土木工程材料 第八章 其他建筑材料及功能材料(二)

第八章其他建筑材料與功能材料(二)土木工程材料——8.3建筑功能材料建筑防水堵水材料防水材料是指具有防止建筑工程結(jié)構(gòu)免受雨水、地下水、生活用水浸蝕的材料.堵水材料除具備防水功能外，還需滿足帶水操作的施工要求。防水材料的分類與組成建筑防水材料依據(jù)其外觀形態(tài)可分為防水卷材、防水涂料、密封材料和剛性防水材料四大系列。此外，建筑防水材料還可根據(jù)其受外力作用的變形特性分為柔性和剛性兩類。柔性防水材料是指具有一定柔韌性和較大延伸率的防水材料，如防水卷材、有機涂料，它們構(gòu)成柔性防水層。剛性防水材料是指采用較高強度和無延伸能力的防水材料，如防水砂漿、防水混凝土等，它們構(gòu)成剛性防水層。防水卷材：建筑工程防水材料的主要品種之一，目前我國防水卷材是使用量最大的防水材料。其主要指標有：耐水性、溫度穩(wěn)定性、機械強度、延伸性、柔韌性、大氣穩(wěn)定性。目前的防水卷材主要包括瀝青防水卷材、高聚物改性瀝青防水卷材和合成高分子防水卷材等三大類。防水材料的性能與選用防水涂料：在硬化前呈粘稠狀液態(tài)，經(jīng)涂布固化后能形成無接縫的防水涂膜。不僅能在水平面上，而且能在立面、陰陽面及各種復(fù)雜表面進行防水施工，并形成無接縫的完整的防水、防潮的防水膜。按液態(tài)組分和成分性質(zhì)分類，可分為溶劑型、水乳型和反應(yīng)型三大類。防水涂料廣泛適用于工業(yè)與民用建筑的屋面防水工程、地下室防水工程和地面防潮、防滲等。防水涂料建筑密封材料：是能承受位移嵌人建筑接縫中起氣密或水密作用的定形和不定形的材料。它既起到防水作用，又起到防塵、隔汽與隔聲作用。剛性防水材料：是一種既能防水又兼作承重、圍護結(jié)構(gòu)的多功能材料。其耐久性好、不燃、無毒、無味。建筑堵水材料的種類與用途建筑堵水材料主要用于房屋建筑、構(gòu)筑物、水土建筑等在有水或潮濕環(huán)境下的防水堵漏。故需滿足帶水操作的施工要求。按施工方式，建筑堵漏止水材料分為灌漿材料、柔性嵌縫材料、剛性止水材料及剛性抹面材料。絕熱材料在建筑中，習(xí)慣上把用于控制室內(nèi)熱量外流的材料叫做保溫材料；把防止室外熱量進入室內(nèi)的材料叫做隔熱材料。保溫、隔熱材料統(tǒng)稱為絕熱材料。絕熱材料的性能要求

導(dǎo)熱性指材料傳遞熱量的能力。材料的導(dǎo)熱能力用導(dǎo)熱系數(shù)表示。導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義為：在穩(wěn)定傳熱條件下，當材料層單位厚度內(nèi)的溫差為1℃時，在1h內(nèi)通過1m2表面積的熱量。材料導(dǎo)熱系數(shù)越大，導(dǎo)熱性能越好。工程上將導(dǎo)熱系數(shù)λ<0.23W/m·K的材料稱為絕熱材料。影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素材料組成：材料的導(dǎo)熱系數(shù)由大到小為，金屬材料＞無機非金屬材料＞有機材料。微觀結(jié)構(gòu)：相同組成的材料，結(jié)晶結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)最大，微晶結(jié)構(gòu)次之，玻璃體結(jié)構(gòu)最小，如水淬礦渣就是一種較好的絕熱材料?？紫堵剩嚎紫堵试酱螅牧蠈?dǎo)熱系數(shù)越小。孔隙特征：在孔隙相同時，孔徑越大，孔隙間連通越多，導(dǎo)熱系數(shù)越大。含水率：由于水的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.58W/m·K，遠大于空氣，故材料含水率增加后其導(dǎo)熱系數(shù)將明顯增加，若受凍（冰λ=2.33W/m·K，）則導(dǎo)熱能力更大。絕熱材料除應(yīng)具有較小的導(dǎo)熱系數(shù)外，還應(yīng)具有適宜的或一定的強度、抗凍性、耐水性、防火性、耐熱性和耐低溫性、耐腐蝕性，有時還需具有較小的吸濕性或吸水性等。室內(nèi)外之間的熱交換除了通過材料的傳導(dǎo)傳熱方式外，輻射傳熱也是一種重要的傳熱方式，鋁箔等金屬薄膜，由于具有很強的反射能力，具有隔絕輻射傳熱的作用，因而也是理想的絕熱材料。絕熱材料的種類及使用要點絕熱材料按照它們的化學(xué)組成可以分為無機絕熱材料和有機絕熱材料。常用無機絕熱材料有多孔輕質(zhì)類無機絕熱材料、纖維狀無機絕熱材料和泡沫狀無機絕熱材料；常用有機絕熱材料有泡沫塑料和硬質(zhì)泡沫橡膠。蛭石是一種有代表性的多孔輕質(zhì)類無機絕熱材料，它主要含復(fù)雜的鎂、鐵含水鋁硅酸鹽礦物，由云母類礦物經(jīng)風(fēng)化而成，具有層狀結(jié)構(gòu)。將天然蛭石經(jīng)破碎、預(yù)熱后快速通過煅燒帶可使蛭石膨脹20～30倍。膨脹蛭石的導(dǎo)熱系數(shù)約為0.046～0.070W/m·K，可在1000℃的高溫下使用。主要用于建筑夾層，但需注意防潮。

