第11章建筑功能材料.ppt

第11章建筑功能材料 11 1防水材料11 2绝热材料11 3吸声与隔声材料 11 1防水材料 1 定义 防水材料是指具有防止建筑工程结构免受雨水 地下水 生活用水浸蚀的材料 2 应用部位 有屋面 墙面 地面和地下室等3 分类 沥青防水材料 改性沥青防水材料和合成高分子防水材料 11 1 1防水卷材 1 定义 防水卷材是建筑防水材料重要品种 它是具有一定宽度和厚度并可卷曲的片状定型防水材料 2 分类 目前防水卷材有沥青防水卷材 高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材等三大系列 防水卷材分类 3 防水卷材的性能 1 耐水性 指在水的作用和被水浸润后其性能基本不变 具有不透水性 常用不透水性 吸水性等指标表示 2 温度稳定性 指在高温下不流淌 不起泡 不滑动 低温下不脆裂的性能 也即在一定温度变化下保持原有性能的能力 常用耐热度 耐热性等指标表示 3 机械强度 延伸性和抗断裂性 指防水卷材承受一定荷载 应力或在一定变形的条件下不断裂的性能 常用拉力 拉伸强度和断裂伸长率等指标表示 4 柔韧性 指在低温条件下保持柔韧性的性能 它对保证易于施工 不脆裂十分重要 常用柔度 低温弯折性等指标表示 5 大气稳定性 指在阳光 热 臭氧及其他化学侵蚀介质等因素的长期综合作用下抵抗侵蚀的能力 常用耐老化性 热老化保持率等指标表示 4 常用沥青卷材品种 1 沥青防水卷材a 定义 沥青防水卷材是用原纸 纤维织物 纤维毡等胎体浸涂沥青 表面撒布粉状 粒状或片状材料而制成的 b 特点 沥青防水卷材是我国传统的防水卷材 生产历史久 成本较低 应用广泛 沥青材料的低温柔性差 温度敏感性大 在大气作用下易老化 防水耐用年限较短 它属于低档防水材料 c 应用 200号油毡适用于简易防水 临时性建筑防水 防潮及包装等 350号和500号油毡用于多层建筑防水 原纸 林 又叫树林 五木相加为森林 浆 有木浆 竹浆 麦草浆 芦苇浆及其他浆 这些植物纤维中产生出来的浆 经过化学处理和机制加工成各种用途的原纸 用低软化点的沥青浸渍原纸而成的叫油纸 再用高软化点的沥青涂盖油纸表面 并撒布一层滑石粉或云母而成的叫油毡 根据撒布料是粉状或片状 在标号前头加 粉 或 片 加以区别 根据 屋面工程技术规范 GB50207 114 的规定 沥青防水卷材仅适应于屋面防水等级为 级 一般的工业与民用建筑 防水耐用年限为10年 和 级 非永久性的建筑 防水耐用年限为5年 的屋面防水工程 高聚物改性沥青防水卷材适用于防水等级为 级 特别重要的民用建筑材对防水有特殊要求的工业建筑 防水耐用年限为25年 级 重要的工业与民用建筑 高层建筑 防水耐用年限为15年 和 级的屋面防水工程 黄河牌石油沥青纸胎油毡 是采用低软化点石油沥青浸渍原纸然后用高软化点石油沥青涂盖油纸两面 再涂或撒隔离材料所制成的一种纸胎防水卷材 其主要广泛应用于简易防水 临时性建筑防水 防潮及屋面地下 水利等工程的单层多层防水 石油沥青纸胎油毡指标 2 高聚物改性沥青防水卷材 高聚物改性沥青防水卷材是以合成高分子聚合物改性沥青为涂盖层 纤维织物或纤维毡为胎体 粉状 粒状 片状或薄膜材料为覆面材料制成的可卷曲片状防水材料 在沥青中添加适量的高聚物可以改善沥青防水卷材温度稳定性差和延伸率小的不足 具有高温不流淌 低温不脆裂 拉伸强度高 延伸率较大等优异性能 且价格适中 在我国属中低档防水卷材 1 