《绝热材料》PPT课件.ppt

1、第十二章隔热材料和吸音材料在建筑中，控制室内热流出的材料称为保温材料，习惯于室外的热量不能进入室内的材料称为隔热材料。 保温绝热材料统称为绝热材料。 基本概念(1)导热性：指材料传热的能力。 (2)导热系数：表示材料导热能力的指标。 意思：在稳定的传热条件下，当材料层的单位厚度温差为1时，在1s内通过1m2表面积的热。 材料的热传导率越大，热传导性能越好。 工序上热传导率为0.23w/(mK )的材料称为绝热材料，绝热材料的种类和使用点绝热材料根据它们的化学组成可以分为无机绝热材料和有机绝热材料。 1 .常用无机绝热材料(1)多孔质轻量系无机绝热材料(2)纤维状无机绝热材料(1)矿物棉2 )玻

2、璃纤维(3)发泡状无机绝热材料1 )发泡玻璃2 )多孔质混凝土2 .常用有机绝热材料(1)发泡塑料2材料的热传导率受()材料的性质的影响不同材料的热导率不同，一般来说，热导率的值是金属最大，非金属次大，液体小，气体小。 相同材料的内部结构不同，热传导率也大不相同。 一般的晶体结构是最大的，仅次于微晶结构，玻璃体结构是最小的。 但是，对于多孔质的绝热材料来说，因为气孔率高，所以气体(空气)对热传导率的影响主要起作用，但是固体部分的结构无论是结晶状态还是玻璃状态都不怎么影响。 ()表观密度和空隙的特征。 由于材料中固体物质的热传导能力远大于空气，所以表观密度小的材料，由于其孔隙率大，所以热传导率小

3、。 在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸越大热传导率越大，相互连通的空隙的热传导性比封闭空隙高。 对于表观密度小的材料，特别是超细玻璃纤维等纤维状材料，当表观密度低于某一界限值时，热传导率反而变大。 这是因为空隙变大，相互连通的空隙变大，对流作用变强。 因此，这种材料存在着在该表观密度下热传导率最小的最佳表观密度。 湿度。 材料受到吸湿湿气时，其热传导率增大，在多孔材料中最为显着。 这是因为，材料的细孔中有水分(含有水蒸气)时，细孔中的蒸气扩散和水分子的热传导发挥主要的传热作用，水为0.58 ()，比空气的=0.029 ()大20倍左右。 当空隙中的水变成冰时，冰的=2.33 ()，结果，材料的热传

4、导率变得更大。 因此，绝热材料在应用时必须注意防水避潮。 ()温度。 这是因为材料的热传导率随温度的上升而增加，温度上升时，材料固体分子的热运动加强，同时材料空隙中的空气热传导与孔壁间的辐射作用也增加。 然而，这种影响在温度处于50范围内时不显着，只能考虑温度对处于高温或负温度的材料的影响。 ()热流方向。 对于各向异性材料，例如木材等纤维质材料，热流平行于纤维方向时，热流受到的阻力小，热流垂直于纤维方向时，受到的阻力大。 建筑上常用的保温材料1 .纤维状保温绝热材料()石棉及其制品。 石棉是天然矿物纤维，主要化学成分是含水硅酸镁，具有耐火、耐热、耐酸碱、绝热、防腐、隔音及绝缘等特性。 经常制

5、作石棉粉、石棉纸板、石棉毡等产品，用于建筑工程高性能保温和防火罩等。 (2)矿棉及其制品。 矿棉一般包括矿渣棉和岩棉。 钢渣棉使用的原料有高炉硬渣、铜渣等，加入调整原料(钙质和硅质原料)。岩棉的主要原料是天然岩石(白云石、花岗岩、玄武岩等)。 将上述原料熔融后，利用吹塑法或离心法制作细纤维。 矿棉具有轻量、不燃、绝热和电绝缘等性能，且原料来源广泛，成本低。 可以是矿棉板、矿棉毡及壳管等。 可用作建筑墙、屋顶、天花板等的保温和吸音材料、热管的保温材料。 玻璃棉及其制品。 玻璃棉是使玻璃原料或碎玻璃熔融的纤维状材料，有短棉和超微细棉两种。 ()植物纤维复合板。 以植物纤维为主要材料加入了水泥和填料

6、。 例如，木丝板是用木材的下脚料制作木丝，加入硅酸钠溶液和普通的硅酸盐水泥混合，成形、冷压、养护、干燥制作而成。 甘蔗板是以蔗糖为原料，经蒸、加压、干燥等工序制成的轻质、吸音、保温材料。 2、散粒状保温隔热材料(1)膨胀蛭石及其制品。 蛭石是一种天然矿物，在8501000C下燃烧，体积急剧膨胀(可膨胀20倍)，成为稀疏粒子，其沉积密度为80200kgm3，热传导率为0.0460.07W/(mK )，填充墙、地板和平屋顶使用。 可在10001100中使用。 膨胀蛭石配合水泥、水玻璃等凝胶化材料，也可以制作炼瓦、板、管壳等用于围护结构和管道保温。 膨胀珍珠岩及其制品。 膨胀珍珠岩是以天然珍珠岩、黑

