土木工程材料 第八章 其他建筑材料及功能材料(二)

第八章其他建筑材料与功能材料(二)土木工程材料——8.3建筑功能材料建筑防水堵水材料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.堵水材料除具备防水功能外，还需满足带水操作的施工要求。防水材料的分类与组成建筑防水材料依据其外观形态可分为防水卷材、防水涂料、密封材料和刚性防水材料四大系列。此外，建筑防水材料还可根据其受外力作用的变形特性分为柔性和刚性两类。柔性防水材料是指具有一定柔韧性和较大延伸率的防水材料，如防水卷材、有机涂料，它们构成柔性防水层。刚性防水材料是指采用较高强度和无延伸能力的防水材料，如防水砂浆、防水混凝土等，它们构成刚性防水层。防水卷材：建筑工程防水材料的主要品种之一，目前我国防水卷材是使用量最大的防水材料。其主要指标有：耐水性、温度稳定性、机械强度、延伸性、柔韧性、大气稳定性。目前的防水卷材主要包括沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材等三大类。防水材料的性能与选用防水涂料：在硬化前呈粘稠状液态，经涂布固化后能形成无接缝的防水涂膜。不仅能在水平面上，而且能在立面、阴阳面及各种复杂表面进行防水施工，并形成无接缝的完整的防水、防潮的防水膜。按液态组分和成分性质分类，可分为溶剂型、水乳型和反应型三大类。防水涂料广泛适用于工业与民用建筑的屋面防水工程、地下室防水工程和地面防潮、防渗等。防水涂料建筑密封材料：是能承受位移嵌人建筑接缝中起气密或水密作用的定形和不定形的材料。它既起到防水作用，又起到防尘、隔汽与隔声作用。刚性防水材料：是一种既能防水又兼作承重、围护结构的多功能材料。其耐久性好、不燃、无毒、无味。建筑堵水材料的种类与用途建筑堵水材料主要用于房屋建筑、构筑物、水土建筑等在有水或潮湿环境下的防水堵漏。故需满足带水操作的施工要求。按施工方式，建筑堵漏止水材料分为灌浆材料、柔性嵌缝材料、刚性止水材料及刚性抹面材料。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。绝热材料的性能要求

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λ<0.23W/m·K的材料称为绝热材料。影响材料导热系数的因素材料组成：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。微观结构：相同组成的材料，结晶结构的导热系数最大，微晶结构次之，玻璃体结构最小，如水淬矿渣就是一种较好的绝热材料。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。含水率：由于水的导热系数λ=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λ=2.33W/m·K，）则导热能力更大。绝热材料除应具有较小的导热系数外，还应具有适宜的或一定的强度、抗冻性、耐水性、防火性、耐热性和耐低温性、耐腐蚀性，有时还需具有较小的吸湿性或吸水性等。室内外之间的热交换除了通过材料的传导传热方式外，辐射传热也是一种重要的传热方式，铝箔等金属薄膜，由于具有很强的反射能力，具有隔绝辐射传热的作用，因而也是理想的绝热材料。绝热材料的种类及使用要点绝热材料按照它们的化学组成可以分为无机绝热材料和有机绝热材料。常用无机绝热材料有多孔轻质类无机绝热材料、纤维状无机绝热材料和泡沫状无机绝热材料；常用有机绝热材料有泡沫塑料和硬质泡沫橡胶。蛭石是一种有代表性的多孔轻质类无机绝热材料，它主要含复杂的镁、铁含水铝硅酸盐矿物，由云母类矿物经风化而成，具有层状结构。将天然蛭石经破碎、预热后快速通过煅烧带可使蛭石膨胀20～30倍。膨胀蛭石的导热系数约为0.046～0.070W/m·K，可在1000℃的高温下使用。主要用于建筑夹层，但需注意防潮。

膨胀蛭石也可用水泥、水玻璃等胶结材胶结成板，用作板壁绝热，但导热系数值比松散状要大，一般为0.08～0.10W/m·K。主要分布在新疆。岩棉和矿渣棉（纤维状）玻璃纤维泡沫玻璃多孔混凝土⑴泡沫塑料

泡沫塑料是以各种树脂为基料，加入各种辅助料经加热发泡制得的轻质保温材料。泡沫塑料目前广泛用作建筑上的保温隔音材料，其表观密度很小，隔热性能好，加工使用方便。常用的泡沫塑料有聚苯乙烯泡沫塑料、脲醛泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、泡沫酚醛塑料等。

⑵硬质泡沫橡胶

硬质泡沫橡胶用化学发泡法制成。特点是导热系数小而强度大。硬质泡沫橡胶的表观密度在0.064～0.12g/cm3之间。表观密度越小，保温性能越好，但强度越低。硬质泡沫橡胶的抗碱和盐的侵蚀能力较强，但强的无机酸及有机酸对它有侵蚀作用。它不溶于醇等弱溶剂，但易被某些强有机溶剂软化溶解。硬质泡沫橡胶为热塑性材料，耐热性不好，在65℃左右开始软化。硬质泡沫橡胶有良好的低温性能，低温下强度较高且较好的体积稳定性，可用于冷冻库。有机类绝热材料吸声与隔声材料吸声材料

