《建筑材料》課件-絕熱材料與吸聲材料

建筑材料絕熱材料與吸聲材料絕熱材料1、絕熱材料的基本原理和要求2、絕熱材料的基本性能及影響因素3、常用的絕熱材料絕熱材料是指用于建筑圍護(hù)或熱工設(shè)備阻抗熱流傳遞的材料或者材料復(fù)合體，既包括保溫材料也包括保冷材料，起保溫、隔熱作用。絕熱材料一方面滿足了建筑空間或熱工設(shè)備的熱環(huán)境，另一方面在建筑中合理地采用絕熱材料能提高建筑物的使用性能，減少熱損失，節(jié)約能源，降低造價(jià)。絕熱材料主要用于墻體及屋頂、熱工設(shè)備及管道、冷藏設(shè)備及冷藏庫(kù)等工程或冬季施工等。

1、絕熱材料的基本原理和要求材料絕熱的基本原理：在任何介質(zhì)中，當(dāng)存在著溫度差時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生熱的傳遞現(xiàn)象，熱能將由溫度較高的部分傳遞至溫度較低的部分。不同的建筑材料具有不同的保溫隔熱性能，主要體現(xiàn)在材料的導(dǎo)熱系數(shù)上，導(dǎo)熱系數(shù)愈小，保溫性能愈好。傳熱的基本方式有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三種。一般來(lái)說(shuō)，三種傳熱方式總是共存的，但因絕熱性能良好的材料常是多孔的，雖然在材料的孔隙內(nèi)有著空氣，起著輻射和對(duì)流作用，但與熱傳導(dǎo)相比，熱輻射和對(duì)流所占的比例很小，故在建筑熱工計(jì)算時(shí)通常不予考慮。絕熱材料有以下要求：

導(dǎo)熱性低[導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.23W/（m·K）]、表觀密度小（不大于600kg/m3

）、有一定的強(qiáng)度（塊狀材料抗壓強(qiáng)度大于0.3MPa）。找著去。導(dǎo)熱系數(shù)是絕熱材料最重要、最基本的熱物理指標(biāo)。

2、絕熱材料的基本性能及影響因素（1）絕熱材料的基本性能：1）導(dǎo)熱系數(shù)。導(dǎo)熱系數(shù)值越小，說(shuō)明該材料越不易導(dǎo)熱，絕熱效果越好。2）溫度穩(wěn)定性。溫度對(duì)各類(lèi)絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)均有直接影響，溫度提高，材料導(dǎo)熱系數(shù)上升。材料在受熱作用下保持其原有性能不變的能力，稱(chēng)為絕熱材料的溫度穩(wěn)定性，通常用其不致喪失絕熱性能的極限溫度來(lái)表示。3）吸濕性。絕熱材料多孔結(jié)構(gòu)，容易吸濕，其有效導(dǎo)熱系數(shù)明顯升高。故在實(shí)際使用時(shí)，需在材料表層加防水層或隔氣層。4）強(qiáng)度。由于絕熱材料含有大量孔隙，故其強(qiáng)度一般不大，因此在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常把絕熱材料層與承重結(jié)構(gòu)材料層復(fù)合使用。（2）材料絕熱性能的影響因素：1）材料的性質(zhì)。不同材料的導(dǎo)熱系數(shù)不同。一般說(shuō)來(lái)，金屬導(dǎo)熱系數(shù)值最大，非金屬次之，液體較小。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。結(jié)晶結(jié)構(gòu)的最大，微晶體結(jié)構(gòu)的次之，玻璃體結(jié)構(gòu)的最小。2）表觀密度與孔隙特征。材料中由于固體物質(zhì)的導(dǎo)熱能力比空氣大得多，故表觀密度小的材料，因其孔隙率大，導(dǎo)熱系數(shù)小。在孔隙率相同的條件下，孔隙尺寸越大，導(dǎo)熱系數(shù)越大；互相連通孔隙比封閉孔隙導(dǎo)熱性高。3）濕度。材料吸濕受潮后，其導(dǎo)熱系數(shù)增大。這是因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù)比空氣的導(dǎo)熱系數(shù)大。如果孔隙中的水結(jié)成了冰，冰的導(dǎo)熱系數(shù)更大，其結(jié)果使材料的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)一步增大。因此絕熱材料在使用過(guò)程中必須注意防水防潮。4）溫度。材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而增大。但這種影響，當(dāng)溫度在0～50℃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。5）熱流方向。對(duì)于各向異性的材料，如木材等，當(dāng)熱流平行于纖維方向時(shí)，受到阻力較??；而垂直于纖維方向時(shí)，受到的阻力較大。對(duì)于常用絕熱材料，上述各項(xiàng)因素中以表觀密度和濕度的影響最大。