SBS改性沥青防水卷材 a SBS改性沥青防水卷材属弹性体沥青防水卷材中的一种 b 弹性体沥青防水卷材以10m2卷材的标称重量 kg 作为卷材的标号 c 该类防水卷材广泛适用于各类建筑防水 防潮工程 尤其适用于寒冷地区和结构变形频繁的建筑物防水 例 屋面 墙体 厕浴间 地下室 冷库 桥梁 水池 地下管道等工程的防水 防渗 防潮 隔气等 施工简便 亦可冬季施工 造价低 有效防水年限能达15年以上 弹性体SBS沥青防水卷材 图 2 APP改性沥青防水卷材 a APP改性沥青防水卷材属塑性体沥青防水卷材中的一种 b 塑性体沥青防水卷材以l0m2卷材的标称重量 kg 作为卷材的标号 c 该类防水卷材广泛适用于各类建筑防水 防潮工程 尤其适用于高温或有强烈太阳辐射地区的建筑物防水 APP沥青防水卷材 本系列产品用途广泛 主要用于屋面 厕浴卫生间 屋顶花园 地下室 地下隧道 水池 水坝 各种沟渠 高速公路 飞机场 涵洞 地下停车场 各类仓储库等防水 防漏 防潮 耐高温性能优越 3 合成高分子防水卷材 合成高分子防水卷材是以合成橡胶 合成树脂或它们两者的共混体为基料 加入适量的化学助剂和填充料等 经混炼 压远或挤出等工序加工而制成的可卷曲的片状防水材料 其中又可分为加筋增强型与非加筋增强型两种 合成高分子防水卷材具有拉伸强度和抗撕裂强度高 断裂伸长率大 耐热性和低温柔性好 耐腐蚀 耐老化等一系列优异的性能 是新型高档防水卷材 1 聚氯乙烯 PVC 防水卷材 a 定义 b 聚氯乙烯防水卷材根据其基料的组成与特性分为S型和P型 c 该种卷材的尺度稳定性 耐热性 耐腐蚀性 耐细菌性等均较好 适用于各类建筑的屋面防水工程和水池 堤坝等防水抗渗工程 聚氯乙烯 PVC 防水卷材 图 某公司PVC产品宣传内容 聚氯乙烯防水卷材 是目前国内最新型的防水材料 它以聚氯乙烯和橡胶为主要材料 另配有阻燃剂等十几种辅料有机合成 本产品科技含量高 是SBS的替代产品 具有阻燃 绝缘 减震 隔音 纵横向拉力大 延伸率好 抗渗透率强 耐低温 耐酸碱 耐老化等优良性能 并且施工方便 搭接合缝胶粘不受环境约束 环保型 无污染 耐用年限可达25年以上 适用范围 铁路 公路 桥梁 基础 房顶 装饰 厨房 卫生间 浴池 游泳池 水渠 水库 涵洞 隧道 地铁 防潮 防水 2 三元乙丙 EPDM 橡胶防水卷材 a 定义 b 特点 耐老化性能最好 化学稳定性良好 因此 三元乙丙橡胶防水卷材有优良的耐候性 耐臭氧性和耐热性 此外 它还具有重量轻 拉仲强度高 断裂伸长率大 低温柔性好 脆性温度一40 以下 使用寿命长 估计20年以上 耐酸减腐蚀等特点 c 应用 广泛适用于防水要求高 耐用年限长的工业与民用建筑的防水工程 三元乙丙橡胶防水卷材是高分子防水材料中世界上公认的性能最优越的一种高弹性体防水材料 也是国际上使用性能最好最典型最常用的一种防水材料 3 氯化聚乙烯 橡胶共混型防水卷材 a 主体 氯化聚乙烯树脂和合成橡胶共混物b 特点 氯化聚乙烯 橡胶共混型防水卷材兼有塑料和橡胶的特点 它不仅具有氮化聚乙烯所特有的高强度和优异的耐臭氧 耐老化性能 而且具有橡胶类材料所特有的高弹性 高延伸性和良好的低温柔性 所以 该卷材具有良好的物理性能 拉伸强度在7 0MPa以上 断裂伸长率在400 以上 脆性温度在一40 以下 热老化保持率在80 以上 c 因此 该类卷材特别适用于寒冷地区或变形较大的建筑防水工程 材料的综合选用 防水卷材的选择东北某城市高档高层住宅小区楼群屋面需铺设防水卷材 