖及其制品：是由天然珍珠巖、黑耀巖或松脂巖為原料，經(jīng)煅燒體積急劇膨脹（約20倍）而得蜂窩狀白色或灰白色松散顆料。堆積密度為40～300kg/m3，λ=0.025～0.048，耐熱達(dá)8000C，為高效能保溫保冷填充材料。

制品：是以膨脹珍珠巖為骨料，配以適量膠凝材料，經(jīng)拌和、成型、養(yǎng)護(hù)（或干燥、或焙燒）后制成的板、磚、管等產(chǎn)品。2、散粒狀保溫隔熱材料四、常用保溫材料膨脹珍珠巖

3、多孔性保溫隔熱材料四、常用保溫材料

⑴微孔硅酸鈣制品

是用粉狀SiO2(硅藻土)、石灰、纖維增強(qiáng)材料及水等經(jīng)攪拌、成型、蒸壓處理和干燥等工序制成，用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)及管道保溫。微孔硅酸鈣

3、多孔性保溫隔熱材料四、常用保溫材料⑵泡沫塑料：是以合成樹(shù)脂為基料，加入一定量的發(fā)泡劑、催化劑、穩(wěn)定劑等輔助材料經(jīng)加熱發(fā)泡而制成的輕質(zhì)保溫、防震材料。有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯及脲醛樹(shù)脂等泡沫塑料。聚苯乙烯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料聚氯乙烯泡沫塑料硬質(zhì)泡沫橡膠

⑶泡沫玻璃：用碎玻璃加入1～2%發(fā)泡劑(石灰石或碳化鈣)，經(jīng)粉磨、混合、裝模，在800℃下燒成后形成含大量封閉氣泡(直徑0.1～5mm)的制品。四、常用保溫材料3、多孔性保溫隔熱材料泡沫玻璃

特點(diǎn)：λ小，抗壓強(qiáng)度、抗凍性高，耐久性好，且易于鋸切、鉆孔加工，為高級(jí)保溫材料，也常用于冷藏庫(kù)隔熱。泡沫混凝土加氣混凝土

⑷多孔混凝土和輕骨料混凝土。四、常用保溫材料3、多孔性保溫隔熱材料發(fā)泡粘土⑴軟木板：軟木也叫栓木。軟木板是用栓皮、櫟樹(shù)皮或黃菠蘿樹(shù)皮為原料，經(jīng)破碎后與皮膠溶液拌和，再加壓成型，在80℃的干燥室中干燥一晝夜而制成。

特點(diǎn)：具有表觀密度小，導(dǎo)熱性低，抗?jié)B和防腐性能高等特點(diǎn)。4、其他保溫隔熱材料四、常用保溫材料4、其他保溫隔熱材料⑵蜂窩板：由兩塊較薄的面板，牢固地粘結(jié)在一層較厚的蜂窩狀芯材兩面而制成的板材，亦稱蜂窩夾層結(jié)構(gòu)。

芯材：是用浸漬過(guò)合成樹(shù)脂（酚醛、聚酯等）的牛皮紙、玻璃布和鋁片等，經(jīng)加工粘合成六角形空腹（蜂窩狀）的整塊芯材。

面板：為浸漬過(guò)樹(shù)脂的牛皮紙、玻璃布或不經(jīng)樹(shù)脂浸漬的膠合板、纖維板、石膏板等。

特點(diǎn)：比強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性低、抗震性好等。四、常用保溫材料1、材料的吸聲性第二節(jié)吸聲隔聲材料

當(dāng)聲波遇到材料表面時(shí)，一部分被反射，另一部分穿透材料，其余部分則被材料吸收。

吸聲材料：通常指125、250、500、1000、2000、4000Hz六個(gè)頻率下的平均吸聲系數(shù)>0.2的材料。吸聲系數(shù)α：一、吸聲材料2、吸聲材料的類型及結(jié)構(gòu)形式

⑴多孔吸聲材料：材料中開(kāi)放的、連通的氣孔越多，吸聲性越好。其吸聲系數(shù)，一般從低頻到高頻逐漸增大，對(duì)中高頻的聲音吸收效果較好。⑵柔性吸聲材料：具有密閉氣孔和一定彈性的材料。如泡沫塑料，其吸聲特性在一定頻率內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)吸收頻率。⑶簾幕吸聲體：用具有通氣性能的紡織品，安裝在離墻面或窗洞一定距離處，背后設(shè)置空氣層。對(duì)中高頻有吸聲效果。一、吸聲材料2、吸聲材料的類型及結(jié)構(gòu)形式

一、吸聲材料簾幕吸聲體柔性吸聲材料2、吸聲材料的類型及結(jié)構(gòu)形式

⑷懸掛空間吸聲體：增加有效的吸聲面積。⑸薄板振動(dòng)吸聲體：將膠合板、石膏板等周邊釘在墻或頂棚龍骨上，后留空氣層。主要吸收低頻波。一、吸聲材料薄板振動(dòng)吸聲結(jié)構(gòu)

懸掛空間吸聲體2、吸聲材料的類型及結(jié)構(gòu)形式

⑹穿孔板組合共振吸聲結(jié)構(gòu)：將穿孔的薄板周邊固定在龍骨上，背后留空氣層。主要吸收中頻波。⑺空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)：由封閉的空腔和較小的開(kāi)口組成，它有很強(qiáng)的頻率選擇性，在其共振頻率附近，α較大，對(duì)共振頻率較遠(yuǎn)的聲波吸收很小。一、吸聲材料穿孔板組合共振腔吸聲結(jié)構(gòu)共振腔吸聲結(jié)構(gòu)快速路兩側(cè)的吸音板

當(dāng)聲音傳播到材料或結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)被其吸收，使透過(guò)材料的聲能減少，此材料就具有隔聲作用。其隔聲能力用透射系數(shù)表示。1、材料的隔聲性

τ越小，隔聲性能越好。工程上常用隔聲量R(dB)表示材料對(duì)空氣聲的隔絕能力。它與透射系數(shù)的關(guān)系：

R↑，隔聲性越好。透射系數(shù)τ：二、隔聲材料

隔聲措施：①應(yīng)選擇密實(shí)材料，如磚、混凝土、鋼板等；②當(dāng)采用輕質(zhì)材料或薄壁材料，需輔以多孔吸聲材料或采用夾層結(jié)構(gòu)，如夾層玻璃。③對(duì)普通教室間的隔墻和樓板，要求達(dá)到≥40dB的隔聲量，即透射聲能小于入射聲能的萬(wàn)分之一。2、隔絕空氣聲

遵循質(zhì)量定律：即材料的表觀密度越大，質(zhì)量越大，隔聲性能越好。二、隔聲材料

隔絕固體聲的能力用材料的撞擊聲壓級(jí)來(lái)衡量。2、隔絕固體聲(撞擊聲)

措施：采用不連續(xù)的結(jié)構(gòu)處理，即在墻壁和承重梁之間、框架和墻板之間加彈性襯墊，如毛氈、軟木、橡皮等，或在樓板上加彈性地毯。

測(cè)定：將試件安裝在上部聲源室和下部受聲室之間的洞口，聲源室與受聲室之間沒(méi)有剛性連接，用標(biāo)準(zhǔn)打擊器打擊試件表面，受聲室接受到的聲壓級(jí)減去環(huán)境常數(shù)，即得材料的撞擊聲壓級(jí)。普通教室之間樓板的標(biāo)準(zhǔn)化撞擊聲壓級(jí)應(yīng)