《其他材料》PPT课件

第九章,其他材料,第一节绝热材料,绝热材料又称保温隔热材料，系指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体。绝热材料在建筑物中可以起到保温隔热作用，一般将材料阻抗室内热量外流的功能称为保温，将材料阻抗室外热量流入室内的功能称为隔热。材料保温隔热性能的好坏由材料的导热系数的大小来评价，导热系数越小，保温隔热性能越好，反之亦然。,一、绝热材料的性能,材料的热物理量热物理量的影响因素提高材料或复合体的绝热性能的途径绝热材料的性能要求,1、材料的热物理量,绝热就是最大限度地阻抗热流的传递（传热），传热是指热量从高温区向低温区的自发流动，是一种由于温差引起的能量转移现象。按照传热的物理机理，传热过程主要通过三种方式进行：导热、对流和热辐射。绝热材料须具有较小的导热系数、对流传热系数和辐射传热系数，或由绝热材料组成的复合体具有较高的热阻值或较小的传热系数，才能具有很好的绝热性能。,导热系数,表示材料传递热量的一种能力，用“”表示，单位为W/mK。定义为：Q/Sdx/dTS传热面积；x传热距离。它表示：在一块面积为1m、厚度为1m的板上，板的两侧表面温差为1，在1小时内通过板面的热量，因此导热系数越小，则材料的绝热性能越好。,T1,T2,x,Q,T1T2,热阻,Qx/(T1-T2)S热流量Q(/x)(T1-T2)S令单位面积热流量q=Q/S=(/x)(T1-T2)定义：热阻R=x/它表示材料层抵抗热流通过的能力，或者说明热流通过材料层时所遇到的阻力。在同样温度下，热阻越大，通过材料层的热量越小。,传热系数,对于单层平壁的传热，热流体通过平壁传递给冷流体的热流密度为：q=T1-T2/1/1/1/2其中：K=1/1/1/1/2K称为传热系数，单位为W/m2K.对于多层平壁传热，有：q=T1-T2/1/1i/i1/2传热总热阻为：R=1/1i/i1/2则：传热系数为热阻倒数：K=1/R,T1,1,T2,2,x,0,T,Q,i,2、热物理量的影响因素,材料的组成与结构材料的表观密度孔隙的大小与特征湿度或含水率热流方向温度,（1）材料的组成与结构,有机高分子材料的导热系数小于无机材料；在无机材料中，非金属材料的导热系数小于金属材料；气态物质的导热系数小于液态物质，液态物质小于固体材料；固体材料而言，一般分子结构越复杂，结晶程度越低，导热系数越小；无定形结构的材料的导热系数小于晶体材料。,（2）材料的表观密度,随着孔隙率的提高或表观密度的减小，其导热系数变小；当表观密度小于某一临界值后，由于孔隙率太高，孔隙中的空气即开始产生对流；同时，气体对热辐射的阻抗能力降低。如果孔隙率过高，辐射传热也会相应加强，这时，材料总的传热系数反而增大。对于多孔绝热材料，只有当导热系数、对流传热系数和辐射传热系数三者之和最小时，才具有很好的绝热性能。此时的材料表观密度称为最佳密度，对于纤维制品，一般为3248kg/m3，对于泡沫制品，一般为1640。,（3）孔隙的大小与特征,当表观密度相同时，孔隙的尺寸越小，导热系数越小；当孔隙尺寸小于50nm时，空气将完全被气孔壁吸附，孔隙接近于真空状态，导热系数降至最小，孔隙只有辐射传热；当孔隙尺寸大到一定程度后，由于空气对流的出现使导热系数变大。孔隙开口而且相互连通的比封闭而互不连通的导热系数大，而且孔隙中的空气可能发生对流传热；多而小的封闭孔隙，不但对导热传热，而且对对流传热和辐射传热的热阻抗都是有利的。,（4）湿度或含水率,由于水的导热系数为0.5815W/(mK)，比静止空气的导热系数0.02326W/(mK)大，因此，当环境湿度较高时，材料内部孔隙会吸收水分使其平衡含水率相应提高，导热系数相应增大。