第十二章絕熱材料與吸聲材料-PPT課件

1、第十一章 絕熱材料和吸聲材料教學(xué)目的與要求：（1）保溫材料：保溫隔熱材料的作用原理，影響導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素，保溫隔熱材料的選用；（2）吸聲材料：吸聲材料的作用原理、吸聲材料的選用原則；（3）了解常用的保溫隔熱材料和吸聲材料；重點(diǎn)、難點(diǎn)： 保溫隔熱材料及吸聲材料的作用原理；講授課時(shí)安排：1.0 課時(shí) 12.1 絕熱材料 絕熱材料分保溫材料和隔熱材料；1）保溫材料：指的是控制室內(nèi)熱量外流的建筑材料；絕熱材料通常導(dǎo)熱系數(shù)（）值應(yīng)不大于0.23W(mK)，熱阻（）值應(yīng)不小于4.35（m2K）/W。此外，絕熱材料尚應(yīng)滿足：表觀密度不大于600kgm3，抗壓強(qiáng)度大于0.3MPa，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工容易，造價(jià)低

2、等。2）隔熱材料：指的是控制室外熱量進(jìn)入室內(nèi)的建筑材料； 絕熱材料的應(yīng)用： （1）主要應(yīng)用于建筑物墻體和屋頂?shù)谋亟^熱； （2）熱工設(shè)備、熱力管道的保溫； （3）冷藏室及冷藏設(shè)備上也大量使用。12.1.1 絕熱材料的基本性能1 導(dǎo)熱系數(shù)： 導(dǎo)熱性：當(dāng)材料的兩表面出現(xiàn)溫度差時(shí)，熱量自動(dòng)從高溫的一面向低溫的一面?zhèn)鲗?dǎo)，材料的這種傳遞熱量的性質(zhì)，叫做導(dǎo)熱性； 導(dǎo)熱性一般用導(dǎo)熱系數(shù)來(lái)表示；實(shí)驗(yàn)證明：材料傳導(dǎo)的熱量Q與導(dǎo)熱系數(shù)傳導(dǎo)面積A、傳熱時(shí)間T以及兩表面的溫度差 成正比，而與材料的厚度h成反比思考題：導(dǎo)熱系數(shù)與哪些因素有關(guān)？2. 影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素 影響材料保溫性能的主要因素是導(dǎo)熱系數(shù)的大小，導(dǎo)熱

3、系數(shù)愈小，保溫性能愈好。材料的導(dǎo)熱系數(shù)受以下因素影響：（）材料的性質(zhì)。不同的材料其導(dǎo)熱系數(shù)是不同的，一般說來(lái)，導(dǎo)熱系數(shù)值以金屬最大，非金屬次之，液體較小，而氣體更小。對(duì)于同一種材料，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)熱系數(shù)也差別很大。一般結(jié)晶結(jié)構(gòu)的為最大，微晶體結(jié)構(gòu)的次之，玻璃體結(jié)構(gòu)的最小。但對(duì)于多孔的絕熱材料來(lái)說，由于孔隙率高，氣體（空氣）對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響起著主要作用，而固體部分的結(jié)構(gòu)無(wú)論是晶態(tài)或玻璃態(tài)對(duì)其影響都不大。（）表觀密度與孔隙特征。由于材料中固體物質(zhì)的導(dǎo)熱能力比空氣要大得多，故表觀密度小的材料，因其孔隙率大，導(dǎo)熱系數(shù)就小。在孔隙率相同的條件下，孔隙尺寸愈大，導(dǎo)熱系數(shù)就愈大；互相連通孔隙比封閉孔隙導(dǎo)熱

