《土木工程材料 第2版》 課件 第10、11章 建筑節(jié)能材料與功能材料、石材與木材

第十章

建筑節(jié)能材料

與功能材料吸聲材料4灌漿材料3建筑防火材料21建筑節(jié)能材料10建筑節(jié)能材料與功能材料吸聲材料4灌漿材料3建筑防火材料21建筑節(jié)能材料10建筑節(jié)能材料與功能材料10.1建筑節(jié)能材料建筑節(jié)能在建筑物的規(guī)劃、設計、新建（改建、擴建）、改造和使用過程中，采用節(jié)能型的技術、工藝、設備、材料和產品，提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調制冷制熱系統(tǒng)效率。利用可再生能源，在保證室內熱環(huán)境質量的前提下，減少供熱、空調制冷制熱、照明、熱水供應的能耗程。10.1.1建筑節(jié)能材料的分類按材料熱學性質建筑節(jié)能材料產品類型示例建筑保溫隔熱材料節(jié)能墻體材料加氣混凝土砌塊、泡沫混凝土砌塊、EPS砌塊外墻保溫材料巖棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、硬質聚氨酯泡沫塑料、泡沫玻璃、真空保溫材料門窗材料中空玻璃、真空玻璃、鍍膜玻璃屋面材料水泥膨脹珍珠巖及制品、加氣混凝土屋面板、泡沫混凝土相變材料固-固相變材料、固-液相變材料等建筑節(jié)能材料分類建筑保溫隔熱材料相變材料10.1.1建筑節(jié)能材料的分類相變材料只能在一段時間內阻止熱量傳遞，當時間延長后，體系溫度最終與環(huán)境溫度相同；而保溫隔熱材料可以通過控制材料厚度，使保溫體系的溫度長時間處于設定溫度。相變材料的相變過程相變材料與保溫隔熱材料盒子內部空氣升溫曲線示意圖10.1.1建筑節(jié)能材料的分類設相變材料的質量為m，溫度由T1變化到T2，經過相變溫度Tc（如圖10-1），則相變材料在T1-T2溫度之間所吸收的總熱量Q為：相變材料墻體室內外溫度變化示意圖10.1.2保溫隔熱材料建筑保溫隔熱材料大致可以分成兩大類，一類是兼具保溫隔熱和結構分隔功能的材料，如節(jié)能墻體屋面材料等；另一類是僅具保溫隔熱作用的材料，使用時攀附在結構材料一側，如外墻保溫隔熱材料。具有保溫功能的節(jié)能墻體屋面材料中空玻璃加氣混凝土砌塊泡沫混凝土砌塊真空玻璃鍍膜玻璃水泥膨脹珍珠巖制品水泥聚苯板10.1.2保溫隔熱材料外墻保溫材料聚苯乙烯泡沫塑料巖棉玻璃棉硬質聚氨酯泡沫塑料以天然巖石玄武巖、輝綠巖等為基本原料，經高溫熔融，采用高速離心設備或其他方法將高溫熔體甩拉成非連續(xù)性纖維采用石灰石、石英砂、白云石、蠟石等天然礦石為主要原料，配合一些純堿、硼砂等化工原料，在熔融狀態(tài)下借助于外力經火焰法、離心噴吹法或蒸汽立吹法制得的極細的絮狀纖維材料。以聚苯乙烯樹脂為主要原料，經發(fā)泡劑發(fā)泡制成的內部具有無數封閉微孔的材料。以聚合物多元醇(聚醚或聚酯)和異氰酸酯為主體材料，在催化劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑等助劑的作用下，經混合后發(fā)泡反應而制成的硬質塑料。泡沫玻璃由碎玻璃、發(fā)泡劑、改性添加劑和發(fā)泡促進劑等，經過細粉碎和均勻混合后，再經過高溫熔化，發(fā)泡、退火而制成的無機多孔玻璃材料。10.1.2保溫隔熱材料建筑保溫隔熱材料的選擇原則使用溫度體積密度防火性防水性高效性使用年限吸聲材料4灌漿材料3建筑防火材料21建筑節(jié)能材料10建筑節(jié)能材料與功能材料10.2.1建筑防火與民用建筑耐火等級