,（5）热流方向,对于各向异性材料，如纤维状材料，当热流方向平行于纤维延伸方向时，其导热系数较大；垂直于纤维延伸方向时，则导热系数较小。,（6）温度,由于辐射传热的影响，多孔材料的导热系数一般随着温度的升高而增大，二者之间的关系常简化成下式：b+bTpj式中：b常温下材料的导热系数；b系数；Tpj内外表面的平均温度。,3、提高材料或复合体的绝热性能的途径,降低材料的表观密度，使其表观密度符合绝热最佳密度。在其他条件允许的情况下，尽量使用有机高分子材料或无定形的无机材料。在表观密度一定的情况下，应使得材料内部的孔隙数量尽可能的多、尺寸尽可能的小，且互不连通。使用纤维材料时，应尽量减小纤维的直径。利用空气夹层制成材料的复合体，夹层的厚度应尽量小，以防止空气对流的发生。在可能的条件下，采用真空化处理或充填导热系数小于空气的气体，可使得多孔材料的传热量降到最低。,4、绝热材料的性能要求,绝热材料的传热系数要尽可能的小，表观密度尽可能为最佳密度。通常绝热材料的导热系数小于0.23W/(mK)，表观密度小于500kg/m3。绝热材料吸水率要低，应尽量不吸水和吸潮。如不可避免时，需对材料进行憎水处理或用防水材料包覆。由于建筑安装施工和使用的需要，绝热材料须具有与施工方法和使用条件相适应的机械强度和耐热温度。一般而言，绝热材料的抗压强度应大于0.3MPa；耐热温度为自重下产生2变形时的温度。绝热材料应具有与使用环境下的化学稳定性和一定的耐久性，而且应对环境和人体无害。,二、绝热材料的组成与结构,绝热材料的成分金属绝热材料不锈钢、铝箔、铜箔、泡沫铝、铝蜂窝等。无机绝热材料天然矿物材料和人工合成材料。有机绝热材料动植物材料和合成高分子材料。绝热材料的结构与构造纤维状结构多孔结构多孔结构材料有散粒状和微孔块状；层状结构，层状结构有层叠和夹层结构。,无机绝热材料主要成分,一些碱金属和碱土金属的硅酸盐、铝酸盐和硅铝酸盐。天然矿物材料主要有由硅铝酸盐水化物构成的岩石如蛭石、珍珠岩等，它们经加热使所含水分子气化、膨胀形成多孔材料；天然形成的多孔岩石，如浮石、海泡石、硅藻土、火山渣等；天然纤维状矿物，如石棉等。人工合成矿物材料主要有经发泡工艺制成的多孔材料：如泡沫水泥、泡沫玻璃、加气混凝土、微孔硅酸钙、微孔铝酸钙等；有经熔融拉（喷吹）丝工艺制成的纤维材料，如矿渣棉、玻璃棉、岩棉和硅酸铝棉等。,有机绝热材料主要成分,动物材料有由蛋白质构成的纤维材料，如羊毛；植物材料主要是由纤维素构成的软木、木屑、刨花、芦苇、棉花等。合成高分子材料主要是经发泡工艺制成的各种塑料和橡胶，如泡沫聚苯乙烯、泡沫聚氯乙烯、泡沫聚氨酯、泡沫酚醛塑料和泡沫橡胶等；反辐射性能好的塑料薄膜也可用作绝热材料。,常用绝热材料结构类型,三、绝热材料的选用要求,具有较低的导热系数，一般为0.14W/(mK)，表观密度不大于600kg/m3。具有较低的吸湿性。具有一定的承载能力，抗压强度应大于0.4MPa。具有良好的稳定性和足够的防火防腐能力。必须造价低廉，成型和施工方便。,第二节吸声材料,吸声材料在建筑物中的作用主要是用以改善室内收听条件、消除回音以及控制和降低噪声干扰等。材料的吸声性能的优劣以吸声系数衡量，吸声系数是指被吸收的声能与声波传递给材料的全部声能的百分比。在声波频率为125、250。500、1000、2000、4000Hz六个频率的平均吸声系数大于0.2的材料，成为吸声材料。,（一）吸声材料的吸声性能,吸声系数吸声系数的测量方法材料的吸声原理多孔材料吸声系数的影响因素,1、吸声系数,根据能量守恒定律，若单位时间内入射到构件上的总声能为Eo，反射声能为E，构件吸收声能为E，透过构件的声能为E，则它们之间存在下列关系：Eo=E+E+E通常用吸声系数（）表示材料的吸声性能，吸声系数定义为：（EoE）/Eo（E+E）/Eo当入射总声能完全被材料反射时，0；无反射时，1。