3、常用的絕熱材料常用的絕熱材料，按其成分可分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類(lèi)。（1）無(wú)機(jī)絕熱材料：是用呈松散狀、纖維狀或多孔狀的礦物質(zhì)原料，加工成板、卷材或套管等形成的制品。有無(wú)機(jī)多孔類(lèi)、無(wú)機(jī)散粒狀類(lèi)和無(wú)機(jī)纖維狀類(lèi)。無(wú)機(jī)多孔類(lèi)絕熱材料有硅藻土、微孔硅酸鈣、泡沫玻璃、加氣混凝土、泡沫混凝土等。無(wú)機(jī)散粒狀類(lèi)絕熱材料有膨脹蛭石和膨脹珍珠巖。無(wú)機(jī)纖維狀類(lèi)絕熱材料有玻璃棉、礦棉、石棉制成的板狀或筒狀制品。由于具有絕熱、不燃、吸音、耐久、便宜、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛用于住宅建筑和熱工設(shè)備的保溫。（2）有機(jī)絕熱材料：是用如各種樹(shù)脂、軟木、木絲、刨花等有機(jī)原料制成。主要有泡沫塑料、植物纖維板、絕熱涂料等。如新型太空反射絕熱涂料，其導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.030W/（m·K），集高效、薄層、隔熱、節(jié)能、裝飾、防水于一體，一般可使屋面溫度最高降低20℃，室內(nèi)溫度降低5～10℃，熱反射率可達(dá)89%，是一種優(yōu)秀的新型絕熱材料。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)機(jī)絕熱材料的表觀密度大，不易腐蝕，耐高溫；而有機(jī)絕熱材料吸濕性大、不耐久、不耐高溫，只能用于低溫絕熱。絕熱材料與吸聲材料吸聲材料1、吸聲材料的作用機(jī)理、基本要求2、影響吸聲材料吸聲效果的因素3、常用吸聲材料為了降低室內(nèi)的混響時(shí)間，消除來(lái)回反射的那部分噪聲，從而達(dá)到降低噪聲效果的材料，稱(chēng)為吸聲材料。吸聲材料多為蓬松狀材料，它的穿孔透氣設(shè)計(jì)使它具有很好的吸聲性能，吸聲材料在音樂(lè)廳、影劇院、錄音室、演播廳、監(jiān)聽(tīng)室、會(huì)議室等公眾場(chǎng)所中大量使用，從而改善聲波在室內(nèi)傳播的質(zhì)量，獲得良好的音響效果。

1、吸聲材料的作用機(jī)理、基本要求（1）吸聲材料的作用機(jī)理聲音起源于物體的振動(dòng)，正在發(fā)生的振動(dòng)體就是聲源。聲源的振動(dòng)迫使鄰近的空氣跟著振動(dòng)而形成聲波，并在空氣介質(zhì)中向四周傳播。吸聲材料的機(jī)理是：聲音在傳播的過(guò)程中，當(dāng)遇到材料表面時(shí)，材料內(nèi)部有大量微小的連通的孔隙，聲音沿著這些孔隙可以深入材料內(nèi)部，與材料發(fā)生摩擦作用，將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到吸聲的目的。通常，松軟粗糙、具有內(nèi)外貫穿微孔的多孔材料，吸聲能力好，但反射性能差，如微孔板、泡沫塑料、礦棉等；結(jié)構(gòu)緊密且堅(jiān)硬光滑的材料吸聲性能差，反射能力強(qiáng)，如混凝土、大理石、水泥粉刷墻面等。（2）吸聲材料的基本要求：吸聲系數(shù)、聲波的入射方向和頻率評(píng)定材料吸聲性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)稱(chēng)為吸聲系數(shù)α，即α=E/E0，表示吸聲系數(shù)等于一定面積上被材料吸收的聲能（E）與全部入射聲能（E0）之比。吸聲系數(shù)α介于0與1之間，是度量材料吸聲性能的重要指標(biāo)。吸聲系數(shù)數(shù)值越大，材料的吸聲效果越好。吸聲系數(shù)與聲音的頻率及聲音的入射方向有關(guān)。同一材料對(duì)高、中、低不同頻率聲波的吸聲系數(shù)可以有很大差別，故不能按一個(gè)頻率的吸聲系數(shù)來(lái)評(píng)定材料的吸聲性能。因此吸聲系數(shù)用聲音從各方向入射的吸收平均值表示，并應(yīng)指出是對(duì)哪一頻率的吸收。通常采用常用規(guī)定的六個(gè)頻率：125、250、500、1000、2000、4000Hz。任何材料都具有或多或少的吸聲能力，只是吸收程度有很大的不同。通常吸聲材料是指對(duì)上述六個(gè)頻率的平均吸聲系數(shù)大于0.2的材料。吸聲材料大多為疏松多孔的材料，如礦渣棉、毯子等，這類(lèi)多孔性吸聲材料對(duì)高頻和中頻的聲音吸收效果較好。

