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文檔簡介
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,通過厚度為1m溫差為1K的材料時,在1h內(nèi)通過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對多孔材料,孔隙率高低,氣體(空氣)含量對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,孔隙尺寸愈大,λ愈大;開放、連通孔比封閉微孔λ要大。⑶當(dāng)表觀密度很小時,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,λ反而會增大(由于孔隙增大且互相連通的孔隙大大增多,使對流作用加強(qiáng)的結(jié)果)。因此,存在一最佳表觀密度,此時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。
(因為λ水=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。
(因為溫度升高,材料固體分子的熱運動增強(qiáng),同時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,該影響不顯著,只有對高溫或負(fù)溫下的材料,應(yīng)考慮溫度影響)
5、熱流方向:對各向異性的材料,如木材等纖維質(zhì)的材料,當(dāng)熱流平行于纖維方向時,熱流受到阻力小,而熱流垂直于纖維方向時,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: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:λ小,抗壓強(qiáng)度、抗凍性高,耐久性好,且易于鋸切、鉆孔加工,為高級保溫材料,也常用于冷藏庫隔熱。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。
特點:具有表觀密度小,導(dǎo)熱性低,抗?jié)B和防腐性能高等特點。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:是用浸漬過合成樹脂(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。
特點: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,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)一個或多個吸收頻率。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,會被其吸收,使透過材料的聲能減少,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來衡量。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減去環(huán)境常數(shù),即得材料的撞擊聲壓級。普通教室之間樓板的標(biāo)準(zhǔn)化撞擊聲壓級應(yīng)
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