第9章絕熱材料和吸聲材料9.1絕熱材料9.2吸聲、隔聲材料

9.1絕熱材料

在建筑中，習(xí)慣上把用于控制室內(nèi)熱量外流的材料叫做保溫材料；把防止室外熱量進(jìn)入室內(nèi)的材料叫做隔熱材料。保溫、隔熱材料統(tǒng)稱為絕熱材料。11.1.1絕熱材料的性能表征絕熱材料熱工性質(zhì)的兩個(gè)主要物理量是導(dǎo)熱系數(shù)λ和比熱容c選用導(dǎo)熱系數(shù)小而比熱容大的材料，可提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的絕熱性能并保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。幾種典型材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容見表12.19.1.2絕熱材料的類型及基本要求

多孔型

多孔型絕熱材料起絕熱作用的機(jī)理可由圖12.1來(lái)說(shuō)明。當(dāng)熱量Q從高溫面向低溫面?zhèn)鬟f時(shí)，包括熱量在固相中的傳導(dǎo)，孔隙中高溫固體表面對(duì)氣體的輻射與對(duì)流，孔隙中氣體自身的對(duì)流與傳導(dǎo)，熱氣體對(duì)低溫固體表面的輻射與對(duì)流，熱固體表面與冷固體表面之間的輻射，在常溫下，對(duì)流和輻射在總的傳熱中所占比例很小，故以導(dǎo)熱為主，而空氣的導(dǎo)熱系數(shù)僅為o．029w/m·K，大大小于固體的導(dǎo)熱系數(shù)，故熱量通過氣孔傳遞的阻力較大，而且孔隙的存在使熱量在固相中的傳熱路線大大增加，從而傳熱速度大為減緩。這就是含有大量氣孔的材料能起絕熱作用的原因。

反射型

當(dāng)外來(lái)的熱輻射能量Io投射到物體上時(shí)，通常會(huì)將其中一部分能量IB反射掉，另一部分IA，被吸收(一般熱射線都不能穿透建筑材料，故透射部分忽略不計(jì))。根據(jù)能量守恒原理，則

由此可以看出，凡是反射能力強(qiáng)的材料，吸收熱輻射的能力就小。故利用某些材料對(duì)熱輻射的反射作用(如鋁箔的熱反射率為o．95)，在需要絕熱的部位表面貼上這種材料，就可以將絕大部分外來(lái)熱輻射(如太陽(yáng)光)反射掉，從而起到絕熱的作用。土木工程中，常把導(dǎo)熱系數(shù)小于0．175W／m·K的材料稱為絕熱材料。選用絕熱材料時(shí)，一般要求其導(dǎo)熱系數(shù)不太于O．175W／m·K，衰觀密度6009kg/m3以下，抗壓強(qiáng)度不小于0.3MPa。在實(shí)際應(yīng)用中，由于絕熱材料抗壓強(qiáng)度一般都很低，常將絕熱材料與承重材料復(fù)合使用。另外，由于大多數(shù)絕熱材料都具有一定的吸水、吸濕能力，故在實(shí)際使用時(shí)應(yīng)注意防潮防水，需在其表層加防水層或隔汽層。9.1.3常用絕熱材料

絕熱材料按照它們的化學(xué)組成可以分為無(wú)機(jī)絕熱材料和有機(jī)絕熱材料1.無(wú)機(jī)絕熱材料

①多孔輕質(zhì)類無(wú)機(jī)絕熱材料

蛭石是一種有代表性的多孔輕質(zhì)類無(wú)機(jī)絕熱材料，它主要含復(fù)雜的鎂、鐵含水鋁硅酸鹽礦物，由云母類礦物經(jīng)風(fēng)化而成，具有層狀結(jié)構(gòu)。將天然蛭石經(jīng)破碎、預(yù)熱后快速通過煅燒帶可使蛭石膨脹20～30倍。膨脹蛭石的導(dǎo)熱系數(shù)約為0.046～0.070W/m·K，可在1000℃的高溫下使用。主要用于建筑夾層，但需注意防潮。

膨脹蛭石也可用水泥、水玻璃等膠結(jié)材膠結(jié)成板，用作板壁絕熱，但導(dǎo)熱系數(shù)值比松散狀要大，一般為0.08～0.10W/m·K

B.玻璃纖維

玻璃纖維一般分為長(zhǎng)纖維和短纖維。短纖維相互縱橫交錯(cuò)在一起，構(gòu)成了多孔結(jié)構(gòu)的玻璃棉，常用于作絕熱材料。玻璃棉堆積密度約45～150kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)約為0.041～0.035W/m·K。玻璃纖維制品的纖維直徑對(duì)其導(dǎo)熱系數(shù)有較大影響，導(dǎo)熱系數(shù)隨纖維直徑增大而增加。以玻璃纖維為主要原料的保溫隔熱制品主要有：瀝青玻璃棉氈和酚醛玻璃棉板，以及各種玻璃氈、玻璃毯等，通常用于房屋建筑的墻體保溫層。③泡沫狀無(wú)機(jī)絕熱材料