2、影響吸聲材料吸聲效果的因素（１）材料的表觀密度

多孔材料的孔隙率減小時(shí)，其表觀密度增大，可提高對(duì)低頻聲波的吸聲效果，而對(duì)高頻的吸聲效果則有所降低。（２）材料的厚度

增加多孔材料的厚度，可提高對(duì)低頻的吸聲效果，而對(duì)高頻則沒(méi)有多大的影響。（３）材料的孔隙特征

孔隙越多越細(xì)小，吸聲效果越好。如果孔隙太大，則效果就差。如果材料中的孔隙大部分為獨(dú)立且封閉的氣泡，則因聲波不能進(jìn)入，從吸聲機(jī)理上來(lái)講，就不屬多孔性吸聲材料。當(dāng)多孔材料表面涂刷油漆或材料吸濕時(shí)，則因材料的孔隙被水分或涂料所堵塞，其吸聲效果亦將大大降低。

3、常用吸聲材料（1）多孔吸聲材料

常用的多孔吸聲材料有：木絲板、纖維板、玻璃棉、礦棉、珍珠巖砌塊、泡沫混凝土、泡沫塑料等。（2）薄板振動(dòng)吸聲結(jié)構(gòu)

常用的材料有：膠合板、薄木板、硬質(zhì)纖維板、石滑板、石棉水泥板、金屬板等。將其周邊固定在墻或頂棚的龍骨上，并在背后保留一定的空氣層，即構(gòu)成薄板振動(dòng)吸聲結(jié)構(gòu)。（3）共振吸聲結(jié)構(gòu)

共振吸聲結(jié)構(gòu)的形狀為一封閉的較大空腔，有一較小的開(kāi)口。受外力激蕩時(shí)，空腔內(nèi)的空氣會(huì)按一定的共振頻率振動(dòng)，此時(shí)開(kāi)口頸部的空氣分子在聲波作用下象活塞一樣往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因摩擦而消耗聲能，起到吸聲作用。（4）穿孔板紐合共振吸聲結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)是用穿孔的膠合板、硬質(zhì)纖維板、石膏板、石棉水泥板、鋁合金板、薄鋼板等，將周邊固定在龍骨上，并在背后設(shè)置空氣層而構(gòu)成。（5）懸掛空間吸聲體

將吸聲材料制成平板形、球形、圓錐形、棱錐形等多種形式，懸掛在頂棚上，即構(gòu)成懸掛空間吸聲體。（6）簾幕吸聲體

將具有透氣性能的紡織品，安裝在離墻面或窗面一定距離處，背后設(shè)置空氣層。必須指出：吸聲性能好的材料，不能簡(jiǎn)單地就把它們作為隔聲材料來(lái)使用。人們要隔絕的聲音按著傳播的途徑可分為空氣聲（由于空氣的振動(dòng)）和固體聲（由于固體的撞擊或振動(dòng)）兩種。對(duì)隔空氣聲，根據(jù)聲學(xué)中的“質(zhì)量定律”，墻或板傳聲的大小，主要取決于其單位面積質(zhì)量，質(zhì)量越大，越不易振動(dòng)，則隔聲效果越好，故對(duì)此必須選用密實(shí)、沉重的材料（如粘土磚、鋼板、鋼筋混凝土）作為隔聲材料。對(duì)隔固體聲最有效的措施是采用不連續(xù)的結(jié)構(gòu)處理，即在墻壁和承重梁之間、房屋的框架和隔墻及樓板之間加彈性襯墊，如毛