7、耀岩或松脂岩为原料，烧成体积急剧膨胀(约20倍)而得到的蜂窝状白色或灰白色的疏粒材料。 堆积密度为40300kgm3、=0.0250.048 ()、耐热800 C，是一种高性能保温保冷填充材料。 膨胀珍珠岩制品是以膨胀珍珠岩为骨料，配合适量的凝胶材料，经过拌和、成形、养护(或者干燥、烧成)后制成的两块板、砖、管等制品。 3、多孔性保温绝热材料() 微孔硅酸钙制品。 微孔硅酸钙制品是经过对粉状二氧化硅材料(硅藻土)、石灰、纤维强化材料及水等进行搅拌、成形、蒸腾处理及干燥等工序而制成的。 用于围护结构和管道保温。 泡沫玻璃。 使用玻璃碎片加入发泡剂(石灰石或碳化钙)，粉碎、混合、塑模，用800烧成

8、后，制成含有大量封闭气泡(直径0.15mm )的产品。 具有热传导率小、抗压强度和抗冻性高、耐久性好等特点，易锯切、钻头等机械加工，是高级保温材料，常用于冰箱隔热。 () 多孔混凝土和轻骨料混凝土。 (4)泡沫塑料。 泡沫塑料是以合成树脂为基础，加入一定量的发泡剂、催化剂、稳定剂等辅助材料加热发泡而成的轻量保温防振材料。 目前我国生产的是聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯及尿素树脂等泡沫塑料。 4、其他保温隔热材料()软板。 软木也叫塞木。 软板是以坐皮、樫皮或黄菠萝树皮为原料，破碎后与皮胶溶液拌和，加压成形，在80个干燥室干燥一昼夜而制成的。 软板具有外观密度小、导热性低、耐张性和防腐性能高等特点。

9、 (2)蜂窝板。 蜂窝板是两块薄板，是牢固粘接在厚蜂窝状芯材两面的板材，也被称为蜂窝夹层结构。 蜂窝状芯材是用浸渍了合成树脂(苯酚、聚酯等)的牛皮纸、玻璃布、铝片等，对六边形的空腹(蜂窝状)的芯材整体进行加工并粘接合成而成。 常用的面板有浸渍树脂的牛皮纸、玻璃布或不浸渍树脂的胶合板、纤维板、石膏板等。 玻璃板必须用适当的粘合剂与芯材牢固地粘合，才能显示出蜂窝板的优良特性，即比强度大、热传导性低、抗震性好等多种功能。 5 .与隔热材料相关的概念隔热材料应阻碍室外热的传递，减小外气温度变动对内表面温度的影响。材料绝热性能的优劣不仅与材料的热传导率有关，还与导温系数、蓄热系数有关。 在建筑中，围护结

10、构隔热设定修改时，除采用隔热材料外，还可采取其他措施发挥隔热效果。 例如，在外面制作浅色的精加工、浅色的涂抹、浅色的涂层、浅色的瓷砖等。 窗采用绝热膜设定通风层(通风屋顶、通风墙等)。 采用多排孔的混凝土或轻骨料混凝土空心砌块墙体。 采用蓄水屋顶、有土和无土植被屋顶、墙面垂直绿化等。 吸音材料1 .材料吸音的原理和技术指标音是由物体的振动产生的，它使相邻的空气振动形成声波，在空气介质中向周围传播。 声波到达材料的表面时，一部分反射，另一部分穿过材料，其雄辩的部分传递到材料，在材料的空隙中引起空气分子和孔壁的摩擦和粘性阻力，在此期间相当的一部分声能被转换为热能吸收。 这些吸收的能量()(包括部分

11、透射材料的声能)与传递到材料的总声能(E0)之比是评价材料吸声性能好坏的主要指标，称为吸声系数()，用公式表示(P191 )，吸声系数与声音的频率和声音的入射方向有关。 因此，应该指出的是，吸音系数由声音从各个方向入射的吸收平均值来表示，是哪个频率的吸收。 通常采用常用规定的6个频率： 125、250、500、1000、2000、4000 Hz。 什么材料都可以吸收声音，但是吸收的程度有很大差异。 通常，将相对于上述6个频率的平均吸音系数大于0.2的材料作为吸音材料。 吸音材料多为疏多孔质的材料，如矿渣棉、毛毯等，其吸音机制为声波进入材料的空隙，空隙为内部相互贯通的开口孔，受到空气分子的摩擦和

12、粘性阻力，使细纤维机械振动，将声能转化为热能。 这种多孔性吸音件的吸音系数从低频向高频逐渐增大，因此高频和中频的声音吸收效果高。 2 .影响多孔材料吸音性能的因素()材料的表观密度。 同样的多孔质材料(例如超细玻璃纤维)，如果表观密度变大(即空隙率变小)，则对低频的吸音效果变高，对高频的吸音效果变低。 ()材料的厚度。 多孔质材料的厚度增厚，可以提高对低频的吸音效果，但对高频的影响不大。 ()材料的空隙特性。 空隙越多越细小，吸音效果越高。 空隙太大效果不好。 如果材料中的大部分空隙是单独封闭的气泡(例如氯乙烯泡沫)，由于声波进不去，从吸音机理方面来看，不是多孔性吸音材料。 在多孔质材料的表面