民用建筑的耐火等級分為四級：對于承重墻，耐火等級為一級、二級和三級耐火極限分別為3.0小時、2.5小時和2.0小時，且構件為不燃燒體；對于耐火等級四級，耐火極限為0.5小時，構件至少為難燃燒體。10.2.2耐火極限及其測試方法耐火極限指在標準耐火試驗條件下，建筑構件、配件或結構從受到火的作用時起，到失去穩(wěn)定性、完整性或隔熱性時止所用時間，用小時表示。式中，T——爐內溫度，℃；t——時間，min。10.2.2耐火極限及其測試方法耐火極限試驗爐標準時間-溫度曲線其耐火性能以承載能力、完整性和隔熱性等方面進行綜合判定。10.2.3建筑材料燃燒性能等級燃燒性能等級名

稱A不燃材料（制品）B1難燃材料（制品）B2可燃材料（制品）B3易燃材料（制品）建筑材料及制品的燃燒性能等級10.2.4建筑防火材料介紹防火板材防火板類型外形尺寸mm密度kg/m3最高使用溫度℃導熱系數W/(m·K)執(zhí)行標準紙面石膏板3600×1200×(9-18)800600~0.19GB/T9775纖維增強硅酸鈣板3000×1200×(5-20)600-1500600≤0.28JC/T564硬硅鈣石防火板2440×1220×(12-50)400-6001100≤0.08-蛭石防火板1000×610×(20-65)400-8001000~0.11-玻鎂平板3000×1300×(2-20)1200-1500600≤0.29JC688-2006常用防火板主要技術性能參數10.2.4建筑防火材料介紹常用柔性防火材料主要技術性能材料名稱參考尺寸mm密度kg/m3比熱容kJ/(kg·℃)導熱系數W/(m·K)執(zhí)行標準陶瓷纖維棉氈1000×500×(10-50)≤3500.84≤0.06GB3003礦渣棉氈1000×250×50≤1200.75≤0.048GB11835巖棉氈900×900×50200--≤0.049GB11835玻璃棉氈1200×600×50≤48--≤0.048GB15762柔性防火板材10.2.4建筑防火材料介紹鋼結構防火涂料類型及特征類型代號涂層特性主要成份膨脹型B遇火膨脹，形成多孔碳化層，涂層厚度一般小于以有機樹脂為基料，摻加發(fā)泡劑、阻燃劑、成炭劑等非膨脹型H遇火不膨脹，自身有良好的隔熱性，涂層厚度8以無機絕熱材料（如膨脹蛭石、漂珠、礦物纖維）為主，摻加無機粘結劑等防火涂料10.2.4建筑防火材料介紹無機防火堵料有機防火堵料阻火包阻火圈防火封堵材料吸聲材料4灌漿材料3建筑防火材料21建筑節(jié)能材料10建筑節(jié)能材料與功能材料10.3.1水泥基灌漿材料

水泥基灌漿材料由水泥為基本材料，適量的細骨料及加入少量的混凝土外加劑及其它材料組成的干混材料，加水拌合后具有大流動度，早強、高強、微膨脹的性能。項目技術指標ⅠⅡⅢⅣ流動度/mm初始流動度-≥340≥290≥65030min流動度保留值-≥310≥260≥550按流動度分為項目技術指標A50A60A70A85抗壓強度/MPa1d≥15≥20≥25≥353d≥30≥40≥45≥6028d≥50≥60≥70≥85豎向膨脹率/%3h0.1%~3.5%24h與3h膨脹率之差0.02%~0.50%對鋼筋有無銹蝕作用無泌水率%0按抗壓強度分為10.3.2水玻璃灌漿材料水玻璃灌漿材料具有較強的粘結性。促凝劑名稱漿液強度（10－2×Pa·s）膠凝時間固結體抗壓強度（9.8×104Pa）灌漿方法氯化鈣100瞬時＜30雙液鋁酸鈉5～10數分～幾十分鐘＜20單液碳酸氫鈉2～5數秒～幾十分鐘3～5單液磷酸3～5數秒～幾十分鐘3～5單液氟硅酸3～5幾秒～幾十分鐘20～40單液或雙液乙二醛2～4幾秒～幾十分鐘＜20單液或雙液高錳酸鉀2～3幾秒～幾十分鐘2～3單液或雙液促凝劑對水玻璃灌漿材料性能的影響10.3灌漿材料