膨脹蛭石也可用水泥、水玻璃等膠結(jié)材膠結(jié)成板，用作板壁絕熱，但導(dǎo)熱系數(shù)值比松散狀要大，一般為0.08～0.10W/m·K。主要分布在新疆。巖棉和礦渣棉（纖維狀）玻璃纖維泡沫玻璃多孔混凝土⑴泡沫塑料

泡沫塑料是以各種樹脂為基料，加入各種輔助料經(jīng)加熱發(fā)泡制得的輕質(zhì)保溫材料。泡沫塑料目前廣泛用作建筑上的保溫隔音材料，其表觀密度很小，隔熱性能好，加工使用方便。常用的泡沫塑料有聚苯乙烯泡沫塑料、脲醛泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、泡沫酚醛塑料等。

⑵硬質(zhì)泡沫橡膠

硬質(zhì)泡沫橡膠用化學(xué)發(fā)泡法制成。特點是導(dǎo)熱系數(shù)小而強度大。硬質(zhì)泡沫橡膠的表觀密度在0.064～0.12g/cm3之間。表觀密度越小，保溫性能越好，但強度越低。硬質(zhì)泡沫橡膠的抗堿和鹽的侵蝕能力較強，但強的無機酸及有機酸對它有侵蝕作用。它不溶于醇等弱溶劑，但易被某些強有機溶劑軟化溶解。硬質(zhì)泡沫橡膠為熱塑性材料，耐熱性不好，在65℃左右開始軟化。硬質(zhì)泡沫橡膠有良好的低溫性能，低溫下強度較高且較好的體積穩(wěn)定性，可用于冷凍庫。有機類絕熱材料吸聲與隔聲材料吸聲材料

(1)吸聲材料的定義

當聲波遇到材料表面時，被吸收聲能與入射聲能之比，稱為吸聲系數(shù)。通常取125，250，500，1000，2000，4000（Hz）等六個頻率的吸聲系數(shù)來表示材料的吸聲頻率特性。凡六個頻率的平均吸聲系數(shù)大于0.2的材料，稱為吸聲材料。(2)吸聲材料及其結(jié)構(gòu)

吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)的種類很多，按其材料結(jié)構(gòu)狀況可分為多孔吸聲材料、共振吸聲結(jié)構(gòu)和其它吸聲結(jié)構(gòu)三大類。

吸聲材料的氣孔是開放的，且互相連通，其氣孔越多，吸收性能越好。大多數(shù)吸收強度較低，因此，吸收材料應(yīng)設(shè)置在護壁臺度以上，以免碰撞壞。多孔吸收材料易于吸濕，安裝時應(yīng)考慮脹縮的影響。(1)多孔吸聲材料

多孔吸聲材料，包括纖維狀、顆粒狀和泡沫狀，其對低頻聲的吸收比較差；多孔吸聲材料的構(gòu)造特征是：材料從表到里具有大量內(nèi)外連通的微小間隙和連續(xù)氣泡，有一定的通氣性。這些結(jié)構(gòu)特征和隔熱材料的結(jié)構(gòu)特征有區(qū)別，隔熱材料要求的是封閉的微孔。多孔吸聲材料是普遍應(yīng)用的吸聲材料，其中包括各種纖維材料：玻璃棉、超細玻璃棉、巖棉、礦棉等無機纖維，棉、毛、麻、棕絲、草質(zhì)或木質(zhì)纖維等有機纖維。纖維材料有的直接以松散狀使用，有時可用粘著劑制成氈片或板材，如玻璃棉氈、巖棉板、草紙板、木絲板、軟質(zhì)纖維板等等。微孔吸聲磚等也屬于多孔吸聲材料。泡沫塑料，如果其中的孔隙相互連通并通向外表，可作為多孔吸聲材料。

(2)共振吸聲結(jié)構(gòu)

其中包括單個共振器、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)、博板共振吸聲結(jié)構(gòu)，常采用共振吸聲原理來解決低頻聲的吸收。其裝飾性強并有足夠的強度，故在建筑物中使用比較廣泛。

(3)其它吸聲結(jié)構(gòu)

空間吸聲體：它是共振吸聲結(jié)構(gòu)和多孔吸聲材料的結(jié)合，可預(yù)先制作，可根據(jù)不同的使用場合和條件，因地制宜地設(shè)計成各種形式，同時具吸聲及藝術(shù)效果。