A.泡沫玻璃

泡沫玻璃是用玻璃細(xì)粉和發(fā)泡劑（石灰石、碳化鈣和焦炭）經(jīng)粉磨、混合、裝模、煅燒（800℃左右）而得到的多孔材料。泡沫玻璃導(dǎo)熱系數(shù)小、抗壓強(qiáng)度高、抗凍性好、耐久性好，并且對(duì)水分、水蒸汽和其它氣體具有不滲透性，還容易進(jìn)行機(jī)械加工，可鋸、鉆、車及打釘?shù)?。表觀密度為150～200kg/m3的泡沫玻璃，其導(dǎo)熱系數(shù)約為0.042～0.048W/m·K，抗壓強(qiáng)度達(dá)0.55～0.16MPa。泡沫玻璃作為絕熱材料在建筑上主要用于保溫墻體、地板、天花板及屋頂保溫。可用于寒冷地區(qū)建筑低層的建筑物。B.多孔混凝土

多孔混凝土是指具有大量均勻分布、直徑小于2mm的封閉氣孔的輕質(zhì)混凝土，主要有泡沫混凝土和加氣混凝土。隨著表觀密度減小，多孔混凝土的絕熱效果而增加，但強(qiáng)度下降。②硬質(zhì)泡沫橡膠

硬質(zhì)泡沫橡膠用化學(xué)發(fā)泡法制成。特點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)小而強(qiáng)度大。硬質(zhì)泡沫橡膠的表觀密度在0.064～0.12g/cm3之間。表觀密度越小，保溫性能越好，但強(qiáng)度越低。硬質(zhì)泡沫橡膠的抗堿和鹽的侵蝕能力較強(qiáng)，但強(qiáng)的無(wú)機(jī)酸及有機(jī)酸對(duì)它有侵蝕作用。它不溶于醇等弱溶劑，但易被某些強(qiáng)有機(jī)溶劑軟化溶解。硬質(zhì)泡沫橡膠為熱塑性材料，耐熱性不好，在65℃左右開始軟化。硬質(zhì)泡沫橡膠有良好的低溫性能，低溫下強(qiáng)度較高且較好的體積穩(wěn)定性，可用于冷凍庫(kù)。9.2吸聲、隔聲材料

當(dāng)聲波遇到材料表面時(shí)，被吸收聲能與入射聲能之比，稱為吸聲系數(shù)。通常取125，250，500，1000，2000，4000（Hz）等六個(gè)頻率的吸聲系數(shù)來(lái)表示材料的吸聲頻率特性。凡六個(gè)頻率的平均吸聲系數(shù)大于0.2的材料，稱為吸聲材料。吸聲材料大多為輕質(zhì)、疏松、多孔的，孔隙在70％以上。常用的吸聲材料有玻璃棉、巖棉、礦棉等纖維材料及板、氈、石膏板、纖維板等。

材料的吸聲系數(shù)越高，吸聲效果越好。在音樂廳、影劇院、大會(huì)堂、播音室等內(nèi)部的墻面、地面、頂棚等部位，適當(dāng)采用吸聲材料，能改善聲波在室內(nèi)傳播的質(zhì)量，保證良好的音響效果。1.多孔吸聲材料聲波進(jìn)入材料內(nèi)部互相貫通的孔隙，空氣分子受到摩擦和粘滯阻力，使空氣產(chǎn)生振動(dòng)，從而使聲能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最后因摩擦而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮鼙晃?。這類多孔材料的吸聲系數(shù)．一般從低頻到高頻逐漸增大，故對(duì)中頻和高頻的聲音吸收效果較好。材料中開放的、互相連通的，細(xì)傲的氣孔越多，其吸聲性能越好。2.柔性吸聲材料

具有密閉氣孔和一定彈性的材料，如泡沫塑料，聲波引起的空氣振動(dòng)不易傳至其內(nèi)部，只能相應(yīng)地產(chǎn)生振動(dòng)，在振動(dòng)過程中由于克服材料內(nèi)部的摩擦而消耗了聲能，引起聲波衰減。這種材料的吸聲特性是在一定的頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)吸收頻率。3.簾幕吸聲體

簾幕吸聲體是用具有通氣性能的紡織品，安裝在離墻面或窗洞一定距離處，背后設(shè)置空氣層。這種吸聲體對(duì)中、高頻都有一定的吸聲效果。4.懸掛空間吸聲體

懸掛于空間的吸聲體，增加了有效的吸聲面積，加上聲波的衍射作用，大大提高了實(shí)際的吸聲效果?？臻g吸聲體可設(shè)計(jì)成多種形式懸掛在頂棚下面。9.2.2隔聲材料建筑上把主要起隔絕聲音作用的材料稱為隔聲材料。隔聲材料主要用于外墻、門窗、隔墻以及隔斷等。隔聲可分為隔絕空氣聲（通過空氣傳播的聲音）和隔絕固體聲（通過撞擊或振動(dòng)傳播的聲音）。兩者的隔聲原理截然不同。對(duì)于空氣聲，根據(jù)聲學(xué)中的“質(zhì)量定律”，其傳聲的大小主要取決于墻或板的單位面積質(zhì)量，質(zhì)量越大，越不易震動(dòng)，則隔聲效果越好?？梢哉J(rèn)為：固體聲的隔絕主要是吸收，這