4、性要高。對(duì)于表觀密度很小的材料，特別是纖維狀材料（如超細(xì)玻璃纖維），當(dāng)其表觀密度低于某一極限值時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)反而會(huì)增大，這是由于孔隙增大且互相連通的孔隙大大增多，而使對(duì)流作用加強(qiáng)的結(jié)果。因此這類材料存在一最佳表觀密度，即在這個(gè)表觀密度時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)最小。（）濕度。材料吸濕受潮后，其導(dǎo)熱系數(shù)就會(huì)增大，這在多孔材料中最為明顯。這是由于當(dāng)材料的孔隙中有了水分（包括水蒸氣）后，則孔隙中蒸汽的擴(kuò)散和水分子的熱傳導(dǎo)將起主要傳熱作用，而水的為0.58（），比空氣的=0.029（）大20倍左右。如果孔隙中的水結(jié)成了冰，則冰的=2.33 （），其結(jié)果使材料的導(dǎo)熱系數(shù)更加增大。故絕熱材料在應(yīng)用時(shí)必須注意防水避潮。（）溫

5、度。材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而增大，因?yàn)闇囟壬邥r(shí)，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有所增加。但這種影響，當(dāng)溫度在50范圍內(nèi)時(shí)并不顯著，只有對(duì)處于高溫或負(fù)溫下的材料，才要考慮溫度的影響。（）熱流方向。對(duì)于各向異性的材料，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。12.1.2 常用絕熱材料分類建筑上常用保溫材料1. 纖維狀保溫隔熱材料（1）玻璃棉及其制品。玻璃棉是用玻璃原料或碎玻璃經(jīng)熔融后制成纖維狀材料，包括短棉和超細(xì)棉兩種。一般用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)和管道保溫。（2）石棉及其制品。石棉是一種天然礦物纖維，

6、主要化學(xué)成分是含水硅酸鎂，具有耐火、耐熱、耐酸堿、絕熱、防腐、隔音及絕緣等特性。常制成石棉粉、石棉紙板、石棉氈等制品，用于建筑工程的高效能保溫及防火覆蓋等。(3）礦棉及其制品。礦棉一般包括礦渣棉和巖石棉。礦渣棉所用原料有高爐硬礦渣、銅礦渣等，并加一些調(diào)節(jié)原料（鈣質(zhì)和硅質(zhì)原料）。巖棉的主要原料為天然巖石（白云石、花崗石、玄武巖等）。上述原料經(jīng)熔融后，用噴吹法或離心法制成細(xì)纖維。礦棉具有輕質(zhì)、不燃、 絕熱和電絕緣等性能，且原料來(lái)源廣，成本較低?？芍瞥傻V棉板、礦棉氈及管殼等?？捎米鹘ㄖ锏膲Ρ?、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。（）植物纖維復(fù)合板。系以植物纖維為主要材料加入膠

7、結(jié)料和填料而制成。如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)過蒸制、加壓、干燥等工序制成的一種輕質(zhì)、吸聲、保溫材料。一般用于天花板、隔墻板或護(hù)墻板的保溫隔熱。2. 散粒狀保溫隔熱材料（1）膨脹蛭石及其制品。蛭石是一種天然礦物，經(jīng)8501000C燃燒，體積急劇膨脹 (可膨脹20倍)而成為松散顆粒，其堆積密度為80200kgm3，導(dǎo)熱系數(shù)0.0460.07W/ (mK)，用于填充墻壁、樓板及平屋頂，保溫效果佳?？稍?0001100下使用。 膨脹蛭石也可與水泥、水玻璃等膠凝材料配合，制成磚、板、管殼等亦用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)及

8、管道保溫。（）膨脹珍珠巖及其制品。膨脹珍珠巖是由天然珍珠巖、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40300kgm3，=0.0250.048 ()，耐熱800 C，為高效能保溫保冷填充材料。 建筑工程中廣泛用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)、低溫和超低溫保冷備、熱工設(shè)備等處的絕熱保溫，也可以用作制作吸聲制品。3. 多孔性保溫隔熱材料() 微孔硅酸鈣制品。微孔硅酸鈣制品是用粉狀二氧化硅材料（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而制成。用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)及管道保溫。() 泡沫玻璃。它是采用碎玻璃加入發(fā)泡劑（石灰石或碳化鈣），經(jīng)粉磨、混合、