一般材料的吸声系数介于0和1之间，吸声系数越大，吸声效果越显著。,2、吸声系数的测量方法,吸声系数与声波的入射方向（角度）有关，声波的入射角度可分为垂直入射、斜向入射和无规入射三种。建筑中的吸声常采用在无规条件下，用驻波法测量声波垂直入射的吸声系数0，用此值比较各种材料的吸声性能。吸声系数还与声音的频率有关，同种材料对于不同频率的声音，其吸声系数不同，一般采用125、250、500、1000、2000、4000Hz六个频率的吸声系数来表示材料的吸声频率特性。分别测量材料在六个频率下的吸声系数，然后计算六个值的算术平均值或加权平均值，作为材料的吸声系数。,3、材料的吸声原理,材料通过三种方式将入射的声能转变换成机械能或热能而被吸收：其一是通过声波进入材料内部的微孔，与孔壁发生摩擦转换为热能被吸收；其二是通过入射声波使材料振动，将声能转换为机械振动能被吸收；其三是空腔内的空气与声波产生共振，将声能转换为摩擦被吸收。,4、多孔材料吸声系数的影响因素,（1）材料的表观密度同种多孔材料随表观密度增大，其低频吸声系数提高，而高频吸声系数降低。（2）孔隙及其特征孔隙率大且孔隙均匀细小，吸声系数越高，若孔隙过大，则吸声效果变差。封闭不连通的孔隙不利于吸声，而开口而互相连通的孔隙越多，吸声效果越好。（3）材料的厚度材料厚度增加，低频吸声系数增加，而对高频吸声系数影响不大。过厚则变化不明显。（4）材料背面的条件如果吸声材料背面留有一定的空气层，相当于增加了材料的厚度，可以提高吸声系数。当空气层厚度等于声波波长的奇数倍时，可以获得最大的吸声系数。,（二）吸声材料的结构类型,根据吸声原理和方式，吸声材料一般具有三种结构形式：多孔结构、共振吸声结构和特殊吸声结构。多孔吸声材料的构造特征是材料内部含有大量互相贯通的微孔，如纤维状和微孔状泡沫材料等。共振吸声结构主要有单个共振器、孔板式共振吸声结构和薄板式共振结构三种。特殊吸声结构是一种悬挂于室内的吸声结构，常用的形式有矩形体、平板状、圆柱状、圆锥状、棱锥状、球状和多面体等。,常用绝热、吸声材料,硅酸铝纤维制品岩矿棉制品玻璃棉制品有机合成纤维无机泡沫材料有机泡沫材料层状复合材料,硅酸铝纤维的耐火性与组成,硅酸铝纤维及其制品的技术性能,耐高温性能是所有绝热材料中最高的。导热系数小，在高温区的热传导率很小。表观密度小，一般在90220kg/m3。热稳定性好，即使温度急剧变化，也不会产生结构应力。化学稳定性好，除强碱、氢氟酸、磷酸外，几乎不受其它化学品的侵蚀。吸声性能优良。纤维直径为23m，长度为50mm。,硅酸铝纤维制品,硅酸铝纤维板的性能,玻璃棉制品,玻璃棉制品的性能,玻璃棉的应用,玻璃棉是一种优良的保温、绝热、吸声、过滤材料。广泛应用于国防、石油化工、建筑、冶金、冷藏、交通等领域。玻璃棉毡主要用于建筑物的隔热、隔声，通风空调设备的保温，播音室、消音室及噪音车间的吸声；玻璃棉板用于冷库、仓库、隧道及房屋建筑的隔热、隔声。玻璃棉管套主要用于通风、供热、供水、动力等设备管道的保温。,3、岩矿棉,岩矿棉是用作绝热吸声材料的岩棉和矿渣面的等一类无机纤维材料的总称。该类材料在外观上具有相同的纤维状形态和结构，并具有密度较小、导热系数低、不燃、耐腐蚀、化学稳定性强、吸声性能好、无毒、无污染、防蛀、价廉等优点。生产方法：喷吹法、离心法、离心喷吹法。广泛应用于建筑物的填充绝热、保温、吸声、隔声等领域。