《建筑材料》课件-绝热材料与吸声材料

建筑材料绝热材料与吸声材料绝热材料1、绝热材料的基本原理和要求2、绝热材料的基本性能及影响因素3、常用的绝热材料绝热材料是指用于建筑围护或热工设备阻抗热流传递的材料或者材料复合体，既包括保温材料也包括保冷材料，起保温、隔热作用。绝热材料一方面满足了建筑空间或热工设备的热环境，另一方面在建筑中合理地采用绝热材料能提高建筑物的使用性能，减少热损失，节约能源，降低造价。绝热材料主要用于墙体及屋顶、热工设备及管道、冷藏设备及冷藏库等工程或冬季施工等。

1、绝热材料的基本原理和要求材料绝热的基本原理：在任何介质中，当存在着温度差时，就会产生热的传递现象，热能将由温度较高的部分传递至温度较低的部分。不同的建筑材料具有不同的保温隔热性能，主要体现在材料的导热系数上，导热系数愈小，保温性能愈好。传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。一般来说，三种传热方式总是共存的，但因绝热性能良好的材料常是多孔的，虽然在材料的孔隙内有着空气，起着辐射和对流作用，但与热传导相比，热辐射和对流所占的比例很小，故在建筑热工计算时通常不予考虑。绝热材料有以下要求：

导热性低[导热系数不大于0.23W/（m·K）]、表观密度小（不大于600kg/m3

）、有一定的强度（块状材料抗压强度大于0.3MPa）。找着去。导热系数是绝热材料最重要、最基本的热物理指标。

2、绝热材料的基本性能及影响因素（1）绝热材料的基本性能：1）导热系数。导热系数值越小，说明该材料越不易导热，绝热效果越好。2）温度稳定性。温度对各类绝热材料导热系数均有直接影响，温度提高，材料导热系数上升。材料在受热作用下保持其原有性能不变的能力，称为绝热材料的温度稳定性，通常用其不致丧失绝热性能的极限温度来表示。3）吸湿性。绝热材料多孔结构，容易吸湿，其有效导热系数明显升高。故在实际使用时，需在材料表层加防水层或隔气层。4）强度。由于绝热材料含有大量孔隙，故其强度一般不大，因此在围护结构中，经常把绝热材料层与承重结构材料层复合使用。（2）材料绝热性能的影响因素：1）材料的性质。不同材料的导热系数不同。一般说来，金属导热系数值最大，非金属次之，液体较小。对于同一种材料，内部结构不同导热系数也差别很大。结晶结构的最大，微晶体结构的次之，玻璃体结构的最小。2）表观密度与孔隙特征。材料中由于固体物质的导热能力比空气大得多，故表观密度小的材料，因其孔隙率大，导热系数小。在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸越大，导热系数越大；互相连通孔隙比封闭孔隙导热性高。3）湿度。材料吸湿受潮后，其导热系数增大。这是因为水的导热系数比空气的导热系数大。如果孔隙中的水结成了冰，冰的导热系数更大，其结果使材料的导热系数进一步增大。因此绝热材料在使用过程中必须注意防水防潮。4）温度。材料的导热系数随温度的升高而增大。但这种影响，当温度在0～50℃范围内时并不显著，只有对处于高温或负温下的材料，才要考虑温度的影响。5）热流方向。对于各向异性的材料，如木材等，当热流平行于纤维方向时，受到阻力较小；而垂直于纤维方向时，受到的阻力较大。对于常用绝热材料，上述各项因素中以表观密度和湿度的影响最大。

3、常用的绝热材料常用的绝热材料，按其成分可分为有机和无机两大类。（1）无机绝热材料：是用呈松散状、纤维状或多孔状的矿物质原料，加工成板、卷材或套管等形成的制品。有无机多孔类、无机散粒状类和无机纤维状类。无机多孔类绝热材料有硅藻土、微孔硅酸钙、泡沫玻璃、加气混凝土、泡沫混凝土等。无机散粒状类绝热材料有膨胀蛭石和膨胀珍珠岩。无机纤维状类绝热材料有玻璃棉、矿棉、石棉制成的板状或筒状制品。由于具有绝热、不燃、吸音、耐久、便宜、施工简便等优点，而广泛用于住宅建筑和热工设备的保温。（2）有机绝热材料：是用如各种树脂、软木、木丝、刨花等有机原料制成。主要有泡沫塑料、植物纤维板、绝热涂料等。如新型太空反射绝热涂料，其导热系数仅为0.030W/（m·K），集高效、薄层、隔热、节能、装饰、防水于一体，一般可使屋面温度最高降低20℃，室内温度降低5～10℃，热反射率可达89%，是一种优秀的新型绝热材料。一般来说，无机绝热材料的表观密度大，不易腐蚀，耐高温；而有机绝热材料吸湿性大、不耐久、不耐高温，只能用于低温绝热。绝热材料与吸声材料吸声材料1、吸声材料的作用机理、基本要求2、影响吸声材料吸声效果的因素3、常用吸声材料为了降低室内的混响时间，消除来回反射的那部分噪声，从而达到降低噪声效果的材料，称为吸声材料。吸声材料多为蓬松状材料，它的穿孔透气设计使它具有很好的吸声性能，吸声材料在音乐厅、影剧院、录音室、演播厅、监听室、会议室等公众场所中大量使用，从而改善声波在室内传播的质量，获得良好的音响效果。

