土木工程材料绝热材料和吸声隔声材料建筑材料学习教案

1、土木工程土木工程(tm gngchng)材料材料 绝热材绝热材料和吸声隔声材料料和吸声隔声材料 建筑材料建筑材料第一页，共58页。第1页/共58页第二页，共58页。热传递热传递(chund)(chund)机理机理（1 1）热传导）热传导t2t1热传导：通过分子的热运动或原子、自由电子热传导：通过分子的热运动或原子、自由电子(z yu din z)等微观粒子的运动来进行热传递。等微观粒子的运动来进行热传递。第2页/共58页第三页，共58页。热传递机理热传递机理(j l)(j l)（2 2）对流）对流t2t1对流：对流仅发生于流体中，它是指由于流体的宏观运动对流：对流仅发生于流体中，它是指由于流体

2、的宏观运动(yndng)(yndng)使流体各使流体各部分之间发生相对位移而导致的热量传递过程部分之间发生相对位移而导致的热量传递过程 。第3页/共58页第四页，共58页。辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。物体因各种原因发出辐射能，其中辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。物体因各种原因发出辐射能，其中(qzhng)(qzhng)因热的原因发出辐射能的现象称为热辐射。因热的原因发出辐射能的现象称为热辐射。 与热传导和对流传热不同，辐射传热无须借助中间与热传导和对流传热不同，辐射传热无须借助中间(zhngjin)(zhngjin)介质的存在来传递热量，可以在真空中传递。介质的存在来传递热量，可以

3、在真空中传递。 热传递热传递(chund)(chund)机理机理（3 3）热辐射）热辐射热源第4页/共58页第五页，共58页。t)TT(21AxQxt1t2QQt)TT(21AxQ传热面积传热面积传热时间传热时间固体材料的导热系数有相当重要的实际和理论意义。高炉和锅炉的设计固体材料的导热系数有相当重要的实际和理论意义。高炉和锅炉的设计(shj)(shj)需要知道隔热材料从高温到环需要知道隔热材料从高温到环境温度的导热系数数据；核反应堆中燃料元件的最高使用温度直接与其导热系数有关；航空和宇航应境温度的导热系数数据；核反应堆中燃料元件的最高使用温度直接与其导热系数有关；航空和宇航应用方面所遇到的极

4、限温度环境，燃料的低温存储等都需要准确知道材料的导热系数。用方面所遇到的极限温度环境，燃料的低温存储等都需要准确知道材料的导热系数。导热能力导热能力(nngl)强；强； 绝热性能好绝热性能好第5页/共58页第六页，共58页。)(12TTmQC材料导热系数和热容量是设计建筑围护结构（墙体、屋面）进行热工计算材料导热系数和热容量是设计建筑围护结构（墙体、屋面）进行热工计算(j sun)(j sun)的重要参数，的重要参数，设计时应选用导热系数较小而比热容较大的建筑材料，以使建筑物保持室内温度的稳定设计时应选用导热系数较小而比热容较大的建筑材料，以使建筑物保持室内温度的稳定性。性。第6页/共58页第

5、七页，共58页。绝大多数建筑材料的导热系数介于绝大多数建筑材料的导热系数介于0.029-3.49W/mK0.029-3.49W/mK之间。应该指出，即使是同一种材之间。应该指出，即使是同一种材料，其导热系数也并不是料，其导热系数也并不是(b shi)(b shi)常数，与材料的湿度等因素有关。常数，与材料的湿度等因素有关。第7页/共58页第八页，共58页。t1t2Q第8页/共58页第九页，共58页。 纤维纤维(xinwi)(xinwi)型型: :绝热性能与纤维绝热性能与纤维(xinwi)(xinwi)布置的方向布置的方向有关有关t2t1对于纤维对于纤维(xinwi)质材料，不同方向上导热的性能

6、不同：质材料，不同方向上导热的性能不同： （A）与纤维）与纤维(xinwi)垂直的方向上，导热系数较低，绝热性能好垂直的方向上，导热系数较低，绝热性能好At1t2Q第9页/共58页第十页，共58页。对于纤维质材料，不同对于纤维质材料，不同(b tn)方向上导热的性能不同方向上导热的性能不同(b tn)： （B）与纤维平行的方向上，导热系数较高，绝热性能要差些）与纤维平行的方向上，导热系数较高，绝热性能要差些t2t1B 纤维型纤维型: :绝热性能绝热性能(xngnng)(xngnng)与纤维布置的方向有关与纤维布置的方向有关第10页/共58页第十一页，共58页。110BAIIIIIIIoBoAB

