第11章保温隔热和吸声材料.ppt

第十一章 保温隔热材料和吸声材料  土木工程材料 保温、隔热材料统称为绝热材料。 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。 基本概念： 11.1 绝热材料的作用和基本要求 一．绝热材料的作用和基本要求 1．绝热材料的作用 绝热材料对热流具有显著的阻抗作用，这一特性决定了绝热材料常用于屋面、墙体、地面、管道等的隔热与保温。以减少建筑物的采暖和空调能耗(据统计，绝热良好的建筑，其能源消耗可节省25％～50％)。保持室内的温度适宜于人的工作学习和生活。 2．绝热材料的基本要求 建筑构造上使用的绝热材料一般要求其热导率不大于0.15w／(m·K)；体积密度不大于500kg／m2；硬质成型制品的抗压强度不小于0.3MPa；线膨胀系数一般小于2％。绝热材料除满足上述技术要求外，其透气性，热稳定性、化学性能、高温性能等也必须满足要求。 3．绝热材料的选择 ① 绝热性能好(热导率要小)，蓄热损失小(比热容小)； ② 化学稳定性能好；（在使用温度范围内不会发生分解、挥发和其他化学反应，并耐化学腐蚀） ③ 热稳定性能好；（使用温度范围宽，热收缩率小，不会发生析晶、相变。抗热振性好） ④ 吸湿、吸水率小；（因水的导热能力比空气大24倍，且吸水后强度降低） ⑤ 有一定的强度；（通常抗压强度要求大于0.4MPa ） ⑥ 耐久性好；（耐老化时间一般不少于7年） ⑦ 安全性好；（无毒、无味．井具有耐燃、阻燃、自熄能力） ⑧ 工艺性好；（易制成各种形状制品．便于施工） ⑨ 经济性好，能耗少，价格便宜，原料丰富。 4. 影响材料导热系数的因素 影响材料保温性能的主要因素是导热系数的大小，导热系数愈小，保温性能愈好。材料的导热系数受以下因素影响： （１）材料的性质。一般说来，导热系数值以金属最大，非金属次之，液体较小，而气体更小。对于同一种材料，内部结构不同，导热系数也差别很大。一般结晶结构的为最大，微晶体结构的次之，玻璃体结构的最小。但对于多孔的绝热材料来说，由于孔隙率高，气体（空气）对导热系数的影响起着主要作用，而固体部分的结构无论是晶态或玻璃态对其影响都不大。 （２）表观密度与孔隙特征。由于材料中固体物质的导热能力比空气要大得多，故表观密度小的材料，因其孔隙率大，导热系数就小。 在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸愈大，导热系数就愈大；互相连通孔隙比封闭孔隙导热性要高。 对于表观密度很小的材料，特别是纤维状材料（如超细玻璃纤维），当其表观密度低于某一极限值时，导热系数反而会增大，这是由于孔隙增大且互相连通的孔隙大大增多，而使对流作用加强的结果。因此这类材料存在一最佳表观密度，即在这个表观密度时导热系数最小。 （３）湿度。材料吸湿受潮后，其导热系数就会增大。这是由于当材料的孔隙中有了水分（包括水蒸气）后，则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用，水的λ为0.58Ｗ／(ｍ·Ｋ)，比空气的λ=0.029Ｗ／（ｍ·Ｋ）大20倍左右。如果孔隙中的水结成了冰，则冰的λ=2.33 Ｗ／（ｍ·Ｋ），使材料的导热系数更加增大。故绝热材料在应用时必须注意防水避潮。 （４）温度。材料的导热系数随温度的升高而增大，温度升高时，材料固体分子的热运动增强，同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增加。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，如木材等纤维质的材料，当热流平行于纤维方向时，热流受到阻力小，而热流垂直于纤维方向时，受到的阻力就大。 按照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) 多孔轻质类无机绝热材料 (2) 纤维状无机绝热材料 1) 矿物棉 2) 玻璃纤维 (3) 泡沫状无机绝热材料 1) 泡沫玻璃 2) 多孔混凝土 2.常用有机绝热材料 (1) 泡沫塑料 (2) 硬质泡沫橡胶 11.2 常用的绝热材料 建筑上常用保温材料 1. 纤维状保温隔热材料 （1）石棉及其制品。 石棉是一种天然矿物纤维，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。常制成石棉粉、石棉纸板、石棉毡等制品，用于建筑工程的高效能保温及防火覆盖等。 （2）矿棉及其制品。 矿棉一般包括矿渣棉和岩石棉。