(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。(2)吸声材料及其结构

吸声材料和吸声结构的种类很多，按其材料结构状况可分为多孔吸声材料、共振吸声结构和其它吸声结构三大类。

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。多孔吸收材料易于吸湿，安装时应考虑胀缩的影响。(1)多孔吸声材料

多孔吸声材料，包括纤维状、颗粒状和泡沫状，其对低频声的吸收比较差；多孔吸声材料的构造特征是：材料从表到里具有大量内外连通的微小间隙和连续气泡，有一定的通气性。这些结构特征和隔热材料的结构特征有区别，隔热材料要求的是封闭的微孔。多孔吸声材料是普遍应用的吸声材料，其中包括各种纤维材料：玻璃棉、超细玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维，棉、毛、麻、棕丝、草质或木质纤维等有机纤维。纤维材料有的直接以松散状使用，有时可用粘着剂制成毡片或板材，如玻璃棉毡、岩棉板、草纸板、木丝板、软质纤维板等等。微孔吸声砖等也属于多孔吸声材料。泡沫塑料，如果其中的孔隙相互连通并通向外表，可作为多孔吸声材料。

(2)共振吸声结构

其中包括单个共振器、穿孔板共振吸声结构、博板共振吸声结构，常采用共振吸声原理来解决低频声的吸收。其装饰性强并有足够的强度，故在建筑物中使用比较广泛。

(3)其它吸声结构

空间吸声体：它是共振吸声结构和多孔吸声材料的结合，可预先制作，可根据不同的使用场合和条件，因地制宜地设计成各种形式，同时具吸声及艺术效果。

强吸声结构：常用于消声室等特殊场合。

有代表性地还有吸声尖劈等。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，这和吸声材料是一致的；而空气声的隔绝主要是反射，因此必须选择密实、沉重的如粘土砖、钢板等作为隔声材料。对于隔绝固体声音最有效的措施是采用不连续结构处理。即在墙壁和承重梁之间，房屋的框架和墙壁及楼板之间加弹性衬垫，这些衬垫的材料大多可以采用上述的吸声材料，如毛毡、软木等。将固体声转换成空气声后而被吸声材料吸收。高架路的降噪音近年，一些城市建设了环市高架路，在方便了交通的同时，却产生了沿线噪音污染的问题，为此必须采用相应的降噪音措施，以减少机动车对附近居民的干扰，图为其中一种降低噪音的设施。该板表面无孔，请讨论此板的作用。讨论：车辆噪音的隔声属空气声隔绝。构成隔声结构的材料大致分为三类：①密实板，如钢板、混凝土板；②多孔板，如玻璃棉、泡沫塑料；③减振板，如阻尼板等。该隔声板属于减振板隔声。广州地铁坑口车站为地面站，一层为站台，二层为站厅。站厅顶部为纵向水平设置的半圆形拱顶，长84米，拱跨27.5米。离地面最高点10米，最低点4.2米，钢筋混凝土结构。在未作声学处理前该厅严重的声缺陷是低频声的多次回声现象。发一次信号枪，枪声就象轰隆的雷声，经久才停。声学工程完成以后声环境大大改善，经电声广播试验后，主观听音效果达到听清是分散式小功率扬声器播音。总之，声学材料需根据其所用的结构、环境选用。吸声材料工程应用该声学工程采用了以下几种吸声材料（结构形貌如图1-4所示）：

(1)阻燃轻质吸声材料：该材料是由天然植物纤维素，如碎纸、废棉絮等经防火和防尘处理，其吸声保温性能接近玻璃棉。现场喷粘或成品铺装而成。

(2)矿棉吸声板：矿棉吸声板是以矿渣棉为主要原料，加入适量胶粘剂、防尘剂和憎水剂经加压成型、烘干、固化、切割、贴面等工序而成。具有保温、吸声、抗震、不燃等特性。

(3)穿孔铝合金板和穿孔FC板：经钻孔处理后的材料，因增加了材料暴露在声波中的面积，即增加了有效吸声表面面积，同时使声波易进入材料深处，因此提高了材料的吸声性能。在穿孔板后面贴附玻璃棉更增强了吸声效果。1234建筑装饰材料建筑玻璃建筑陶瓷建筑涂料其他建筑装饰材料建筑功能材料的新发展建筑功能材料发展迅速，且在三方面有较大的发展：一是注重环境协调性，注重健康、环保；二是复合多功能；三是智能化。绿色建筑功能材料

绿色建材又称生态建材、环保建材等，其本质内涵是相通的，即采用清洁生产技术，少用天然资源和能源，大量使用工农业或城市废弃物生产无毒害、无污染、达生命周期后可回收再利用，有利于环境保护和人体健康的建筑材料。

在当前的科学技术和社会生产力条件下，已经可以利用各类工业废渣生产水泥、砌块、装饰砖和装饰混凝土等；利用废弃的泡沫塑料生产保温墙体材料；利用无机抗菌剂生产各种抗菌涂料和建筑陶瓷等各种新型绿色功能建筑材料。复合多功能建材

复合多功能建材是指材料在满足某一主要的建筑功能的基础上，附加了其它使用功能的建筑材料。例如抗菌自洁涂料，它既能满足一般建筑涂料对建筑主体结构材料的保护和装饰墙面的作用，同时又具有抵抗细菌的生长和自动清洁墙面的附加