,典型岩矿棉及其化学组成,化学成分,SiO2,Al2O3,FeO,CaO,MgO,R2O,S,酸度系数,岩棉,矿棉,玄武岩棉,高炉矿渣,4749,1621,1417,811,68,24,1.51.7,3340,3639,4551,1014,1520,716,0.61.2,1217,2.5,3842,911,3447,610,47,211,微量,3,0.91.2,0.7,0.6,1.11.3,1.41.8,岩棉制品,岩矿棉的物理性能,4、泡沫玻璃,泡沫玻璃是一种磨细玻璃粉为主要原料，通过添加发泡剂，经熔融发泡和退火冷却加工制得的具有均匀孔隙结构的多孔轻质玻璃制品。结构特点内部充满许多开口和闭口的小气孔，气孔占体积的8090，孔径约为0.15mm，甚至小到微米级。应用主要用于绝热、保冷和吸声工程。,泡沫玻璃产品种类,根据用途分为隔热泡沫玻璃、吸声泡沫玻璃、装饰泡沫玻璃和粒状泡沫玻璃等。隔热泡沫玻璃的特点是闭口孔隙多、表观密度小（120200kg/m）导热系数低（0.0350.087W/mk）。吸声泡沫玻璃的特点是开口孔隙多（4060）吸声系数高、吸水率大。装饰泡沫玻璃有彩色和饰面两种。粒状泡沫玻璃呈颗粒状，作为绝热填充材料用。,泡沫玻璃制品,泡沫玻璃产品的技术性能,几种泡沫塑料的吸声性能,酚醛泡沫塑料在屋面上的应用,第三节装饰材料,提出“三问”：建筑装饰材料的种类有那些？建筑装饰材料应具备哪些基本性能？如何选用建筑装饰材料？,装饰材料的分类,按照化学成分分类装饰陶瓷装饰玻璃装饰石材装饰涂料装饰塑料按照装饰部位分类有：外墙、内墙、地面、顶棚、屋面。,按照化学成分分类,建筑装饰材料的基本性能,装饰性质包括色彩、光泽、透明性、花纹图案、形状、尺寸、质感及耐污性、易清洁性、耐擦洗性等等。基本物理力学性质：密度、强度、硬度、耐磨性、耐水性、抗冻性、热稳定性、耐火性、耐侵蚀性、吸声隔音性、保温隔热性等等。施工与加工性能包括可锯性、可钉性、可钻性、可粘性等等。,建筑装饰材料的发展趋势,高性能装饰材料研究开发轻质、高强、高耐久性、高防火性、高抗震性、高保温性、高吸声性、对环境无任何污染的、装饰效果一流的新型装饰材料，以提高建筑物的艺术性、安全性、适用性、经济性及使用寿命等。复合化、多功能化、预制化装饰材料应用复合技术、纳米技术，创造和生产多功能、智能型和特殊功能材料及高性能装饰材料。以提高建筑物的表现力和工程应用能力。,一、装饰陶瓷,根据陶瓷原料的杂质含量、煅烧温度和结构紧密程度分为陶质、瓷质和炻质陶质制品为多孔结构，吸水率大(高达18%22%)，表面粗糙，有施釉和无釉两类。瓷质制品煅烧温度较高、结构紧密，基本不吸水，其表面均施釉。炻质制品介于陶质与瓷质之间，结构比陶质制品紧密，吸水率较小。,外墙面砖,建筑外墙面砖是炻质制品。分类根据表面装饰方法有：单色砖、釉面砖、立体彩釉砖。技术性能有：吸水率、耐急冷急热性、抗冻性、弯曲性能、外观性能（如尺寸偏差、表面质量、色差、翘曲度和直角度等）。主要规格有：100mm100mm；150mm150mm，300mm300mm；400mm400mm等。,内墙面砖,内墙面砖，一般都上釉，其釉层有不同类别，有光釉、石光釉、花釉和结晶釉等。主要技术性能形状正方形、长方形、异形；外观质量主要由表面缺陷（开裂、夹层、釉裂等）色差、白度等；物理力学性能有密度、吸水率、抗折强度、冲击强度、热稳定性、硬度、白度和弯曲强度。,陶瓷地面砖,地面砖用半干压成型，在10501300下焙烧。抗压强度和抗冲击强度高；耐磨性好；吸水率低；表面有花纹图案。,艺术陶瓷,二、装饰玻璃,按化学成分有：钠钙硅酸盐玻璃、钾钙硅酸盐玻璃、铝镁硅酸盐玻璃、石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、钾铅硅酸盐玻璃等。按建筑功能有：普通玻璃、吸热玻璃、防火玻璃、装饰玻璃、安全玻璃、漫射玻璃、镜面玻璃、低辐射玻璃、热反射玻璃、隔热玻璃等。