有以下几种材料可选用 请选择 A 石油沥青纸胎油毡B 玻纤毡胎APP改性沥青防水卷材C 三元乙丙橡胶防水卷材D 聚氯乙烯防水卷材 石油沥青纸胎油毡是传统的防水卷材 具有价格低廉的优点 但其低温柔性较差 温度敏感性较强 且易老化 属低档防水卷材 不宜用于高档高层建筑APP改性沥青防水卷材属塑性体沥青防水卷材 老化期在20年以上 适宜的温度范围为 15 130 耐紫外线的能力比其它改性沥青卷材都强 尤适宜于有强烈阳光照射的炎热地区使用 而于寒冷的东北地区使用 效果则不及三元乙丙橡胶防水卷材等材料 三元乙丙橡胶防水卷材宜优先选用 其耐老化性能好 使用寿命可达30 50年以上 拉伸强度较高 7MPa以上 断裂伸长率很大 450 以上 对粘结基层变形开裂的适应跟踪能力强 耐高温及低温性能好 其中一等品的脆性温度在 45 以下 聚氯乙烯 PVC塑料 防水卷材拉伸强度高 其中P型还高于三元乙丙橡胶防水卷材 但总体性能逊于三元乙丙橡胶防水卷材 而价格较便宜 中低档住宅可选用此类防水材料 而高档住宅楼则选用三元乙丙橡胶防水卷材效果更好 11 2绝热材料 在建筑中 习惯上把用于控制室内热量外流的材料叫做保温材料 把防止室外热量进入室内的材料叫做隔热材料 保温 隔热材料统称为绝热材料 11 2 1绝热材料的绝热机理 1 基本知识 热量的传递方式有三种 导热 对流和热辐射 a 导热 是指由于物体各部分直接接触的物质质点 分子 原子 自由电子 作热运动而引起的热能传递过程 b 对流 是指较热的液体或气体因遇热膨胀而密度减小从而上升 冷的液体或气体补充过来 形成分子的循环流动 这样 热量就从高温的地方通过分子的相对位移传向低温的地方 c 热辐射 是一种靠电磁波来传递能量的过程 2 导热系数 导热性指材料传递热量的能力 材料的导热能力用导热系数表示 导热系数的物理意义为 在稳定传热条件下 当材料层单位厚度内的温差为1 时 在1h内通过1m2表面积的热量 材料导热系数越大 导热性能越好 工程上将导热系数 0 23W m K的材料称为绝热材料 3 绝热材料的绝热机理1 多孔型a 通过固体传热 增大了传热路径b 通过气孔内气体传热 气体的导热系数很小 空气的0 0211W m K 大大小于固体的导热系数 减缓了传热速度 2 纤维型 机理同多孔材料 纤维垂直时绝热性能优于和纤维平行时的 3 反射型 反射能力强的材料 吸收热辐射的能力小 11 2 2绝热材料的性能 1 导热系数 1 材料组成 材料的导热系数由大到小为 金属材料 无机非金属材料 有机材料 分子结构简单的大于分子结构复杂的材料 2 孔隙率 孔隙率越大 材料导热系数越小 孔隙特征 在孔隙相同时 孔径越大 孔隙间连通越多 导热系数越大 3 温度 分子热运动增大 增大 4 湿度 由于水的导热系数 0 58W m K 远大于空气 故材料含水率增加后其导热系数将明显增加 若受冻 冰 2 33W m K 则导热能力更大 5 热流方向 纤维状的材料 热流方向与纤维排列方向垂直时材料表现出的导热系数要小于平行时的导热系数 这是因前者可对空气的对流等作用能起有效的阻止作用所致 2 温度稳定性材料在受热作用下保持其原有性能不变的能力通常用其不致丧失绝热性能的极限温度来表示 3 吸湿性绝热材料从潮湿环境中吸收水分的能力称为吸湿性 一般其吸湿性越大绝热效果越不利 4 强度绝热材料的机械强度和其他建筑材料一样是用极限强度来表示的 通常采用抗压强度和抗折强度 由于绝热材料含有大量孔隙 故其强度一般均不大 