1、吸声材料的作用机理、基本要求（1）吸声材料的作用机理声音起源于物体的振动，正在发生的振动体就是声源。声源的振动迫使邻近的空气跟着振动而形成声波，并在空气介质中向四周传播。吸声材料的机理是：声音在传播的过程中，当遇到材料表面时，材料内部有大量微小的连通的孔隙，声音沿着这些孔隙可以深入材料内部，与材料发生摩擦作用，将声能转化为热能，从而达到吸声的目的。通常，松软粗糙、具有内外贯穿微孔的多孔材料，吸声能力好，但反射性能差，如微孔板、泡沫塑料、矿棉等；结构紧密且坚硬光滑的材料吸声性能差，反射能力强，如混凝土、大理石、水泥粉刷墙面等。（2）吸声材料的基本要求：吸声系数、声波的入射方向和频率评定材料吸声性能优劣的主要指标称为吸声系数α，即α=E/E0，表示吸声系数等于一定面积上被材料吸收的声能（E）与全部入射声能（E0）之比。吸声系数α介于0与1之间，是度量材料吸声性能的重要指标。吸声系数数值越大，材料的吸声效果越好。吸声系数与声音的频率及声音的入射方向有关。同一材料对高、中、低不同频率声波的吸声系数可以有很大差别，故不能按一个频率的吸声系数来评定材料的吸声性能。因此吸声系数用声音从各方向入射的吸收平均值表示，并应指出是对哪一频率的吸收。通常采用常用规定的六个频率：125、250、500、1000、2000、4000Hz。任何材料都具有或多或少的吸声能力，只是吸收程度有很大的不同。通常吸声材料是指对上述六个频率的平均吸声系数大于0.2的材料。吸声材料大多为疏松多孔的材料，如矿渣棉、毯子等，这类多孔性吸声材料对高频和中频的声音吸收效果较好。

2、影响吸声材料吸声效果的因素（１）材料的表观密度

多孔材料的孔隙率减小时，其表观密度增大，可提高对低频声波的吸声效果，而对高频的吸声效果则有所降低。（２）材料的厚度

增加多孔材料的厚度，可提高对低频的吸声效果，而对高频则没有多大的影响。（３）材料的孔隙特征

孔隙越多越细小，吸声效果越好。如果孔隙太大，则效果就差。如果材料中的孔隙大部分为独立且封闭的气泡，则因声波不能进入，从吸声机理上来讲，就不属多孔性吸声材料。当多孔材料表面涂刷油漆或材料吸湿时，则因材料的孔隙被水分或涂料所堵塞，其吸声效果亦将大大降低。

3、常用吸声材料（1）多孔吸声材料

常用的多孔吸声材料有：木丝板、纤维板、玻璃棉、矿棉、珍珠岩砌块、泡沫混凝土、泡沫塑料等。（2）薄板振动吸声结构

常用的材料有：胶合板、薄木板、硬质纤维板、石滑板、石棉水泥板、金属板等。将其周边固定在墙或顶棚的龙骨上，并在背后保留一定的空气层，即构成薄板振动吸声结构。（3）共振吸声结构

共振吸声结构的形状为一封闭的较大空腔，有一较小的开口。受外力激荡时，空腔内的空气会按一定的共振频率振动，此时开口颈部的空气分子在声波作用下象活塞一样往复运动，因摩擦而消耗声能，起到吸声作用。（4）穿孔板纽合共振吸声结构

这种结构是用穿孔的胶合板、硬质纤维板、石膏板、石棉水泥板、铝合金板、薄钢板等，将周边固定在龙骨上，并在背后设置空气层而构成。（5）悬挂空间吸声体

将吸声材料制成平板形、球形、圆锥形、棱锥形等多种形式，悬挂在顶棚上，即构成悬挂空间吸声体。（6）帘幕吸声体

将具有透气性能的纺织品，安装在离墙面或窗面一定距离处，背后设置空气层。必须指出：吸声性能好的材料，不能简单地就把它们作为隔声材料来使用。人们要隔绝的声音按着传播的途径可分为空气声（由于空气的振动）和固体声（由于固体的撞击或振动）两种。对隔空气声，根据声学中的“质量定律”，墙或板传声的大小，主要取决于其单位面积质量，质量越大，越不易振动，则隔声效果越好，故对此必须选用密实、沉重的材料（如粘土砖、钢板、钢筋混凝土）作为隔声材料。对隔固体声最有效的措施是采用不连续的结构处理，即在墙壁和承重梁之间、房屋的框架和隔墙及楼板之间加弹性衬垫，如毛