7、AIoIBIA热辐射的吸热辐射的吸收收(x(xshshu)u)性性能能- -吸收吸收(x(xshshu)u)率率A A热辐射的反热辐射的反射射(f (fnsh)nsh)性能性能- -反射反射(f (fnsh)nsh)率率B B由由A+B=1A+B=1可以看出，凡是反射能力强的材料，吸收热辐射的能力就小；反之，可以看出，凡是反射能力强的材料，吸收热辐射的能力就小；反之，吸收能力强，则其反射率就越小吸收能力强，则其反射率就越小第11页/共58页第十二页，共58页。第12页/共58页第十三页，共58页。第13页/共58页第十四页，共58页。抗压和抗折强度来表示，抗压和抗折强度来表示，一般不宜将绝热材

8、料用于一般不宜将绝热材料用于承受外界载荷部位。承受外界载荷部位。第14页/共58页第十五页，共58页。大类大类类类亚类亚类举举 例例无机无机绝热绝热材料材料金属金属 黑色金属黑色金属不锈钢板不锈钢板有色金属有色金属铝箔、铜箔铝箔、铜箔非金非金属属天然矿物天然矿物浮石、火山渣、硅藻土、石棉、海泡石浮石、火山渣、硅藻土、石棉、海泡石加工矿物加工矿物膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒与陶砂、泡沫石棉、泡膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒与陶砂、泡沫石棉、泡沫石膏、泡沫粘土、泡沫菱苦土、炭化石灰沫石膏、泡沫粘土、泡沫菱苦土、炭化石灰合成材料合成材料微孔硅酸钙、微孔铝酸钙、微孔碳酸镁、泡沫玻璃、微孔硅酸钙、微孔铝酸钙、

9、微孔碳酸镁、泡沫玻璃、加气混凝土、泡沫水泥、岩棉、玻璃棉、硅酸铝棉、加气混凝土、泡沫水泥、岩棉、玻璃棉、硅酸铝棉、泡沫水玻璃、中空玻璃泡沫水玻璃、中空玻璃工业废渣工业废渣膨胀矿渣、炉渣、粉煤灰、废砖瓦膨胀矿渣、炉渣、粉煤灰、废砖瓦第15页/共58页第十六页，共58页。有机绝有机绝热材料热材料动植物动植物软木、纸屑、木屑、刨花、麦糠、稻壳、玉软木、纸屑、木屑、刨花、麦糠、稻壳、玉米芯、芦苇、蔓草、棉花、羊毛米芯、芦苇、蔓草、棉花、羊毛矿矿 物物泡沫沥青泡沫沥青合成高分子合成高分子泡沫聚苯乙烯、泡沫聚氨酯、泡沫尿醛树脂、泡沫聚苯乙烯、泡沫聚氨酯、泡沫尿醛树脂、泡沫酚醛树脂、泡沫橡胶、钙塑绝热板泡沫

10、酚醛树脂、泡沫橡胶、钙塑绝热板复合绝复合绝热材料热材料金属与无机金属与无机非金属复合非金属复合镀膜玻璃镀膜玻璃金属与有机金属与有机材料复合材料复合铝塑反射板、铝箔夹心隔热膜铝塑反射板、铝箔夹心隔热膜有机与无机有机与无机非金属复合非金属复合吸热涂层玻璃板吸热涂层玻璃板第16页/共58页第十七页，共58页。大类大类类类 举举 例例纤维状纤维状天然天然石棉与石棉制品、动物纤维、植物纤维石棉与石棉制品、动物纤维、植物纤维人造人造岩棉与岩棉制品、矿棉及其制品、玻璃棉及其制品、硅酸铝棉及其制岩棉与岩棉制品、矿棉及其制品、玻璃棉及其制品、硅酸铝棉及其制品、化学纤维与纤维植物品、化学纤维与纤维植物散粒状散粒状