按形状有：平面玻璃、曲面玻璃、空心玻璃、槽形式U形玻璃等。,玻璃的性能,密度一般为24502550kg/m3。力学性质玻璃的抗拉强度约为40120MPa，抗压强度是该值的1415倍；弹性模量约为6075GPa，与铝接近。化学稳定性玻璃具有较高的化学稳定性，能抵抗酸的侵蚀。但硅酸盐玻璃长期受水汽的作用，能水解成碱和硅酸，这种现象称为玻璃的风化。铝酸盐玻璃和硼酸盐玻璃化学稳定性最好。,玻璃的光学性质,光吸收比普通无色玻璃对可见光的吸收比很小，但对红外光和紫外光的吸收比较大。光反射比普通平板玻璃对可见光和太阳光的反射比较小，一般为5%8%。热反射玻璃则可达15%40%。光透射比同种玻璃厚度越大，则透射比越小。无色玻璃的透射比均高于有色玻璃。,玻璃的热物理性质,玻璃的导热性较小；热稳定性与制品的厚度和体积有关，厚度和体积越大，热稳定性约差。热膨胀系数取决于玻璃的化学组成及纯度，纯度约高，热膨胀系数越小。,建筑玻璃的品种及应用,普通平板玻璃特殊平板玻璃浮法玻璃钢化玻璃压花玻璃,夹丝玻璃中空玻璃雷射玻璃玻璃砖夹层玻璃,玻璃钢化原理,夹层玻璃,采用优质浮法玻璃和美国进口PVB膜经高温高压，互相粘结成一体，制成透明度高、安全性能好的平型夹层玻璃。产品特性：安全保障玻璃碎片不会掉下来伤人，最大限度地保障人身安全。隔音隔热性能优于普通玻璃，可节能。吸收紫外线，能保护室内物品免遭老化和褪色的危险。色彩艳丽，装饰效果好，彩色夹层玻璃还能控制阳光，减少空调负荷，达到节能目的。,普通中空玻璃,中空玻璃是由两片或多片玻璃组合，玻璃与玻璃之间保持一定间隔的干燥空气层，周边用密封材料密封而成。中空玻璃具有隔热、隔音和防结霜、结露的良好性能，其首要作用是降低玻璃体两侧的环境热交换，因此它具有明显的节能效果。,三、装饰涂料,建筑涂料是指涂敷于建筑物或建筑构件表面，并能与建筑物或建筑构件表面材料很好地粘结，形成完整保护膜的材料。,1、建筑涂料的组成,涂料主要由主要成膜物质其作用是将涂料中的其他组分粘结成一整体，当涂料干燥硬化后，能附着在被涂基层的表面形成连续而坚硬的保护膜（又称涂膜）。主要有：油料（干性油、半干性油、不干性油），树脂（天然树脂、合成树脂）次要成膜物质主要是指涂料中的颜料：着色颜料、体质颜料和防锈颜料。辅助成膜物质主要包括溶剂和辅助材料两大类：常用溶剂有：松香水、丙酮、二甲苯等辅助材料：催干剂、增塑剂、润湿剂、悬浮剂、紫外光吸收剂、稳定及等等,建筑涂料对主要成膜物质的基本要求,1.良好的成膜性能在常温（535C）下干燥硬化或交联固化。2.较好的耐碱性水泥砂浆或混凝土的表面一般是碱性表面，因而，他们应耐碱。3.较好的耐水性4.较强耐侯性,2、建筑涂料的名称及型号,1、命名原则根据国家标准建筑涂料（GB2705-92），建筑涂料的名称为：颜色或颜料的名称+成膜物质的名称+基本名称基本名称包括清漆、磁漆、乳胶漆等等。2、型号型号包括三部分：涂料的类别基本名称序号如：C042表示醇酸磁漆,3、建筑涂料的性能,耐污染性耐久性耐碱性表面硬度最低成膜温度附着力白度,四、装饰塑料制品,建筑装饰塑料制品分为：墙面装饰塑料地面装饰塑料屋面和顶棚装饰塑料塑料艺术制品塑料门窗等等。,1、塑料壁纸,塑料壁纸是以一定材料为基材，表面进行涂塑后，再进行印花、压花或发泡处理等多种工艺制成的一种室内装饰材料。塑料壁纸分为三大类：普通（纸质）塑料壁纸；发泡塑料壁纸；特种塑料壁纸,2、塑料地板,按所用合成树脂分为：聚氯乙烯塑料地板、聚丙烯塑料地板、氯化聚乙烯塑料地板等。按照生产工艺分为：压延法、热压法、注射法，我国大部分采用压延法生产。按照材质分为：硬质、半硬纸片材、软质卷材等。按照外形分为：块状塑料地板、卷材塑料地板等。,3、塑料装饰板材,塑料装