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绝热材料_图文_百度文库
时间: 2021-01-23 17:26     作者: 365竞猜

  土木工程材料学 第十章 绝热吸声材料 李庚英电线 汕头大学土木工程系 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 λ0.23W/m·K的材料称为绝热材料。 ? 影响材料导热系数的因素有: 金属材料>无机非金属材料>有机材料。 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。 隙间连通越多,导热系数越大。 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。 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。 常用无机绝热材料 ①多孔轻质类无机绝热材料 ②纤维状无机绝热材料 A. 矿物棉 B. 玻璃纤维 ③泡沫状无机绝热材料 A. 泡沫玻璃 B. 多孔混凝土 多孔轻质类无机绝热材料 ? 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。 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。 矿物棉 ? 岩棉和矿渣棉统称矿物棉,由熔融的岩石经喷 吹制成的纤维材料称为岩棉,由熔融矿渣经喷 吹制成的纤维材料称为矿渣棉。将矿物棉与有 机胶结剂结合可以制成矿棉板、毡、管壳等制 品,其堆积密度约为45~150kg/m3,导热系数 约为0.049~0.044W/m· K。由于低堆积密度的 矿棉内空气可发生对流而导热,因而,堆积密 度低的矿物棉导热系数反而略高。最高使用温 度约为600℃。矿棉也可制成粒状棉用作填充 材料,其缺点是吸水性大、弹性小。 B. 玻璃纤维 ? 玻璃纤维一般分为长纤维和短纤维。短纤维相 互纵横交错在一起,构成了多孔结构的玻璃棉, 常用于作绝热材料。玻璃棉堆积密度约45~ 150kg/m3,导热系数约为0.041~0.035W/m· K。 玻璃纤维制品的纤维直径对其导热系数有较大 影响,导热系数随纤维直径增大而增加。以玻 璃纤维为主要原料的保温隔热制品主要有:沥 青玻璃棉毡和酚醛玻璃棉板,以及各种玻璃毡、 玻璃毯等,通常用于房屋建筑的墙体保温层。 泡沫玻璃 ? 泡沫玻璃是用玻璃细粉和发泡剂(石灰石、碳化 钙和焦炭)经粉磨、混合、装模、煅烧(800℃左 右)而得到的多孔材料。泡沫玻璃导热系数小、 抗压强度高、抗冻性好、耐久性好,并且对水分、 水蒸汽和其它气体具有不渗透性,还容易进行机 械加工,可锯、钻、车及打钉等。表观密度为 150~200kg/m3的泡沫玻璃,其导热系数约为 0.042~0.048W/m· K,抗压强度达0.55~0.16MPa。 泡沫玻璃作为绝热材料在建筑上主要用于保温墙 体、地板、天花板及屋顶保温。可用于寒冷地区 建筑低层的建筑物。 多孔混凝土 多孔混凝土是指具有大量均匀分布、直 径小于2mm的封闭气孔的轻质混凝土, 主要有泡沫混凝土和加气混凝土。随着 表观密度减小,多孔混凝土的绝热效果 而增加,但强度下降。 常用有机绝热材料 ? ①泡沫塑料 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。 ? ②硬质泡沫橡胶 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。 绝热材料的结构特征 ? 绝热材料一般系轻质、疏松多孔的,且孔隙最 好不连通,可为松散颗粒或纤维状,欲获得此 类绝热材料,可从以下几方面着手: ①利用天然多孔或纤维状的材料为主要组 成材料,如软木、浮石、甘蔗板等; ②在材料中掺入加气剂或者泡沫剂以形成 多孔结构,如加气混凝土、泡沫塑料等; ③在材料中加入能被烧去或于高温下可分 解出气体而形成多孔的材料,如多孔套陶瓷; ④材料本身在高温下自行膨胀为多孔结构, 如膨胀珍珠岩、膨胀蛭石。 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 ? 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。 隔声材料 吸声材料及其结构 ? ①多孔吸声材料 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 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。

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