11、天然天然浮石、火山渣、硅藻土、矿渣、植物碎屑浮石、火山渣、硅藻土、矿渣、植物碎屑人造人造膨胀珍珠岩及其制品、膨胀蛭石及其制品、陶粒与陶粒制品、空心膨胀珍珠岩及其制品、膨胀蛭石及其制品、陶粒与陶粒制品、空心氧化铝球及其制品氧化铝球及其制品微孔状微孔状天然天然硅藻土、沸石岩泉华、软木硅藻土、沸石岩泉华、软木人造人造加气混凝土、泡沫水泥、泡沫石膏、泡沫粘土、泡沫菱苦土、泡沫水加气混凝土、泡沫水泥、泡沫石膏、泡沫粘土、泡沫菱苦土、泡沫水玻璃、泡沫玻璃、泡沫塑料、微孔硅酸钙、微孔磷酸钙微孔碳酸钙玻璃、泡沫玻璃、泡沫塑料、微孔硅酸钙、微孔磷酸钙微孔碳酸钙层层 状状天然天然木板木板人造人造塑料板、吸热玻璃板

12、、铝膜、镀膜玻璃、中空玻璃蜂窝夹心板空腹门塑料板、吸热玻璃板、铝膜、镀膜玻璃、中空玻璃蜂窝夹心板空腹门窗窗第17页/共58页第十八页，共58页。大大类类类类 举举 例例加加工工型型破碎型破碎型风选石棉、浮石、炉渣、木渣等风选石棉、浮石、炉渣、木渣等烧胀型烧胀型膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒与陶砂等膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒与陶砂等烧结型烧结型粉煤灰陶粒、烧结氧化铝空心球砖粉煤灰陶粒、烧结氧化铝空心球砖烧失型烧失型硅藻土砖、泡沫粘土砖硅藻土砖、泡沫粘土砖胶结型胶结型水泥、石膏、水玻璃、沥青等胶结的各种膨胀珍珠岩和膨胀蛭石制品水泥、石膏、水玻璃、沥青等胶结的各种膨胀珍珠岩和膨胀蛭石制品分散型分散型泡沫

13、石棉泡沫石棉合合成成型型熔制型熔制型岩棉、矿棉、玻璃棉、硅酸铝棉、熔制型泡沫玻璃等岩棉、矿棉、玻璃棉、硅酸铝棉、熔制型泡沫玻璃等烧结型烧结型烧结型微孔玻璃烧结型微孔玻璃胶凝型胶凝型泡沫水泥、泡沫石膏、泡沫菱苦土、泡沫水玻璃、微孔铝酸钙、微孔硅酸钙、加泡沫水泥、泡沫石膏、泡沫菱苦土、泡沫水玻璃、微孔铝酸钙、微孔硅酸钙、加气混凝土等气混凝土等交联型交联型各种泡沫塑料各种泡沫塑料复复合合型型混合型混合型硅酸盐保温涂料、石棉硅钙板、炭化石灰板硅酸盐保温涂料、石棉硅钙板、炭化石灰板复层型复层型蜂窝夹心板、铝箔夹心板蜂窝夹心板、铝箔夹心板拼装型拼装型中空玻璃中空玻璃第18页/共58页第十九页，共58页。第

14、19页/共58页第二十页，共58页。化体随气泡的不断生成与长化体随气泡的不断生成与长大发生显著的体积膨胀。在大发生显著的体积膨胀。在气孔长大到一定程度但尚无气孔长大到一定程度但尚无合并之时迅速冷却，气泡将合并之时迅速冷却，气泡将保留保留(boli)于膨胀的珍珠岩于膨胀的珍珠岩颗粒内部，形成微孔构造。颗粒内部，形成微孔构造。第20页/共58页第二十一页，共58页。料粒制备料粒制备水分调整水分调整烧胀烧胀制品加工制品加工冷却冷却筛分筛分第21页/共58页第二十二页，共58页。等级等级堆积密度堆积密度（kg/m3）K0(倍倍)Ks (倍倍)Fe2O3+FeO用途用途803.5151.0生产优质膨胀珍

15、珠岩生产优质膨胀珍珠岩1502.582.0轻骨料轻骨料2502.03泡沫玻璃泡沫玻璃第22页/共58页第二十三页，共58页。化学成分化学成分 质量百分比质量百分比化学成分化学成分 质量百分比质量百分比SiO268.075.0MgO0.41.0TiO20.10.1CaO1.02.0Al2O39.014. 0Na2O2.55. 0Fe2O30.94.0K2O1.54.5FeO0.50.7P2O50.010.04MnO0.030.05H2O3.06.0珍珠岩的化学成分范围珍珠岩的化学成分范围(fnwi)(fnwi)第23页/共58页第二十四页，共58页。技术指标技术指标单位单位产品分类产品分类 堆积