強吸聲結(jié)構(gòu)：常用于消聲室等特殊場合。

有代表性地還有吸聲尖劈等。隔聲材料建筑上把主要起隔絕聲音作用的材料稱為隔聲材料。隔聲材料主要用于外墻、門窗、隔墻以及隔斷等。隔聲可分為隔絕空氣聲（通過空氣傳播的聲音）和隔絕固體聲（通過撞擊或振動傳播的聲音）。兩者的隔聲原理截然不同。對于空氣聲，根據(jù)聲學(xué)中的"質(zhì)量定律"，其傳聲的大小主要取決于墻或板的單位面積質(zhì)量，質(zhì)量越大，越不易震動，則隔聲效果越好?？梢哉J為：固體聲的隔絕主要是吸收，這和吸聲材料是一致的；而空氣聲的隔絕主要是反射，因此必須選擇密實、沉重的如粘土磚、鋼板等作為隔聲材料。對于隔絕固體聲音最有效的措施是采用不連續(xù)結(jié)構(gòu)處理。即在墻壁和承重梁之間，房屋的框架和墻壁及樓板之間加彈性襯墊，這些襯墊的材料大多可以采用上述的吸聲材料，如毛氈、軟木等。將固體聲轉(zhuǎn)換成空氣聲后而被吸聲材料吸收。高架路的降噪音近年，一些城市建設(shè)了環(huán)市高架路，在方便了交通的同時，卻產(chǎn)生了沿線噪音污染的問題，為此必須采用相應(yīng)的降噪音措施，以減少機動車對附近居民的干擾，圖為其中一種降低噪音的設(shè)施。該板表面無孔，請討論此板的作用。討論：車輛噪音的隔聲屬空氣聲隔絕。構(gòu)成隔聲結(jié)構(gòu)的材料大致分為三類：①密實板，如鋼板、混凝土板；②多孔板，如玻璃棉、泡沫塑料；③減振板，如阻尼板等。該隔聲板屬于減振板隔聲。廣州地鐵坑口車站為地面站，一層為站臺，二層為站廳。站廳頂部為縱向水平設(shè)置的半圓形拱頂，長84米，拱跨27.5米。離地面最高點10米，最低點4.2米，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在未作聲學(xué)處理前該廳嚴重的聲缺陷是低頻聲的多次回聲現(xiàn)象。發(fā)一次信號槍，槍聲就象轟隆的雷聲，經(jīng)久才停。聲學(xué)工程完成以后聲環(huán)境大大改善，經(jīng)電聲廣播試驗后，主觀聽音效果達到聽清是分散式小功率揚聲器播音?？傊晫W(xué)材料需根據(jù)其所用的結(jié)構(gòu)、環(huán)境選用。吸聲材料工程應(yīng)用該聲學(xué)工程采用了以下幾種吸聲材料（結(jié)構(gòu)形貌如圖1-4所示）：

(1)阻燃輕質(zhì)吸聲材料：該材料是由天然植物纖維素，如碎紙、廢棉絮等經(jīng)防火和防塵處理，其吸聲保溫性能接近玻璃棉?，F(xiàn)場噴粘或成品鋪裝而成。

(2)礦棉吸聲板：礦棉吸聲板是以礦渣棉為主要原料，加入適量膠粘劑、防塵劑和憎水劑經(jīng)加壓成型、烘干、固化、切割、貼面等工序而成。具有保溫、吸聲、抗震、不燃等特性。

(3)穿孔鋁合金板和穿孔FC板：經(jīng)鉆孔處理后的材料，因增加了材料暴露在聲波中的面積，即增加了有效吸聲表面面積，同時使聲波易進入材料深處，因此提高了材料的吸聲性能。在穿孔板后面貼附玻璃棉更增強了吸聲效果。1234建筑裝飾材料建筑玻璃建筑陶瓷建筑涂料其他建筑裝飾材料建筑功能材料的新發(fā)展建筑功能材料發(fā)展迅速，且在三方面有較大的發(fā)展：一是注重環(huán)境協(xié)調(diào)性，注重健康、環(huán)保；二是復(fù)合多功能；三是智能化。綠色建筑功能材料

綠色建材又稱生態(tài)建材、環(huán)保建材等，其本質(zhì)內(nèi)涵是相通的，即采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，少用天然資源和能源，大量使用工農(nóng)業(yè)或城市廢棄物生產(chǎn)無毒害、無污染、達生命周期后可回收再利用，有利于環(huán)境保護和人體健康的建筑材料。

在當前的科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)力條件下，已經(jīng)可以利用各類工業(yè)廢渣生產(chǎn)水泥、砌塊、裝飾磚和裝飾混凝土等；利用廢棄的泡沫塑料生產(chǎn)保溫墻體材料；利用無機抗菌劑生產(chǎn)各種抗菌涂料和建筑陶瓷等各種新型綠色功能建筑材料。復(fù)合多功能建材

復(fù)合多功能建材是指材料在滿足某一主要的建筑功能的基礎(chǔ)上，附加了其它使用功能的建筑材料。例如抗菌自潔涂料，它既能滿足一般建筑涂料對建筑主體結(jié)構(gòu)材料的保護和裝飾墻面的作用，同時又具有抵抗細菌的生長和自動清潔墻面的附加