13、涂抹涂料和材料吸湿的话，材料的空隙被水分和涂料堵塞，吸音效果也大幅度降低。 3、建筑常用吸音材料及安装方法建筑工程常用的吸音材料为石膏砂浆(水泥、玻璃纤维)、石膏砂浆(水泥、石棉)、水泥膨胀珍珠岩板、矿渣棉、沥青渣棉毡、玻璃棉、玻璃棉、发泡玻璃等多孔吸音材料常用的吸音结构形式为薄板共振吸音结构和穿孔板吸音结构。 薄板共振吸音构造是在靠近墙壁的木主干边上紧固薄板，薄板和板后的空气层构成薄板共振吸音构造。 穿孔板的吸音构造以穿孔的胶合板、纤维板、金属板或石膏板等作为构造主体，由与板后面的壁面之间的空气层(有时能够向空气层填充多孔质材料)构成吸音构造。 该结构吸音频带宽，对中频吸音能力最强。关于隔音

14、材料的概念，必须指出吸音性能好的材料不能简单地作为隔音材料使用。 人们想要阻断的声音根据传播的路径分为空气音(由空气的振动引起)和固体音(由固体的碰撞和振动引起)两种。 对于隔开空气的声音，根据音响中的“质量规律”，墙壁和板的声音的大小主要依赖于其单位面积的质量，质量越大，越难以振动、隔音效果越好，所以与此相对，必须选择密集且重的材料(粘土砖、钢板、钢筋混凝土等)作为隔音材料隔离固体声音最有效的措施是采用在墙与承重梁之间、房屋框架与隔墙与地板之间加入弹性垫片如毛毡、软木、橡胶等材料，或在地板上加入弹性地毯的不连续结构处理。 例1 :什么是绝热材料？ 工程上对隔热材料有什么要求？ /材料绝热的基

15、本原理是什么？ /绝热材料为什么总是那么轻？ 为什么使用时请注意防潮。 例4 :试制材料的吸音性能及其表示方法什么是吸音材料？ 例5 :简单叙述吸音材料的基本特征吗？ 例6 :试制了多孔质材料、穿孔材料及薄板共振构造的吸音原理。 随着材料的表观密度和厚度的增加，材料的吸音性能会有怎样的变化例7 :吸音材料和绝热材料在构造特征上有什么样的差异发泡玻璃是强度高的多孔质构造材料，但为什么不能作为吸音材料使用例8 :试制了隔断空气传递音和固体碰撞传递音的处理原则？ 工程上对隔热材料有什么要求？ 解：绝热材料是指热传导率()的值必须在0.23W(mK )以下的绝热保温效果高的建筑材料。 在工程上，首先要

16、求绝热材料具有低的热传导率。 其次，绝热材料要求重量轻，表观密度在600kgm3以下。 同时满足运输、施工中的强度要求(抗压强度超过0.3MPa )。 另外，要求材料吸湿性小或者容易防水，保温性显着降低。 材料的热传导率请以相对湿度为条件，在材料达到平衡含水状态的状态下进行测量。 工程要求材料施工方便，成本低廉，具有较高的技术经济效益。 例2 :材料绝热的基本原理是什么？ 解：热本质上是由构成物质的分子、原子和电子等在物质内部的移动、旋转和振动产生的能量。 在任何一种介质中，当存在温度差时，都会发生热传递现象，热能从温度高的部分传递到温度低的部分。 不同建筑材料的保温隔热性能不同，主要体现在材

17、料的热传导率上，热传导率越小，保温性能越好。 传热的基本方式有热传导、热对流、热辐射3种。 一般来说，3种传热方式总是共存，但绝热性能好的材料多为多孔质，材料的空隙内有空气，发挥辐射和对流的作用，但与热传导相比，热辐射和对流所占的比例小，因此在建筑热工修订计算时通常不予考虑。 例3 :绝热材料为什么总是那么轻？ 为什么使用时请注意防潮。 解：由于材料中固体物质的热传导能力远大于空气的热传导能力，一般轻质材料表观密度小，热传导率也小。 所以绝热材料总是很轻。 材料吸湿受湿后，其热传导率变大。 这是因为材料的空隙中有水分(含水蒸气)时，空隙中的蒸气扩散和水分子的热传导发挥主要的传热作用，水为0.58 ()，比空气的=0.029 ()大20倍左右。 当空隙中的水变成冰时，冰的=2.33 ()，结果，材料的热传导率变得更大。 因此，绝热材料在应用时必须注意防水避潮。 例4 :什么是材料的吸音性能及其表示方法的吸音材料？ 吸音性能是指材料能够吸收空气传递来的声波能量的性质。 用吸音系数()表示。吸声系数是这些吸收的能量()(包括部分透射材料的声能)与传递到材料的总声能(E0)之比，(P191 )常用规定的6个频率： 125、250、500、1000、2000，式表示的平均吸声系数大于0.2 吸音系数与声音的频率和声音的入射方向有关。 因此，应该指出的是，吸音