16、密度堆积密度Kg/m38080150150 200粒粒 度度质量质量%粒径大于粒径大于2.5mm: 5%粒径小于粒径小于0.15mm: 8%粒径小于粒径小于0.15mm： 8%粒径小于粒径小于0.15mm： 8%导热系数导热系数W/m.K0.0520.0520.0640.064 0.076含水率含水率质量质量%222第24页/共58页第二十五页，共58页。后处理后处理配料配料搅拌搅拌压制成型压制成型成品成品固化处理固化处理 水泥膨胀珍珠岩制品典型水泥膨胀珍珠岩制品典型(dinxng)配方配方胶结剂品种胶结剂品种强度强度32.5MPa体积配合比体积配合比胶结剂胶结剂/膨胀珍珠岩膨胀珍珠岩水灰比水

17、灰比压缩比压缩比松散体积松散体积/制品体积制品体积硅酸盐硅酸盐水泥水泥1:101:142.11.61.8低钙铝酸盐低钙铝酸盐水泥水泥1:31:100.71.71.51.8高铝水泥高铝水泥1:81:101.71.62.0第25页/共58页第二十六页，共58页。 水泥基：配合料经干拌后加水搅拌成颜色均匀一致，无水泥基：配合料经干拌后加水搅拌成颜色均匀一致，无结团的半干料，经压机压制成型结团的半干料，经压机压制成型(chngxng)后，保湿养后，保湿养护护610天以上（或天以上（或8590蒸气养护蒸气养护612h），自然干燥），自然干燥即得产品。即得产品。 石膏基：无须保湿养护，采用半干法成型石膏基

18、：无须保湿养护，采用半干法成型(chngxng)直直接干燥而成。可在建筑工地随做随用，但耐水性不良，接干燥而成。可在建筑工地随做随用，但耐水性不良，主要用于室内。主要用于室内。第26页/共58页第二十七页，共58页。第27页/共58页第二十八页，共58页。膨胀珍珠岩制品膨胀珍珠岩制品胶结剂类型胶结剂类型表观密度表观密度kg/m3压压MPa导热系数导热系数W/m.K使用温度使用温度特特 点点水水 泥泥2504000.30.50.0580.087耐酸性较弱耐酸性较弱水玻璃水玻璃2003000.51.20.0480.074650耐酸性强，耐水性弱耐酸性强，耐水性弱磷酸盐磷酸盐2002500.51.0

19、0.0380.0451000耐热性强耐热性强乳化沥青乳化沥青3003500.30.50.070.0990吸水率低，耐水性强吸水率低，耐水性强硅酸盐硅酸盐3004500.30.50.070.12400绝热性能相对较差绝热性能相对较差碳酸盐碳酸盐2003500.30.80.0650.15650典型典型(di(dinxng)nxng)膨胀珍珠岩制品的物理力膨胀珍珠岩制品的物理力学性能学性能第28页/共58页第二十九页，共58页。 密度：散粒的堆积密度一般为密度：散粒的堆积密度一般为50150kg/m3，总孔，总孔隙率为隙率为90%98%。粒度为。粒度为0.10.8mm的颗粒具有的颗粒具有(jyu)最

20、小的堆积密度和最大的孔隙率。最小的堆积密度和最大的孔隙率。 导热系数：导热系数：堆积密度。当堆积密度。当0.10.8mm的颗粒含的颗粒含量在量在50%以上时，其以上时，其不会大于不会大于0.052W/m.K。在。在真空状态下，越细的颗粒，真空状态下，越细的颗粒， 越小。越小。第29页/共58页第三十页，共58页。第30页/共58页第三十一页，共58页。第31页/共58页第三十二页，共58页。第32页/共58页第三十三页，共58页。原原 料料作作 用用技术要求技术要求用用 量量备备 注注聚苯乙烯珠粒聚苯乙烯珠粒颗粒主体颗粒主体分子量分子量55000，挥发物挥发物0.5%100丁烷丁烷发泡剂发泡剂工业级工业级10水水自来水自来水160肥皂粉肥皂粉分散剂分散剂工业级工业级5过氧化二异丙苯过氧化二异丙苯增效剂增效剂工业级工业级0.82、6叔丁基对甲酚叔丁基对甲酚抗氧剂抗氧剂工业级工业级0.3二苯甲酮二苯甲酮紫外线吸收剂紫外线吸收剂工业级工业级0.2四溴乙烷四溴乙烷阻燃剂阻燃剂体积质量体积质量2.72.91.5生产自熄性泡沫生产自熄性泡沫塑料时加入塑料时加入第33页/共58页第三十四页