丙烯酰胺灌漿材料環(huán)氧樹脂灌漿材料甲基丙烯酸甲酯灌漿材料聚氨酯灌漿材料以環(huán)氧樹脂為主體，加入一定比例的固化劑、促凝劑、稀釋劑、增韌劑等成分而組成的一種化學灌漿材料粘度比水低，滲透力強，擴散半徑大，可灌入0.05～0.1mm的細微裂隙，聚合后強度和粘結力都很高，光穩(wěn)定性和耐酸堿性均較好丙烯酰胺灌漿材料粘度低，與水接近，可灌性極好。形成的聚合體抗?jié)B性強，結石后強度高，膠凝工作時間可控，特別適用于地下工程的滲漏補強和混凝土工程結構補強吸聲材料4灌漿材料3建筑防火材料21建筑節(jié)能材料10建筑節(jié)能材料與功能材料10.4.1材料的吸聲性能

當聲波遇到材料表面時，一部分聲反射；另一部分則穿透材料；其余的部分傳遞給材料被吸收。這些被吸收的能量(E)與入射聲能(E0)之比，稱為吸聲系數，它是評定材料吸聲性能好壞的主要指標。α——材料的吸聲系數；E——被材料吸收的(包括透過)聲能；E0——傳遞給材料的全部入射聲能。10.4.2選用吸聲材料的基本要求

氣孔開放且相互連通強度較低，易于吸濕盡可能選用吸聲系數較高的材料注意吸聲材料和隔聲材料的區(qū)別10.4.3吸聲材料的類型及其結構形式共振腔吸聲結構多孔吸聲材料薄板振動吸聲結構穿孔板組合共振吸聲結構柔性吸聲材料懸掛空間吸聲體簾幕吸聲體10.4.4隔聲材料隔聲是指一種材料入射聲能與透過聲能相差的分貝數，值愈大，其隔聲性能愈好。對固體聲隔聲最有效的措施是采用不連續(xù)的結構處理。注意不能簡單把吸聲材料做隔聲材料來使用。第十一章

石材與木材木材21石材11石材與木材木材21石材11石材與木材11.1.1巖石的形成與分類變質巖巖漿巖沉積巖是地殼深處的巖漿侵入地殼或噴出地表后冷凝形成的巖石，又稱火成巖。在地表條件下，由母巖（巖漿巖、變質巖和早已形成的沉積巖）風化剝蝕的產物經搬運、沉積和硬結成巖作用而形成的巖石。碎屑巖黏土巖化學巖生物化學巖類地下巖石經歷高溫或高壓之后，成分和結構發(fā)生改變后形成的新巖石。根據巖石的成因，可將巖石分為以下三類：11.1.2石材的主要技術性質物理指標表觀密度吸水性耐水性對于同種石材，其表觀密度越大，則抗壓強度越高，吸水率越小，耐久性越好，導熱性越好。石材的吸水性主要與其礦物組成、孔隙率及孔隙特征有關。石材的吸水性對其強度和耐久性影響很大。巖石中含有粘土或易溶物時，會在其吸水后使其強度下降。大部分巖石由于內部致密，孔隙率小，故耐水性較好。11.1.2石材的主要技術性質抗壓強度沖擊韌性硬度耐磨性力學性質11.1.2石材的主要技術性質抗壓強度石材的強度等級分為MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20等七個等級。立方體邊長（mm）2001501007050換算系數1.431.281.1410.86石材強度等級的換算系數11.1.2石材的主要技術性質沖擊韌性硬度石材的沖擊韌性主要取決于其礦物組成與結構一般抗壓強度越高的石材，其硬度越高耐磨性石材的組成礦物越堅硬、結構越致密、抗壓強度和沖擊韌性較高時，則其耐磨性較好。11.1.3石材的破壞及防護天然石材在使用過程中受周圍環(huán)境的影響，如水分的浸漬與滲透，空氣中有害氣體的侵蝕及光、熱或外力的作用等，會發(fā)生風化而逐漸破壞。合理選材表面處理木材21石材11石材與木材11.2.1木材的分類與構造木材的分類（1）針葉和闊葉（2）外長樹和內長樹（3）紅木及硬雜木（4）喬木、灌木、藤本、匍匐類樹木11.2.1木材的分類與構造木材的宏觀構造木材是各向異性材料。將樹干部分進行切割，可得到木材的橫切面、徑切面和弦切面。心材的材質硬，密度大，滲透性低，耐久性、耐腐性均較邊材高。11.2.1木材的分類與構造樹干的三個切面1-橫切面；2-徑切面；3-弦切面；4-樹皮；5-木質部；6-年輪；7-髓線；8-髓心木材的年輪和春材夏材1-春材（早材）2-夏材（晚材）木材的宏觀構造11.2.1木材的分類與構造