因此不宜将绝热材料用于承受外界荷载部位 选用绝热材料时 应考虑其主要性能达到如下指标 导热系数不宜大于0 23w m K 表观密度或堆积密度不宜大于600kg m3 块状材料的抗压强度不低于0 3MPa 绝热材料的温度稳定性应高于实际使用温度 11 2 3常用绝热材料的绝热材料及其性能 1 硅藻土 大量极微小的微孔 2 蛭石是硅酸盐材料经高温加热后形成的云母状物质 其在加热过程中水分迅速失去并膨胀 膨胀后的体积相当于原来体积的20倍 从而使该物质增加了通气孔隙和保水能力 3 膨胀珍珠岩 4 发泡粘土5 轻质混凝土 6 微孔硅酸钙 具有容重轻导热系数低 抗折抗压强度高 遇水不变型使用寿命长 可锯切施工方便 无毒 不腐蚀管道及设备等优点 是目前最受电力 石油化工 冶金部门欢迎的新型硬质保温材料 高温微孔硅酸钙属硬质硅钙石型 其使用温度在1000摄氏度以上 主要用于锅炉 窑炉及1000摄氏度以上的管道及设备 7 泡沫玻璃 8 岩棉及矿渣棉 11 玻璃棉除适用与围护结构及管道绝热外 还可用于低温保冷工程 10 陶瓷纤维陶瓷纤维导热率低 热容量小 具有优良的热稳定性和抗拉强度 广泛应用于石油 化工行业高温反应设备和加热设备的壁衬隔热 尤其在石化行业乙烯裂解炉上得到了广泛的应用 陶瓷纤维以其优良的绝热性能 在冶金行业的步进炉 罩式炉 辊底式炉 台车式炉 退火炉 推钢式连续加热炉 环型炉 高炉 电炉等各种加热及热处理装置上得到了广泛应用 陶瓷纤维不含致癌物质 是替代岩棉制品的理想保温材料 大量应用于发电机组锅炉本体和各种高压 中压蒸汽管线 绝热材料的应用 某冰库绝热采用多种绝热材料 多层隔热 以聚苯乙烯泡沫作为墙体隔热夹芯板 在内墙喷涂聚胺酯泡沫层作绝热材料 取得良好的效果 绝热材料微观结构 请观察常用绝热材料的微观结构特点 如图11 1所示 并分析如何可获得具此类微观结构特点的绝热材料 11 3吸声与隔声材料 11 3 1吸声材料 1 吸声材料的定义当声波遇到材料表面时 被吸收声能与入射声能之比 称为吸声系数 通常取125 250 500 1000 2000 4000 Hz 等六个频率的吸声系数来表示材料的吸声频率特性 凡六个频率的平均吸声系数大于0 2的材料 称为吸声材料 吸声材料的气孔是开放的 且互相连通 其气孔越多 吸收性能越好 大多数吸收强度较低 因此 吸收材料应设置在护壁台度以上 以免碰撞坏 2 吸声材料的类型及其结构形式1 多孔性吸声材料 主要是纤维质和开孔型结构材料 多孔性吸声材料从表面至内部存在许多细小的敞开孔道 当声波入射至材料表而时 声波很快地顺着微孔进入材料内部 引起孔隙内的空气振动 由于摩擦 空气粘滞阻力和材料内部的热传导作用 使相当一部分声能转化为热能而被吸收 2 吸声的柔性材料 膜状材料 板状材料和穿孔板 而柔性材料 膜状材料 板状材料和穿孔板 在声波作用下发生共振作用使声能转变为机械能被吸收 它们对于不同频率有择优倾向 柔性材料和穿孔板以吸收中频声波为主 膜状材料以吸收低中频声波为主 而板状材料以吸收低频声波为主 11 3 2隔声材料 建筑上把主要起隔绝声音作用的材料称为隔声材料 隔声材料主要用于外墙 门窗 隔墙以及隔断等 隔声可分为隔绝空气声 通过空气传播的声音 和隔绝固体声 通过撞击或振动传播的声音 两者的隔声原理截然不同 对于空气声 根据声学中的 质量定律 其传声的大小主要取决于墙或板的单位面积质量 质量越大 越不易震动 则隔声效果越好 可以认为 固体声的隔绝主要是吸收 这和吸