9、裝模，在800下燒成后形成含有大量封閉氣泡（直徑0.15mm）的制品。它具有導(dǎo)熱系數(shù)小、抗壓強(qiáng)度和抗凍性高、耐久性好等特點(diǎn)，且易于進(jìn)行鋸切、鉆孔等機(jī)械加工，為高級(jí)保溫材料，也常用于冷藏庫(kù)隔熱。() 多孔混凝土和輕骨料混凝土。(4) 泡沫塑料。泡沫塑料是以合成樹脂為基料，加入一定劑量的輔助材料經(jīng)加熱發(fā)泡制成的輕質(zhì)保溫、防震材料。用于屋面、墻面保溫、冷庫(kù)絕熱和制成復(fù)合板4. 其他保溫隔熱材料（）軟木板。軟木也叫栓木。軟木板是用栓皮、櫟樹皮或黃菠蘿樹皮為原料，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。軟木板具有表觀密度小，導(dǎo)熱性低，抗?jié)B和防腐性能高等特點(diǎn)。（2）蜂窩板。蜂

10、窩板是由兩塊較薄的面板，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)。常用的面板為浸漬過樹脂的牛皮紙、玻璃布或不經(jīng)樹脂浸漬的膠合板、纖維板、石膏板等。有比強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性低和抗震性好等多種功能。. 關(guān)于隔熱材料的概念 隔熱材料應(yīng)能阻抗室外熱量的傳入，以及減小室外空氣溫度波動(dòng)對(duì)內(nèi)表面溫度影響。材料隔熱性能的優(yōu)劣，不僅與材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，而且與導(dǎo)溫系數(shù)、蓄熱系數(shù)有關(guān)。在建筑中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)時(shí)，除了采用隔熱材料外，還可以采取其他措施，起到隔熱的效果，如：外表面做淺色飾面，如淺色粉刷、淺色涂層和淺色面磚等；窗戶采用絕熱薄膜；設(shè)置通風(fēng)層，如通風(fēng)屋頂、通風(fēng)墻等；采用多排孔的混凝土

11、或輕骨料混凝土空心砌塊墻體。采用蓄水屋頂、有土或無(wú)土植被屋頂，以及墻面垂直綠化等 12.2 吸聲材料聲波遇見材料表面時(shí)，分為三部分： 一部分反射，另一部分則穿透材料，其余的部分在傳遞過程中被材料吸收。吸聲系數(shù)：被材料吸收的能量E與入射聲能E0之比，稱為吸聲系數(shù) *材料的吸聲系數(shù)一般在01之間，吸聲系數(shù)越大，吸聲效果越好。材料的吸聲系數(shù)與下列因素有關(guān)：與材料的性質(zhì)有關(guān)；與材料的厚度、材料的表面條件有關(guān)；與聲波的入射角度和頻率有關(guān)； 12.2.1 吸聲材料的定義： 為全面反映材料的吸聲性能，規(guī)定取125、250、500、1000、2000和4000Hz等六個(gè)頻率的吸聲系數(shù)來(lái)表示材料的吸聲頻率特性。

12、凡六個(gè)頻率的平均吸聲系數(shù)大于0.2的材料，稱為吸聲材料；吸聲材料主要應(yīng)用于建筑物的墻面、地面、天棚等部位。12.2.2 選擇吸聲材料的基本要求（1）選擇氣孔是開放的且氣孔互相連通的材料；開放連通的氣孔，吸聲性能好。（2）吸聲材料強(qiáng)度低，設(shè)置部位要免受碰撞；（3）盡量選擇吸聲系數(shù)大的材料；（4）注意吸聲材料與隔聲材料的區(qū)別。12.2.3. 建筑上常用吸聲材料建筑工程中常用吸聲材料有：石膏砂漿（摻有水泥、玻璃纖維）、石膏砂漿（摻有水泥、石棉纖維）、水泥膨脹珍珠巖板、礦渣棉、瀝青礦渣棉氈、玻璃棉、起細(xì)玻璃棉、泡沫玻璃、泡沫塑料、軟木板、木絲板、穿孔纖維板、工業(yè)毛氈、地毯、帷幕等。除了采用多孔吸聲材料吸聲外，還可將材料組成不同的吸聲結(jié)構(gòu)，達(dá)到更好的吸聲