馬尾松的顯微構造

柞木的顯微構造1-管胞；2-髓線；3-樹脂道1—導管；2—髓線；3—木纖維木材的微觀構造11.2.2木材的主要性能化學性質纖維素、半纖維素、木質素是木材細胞壁的主要組成，其中纖維素占50%左右。此外，還有少量的油脂、樹脂、果膠質、蛋白質、無機物等等。由此可見，木材的組成主要是一些天然高分子化合物。木材的化學性質復雜多變。11.2.2木材的主要性能物理性質濕脹干縮密度與表觀密度吸濕率與含水率木材的表觀密度愈大，其濕脹干縮率也愈大。木材很易從周圍環(huán)境中吸收水分，其含水量隨所處環(huán)境的濕度變化而不同。木材含水量的多少與木材的表觀密度、強度、耐久性、加工性、導熱性和導電性等有著一定關系。木材含水率在纖維飽和點以內進行干燥時，會產生干縮。表觀密度大，夏材含量越多，脹縮就大。11.2.2木材的主要性能含水量對松木脹縮變形的影響木材干燥后截面形狀的改變物理性質11.2.3木材的力學性質抗壓強度木材的順紋抗壓強度較高，僅次于順紋抗拉和抗彎強度，且木材的疵病對其影響較小。木材用于受壓構件非常廣泛，由于構造的不均勻性，抗壓強度可分為順紋受壓和橫紋受壓。木材橫紋抗壓強度比順紋抗壓強度低得多，通常只有順紋抗壓強度的10%~20%。11.2.3木材的力學性質木材的順紋抗拉強度是木材各種力學強度中最高的。木材單纖維的抗拉強度可達80MPa~200MPa。因此順紋受拉破壞時往往不是纖維被拉斷而是纖維間被撕裂。抗拉強度11.2.3木材的力學性質木材受彎曲時內部應力十分復雜，上部是順紋受壓，下部為順紋受拉，在水平面中還有剪切力作用。木材受彎破壞時，通常是受壓區(qū)首先達到強度極限。木材的抗彎強度很高，為順紋抗壓強度的1.5~2倍?？箯潖姸?1.2.3木材的力學性質木材的剪切（a)順紋剪切；(b)橫紋剪切；(c)橫紋切斷

順紋抗剪強度很小，一般為同一方向抗壓強度(順紋抗壓強度)的15%~30%?？辜魪姸?1.2.3木材的力學性質抗壓抗拉抗彎抗剪順紋橫紋順紋橫紋順紋橫紋11/10-1/32-31/20-1/31.5-21/7-1/31/2-1木材各種強度的大小關系11.2.3木材的力學性質影響木材強度的主要因素