绝热吸声材料

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10.2 绝热材料
以托贝莫来石为主要水化产物的微孔硅酸钙，表观密度约为200k kg/m3，导热系数为0.047W/(m·K)，最高使用温度约为650℃。以硬硅 钙石为主要水化产物的微孔硅酸钙，其表观密度约为230 kg/m3，导热 系数为0.056W/（m·K)，最高使用温度可达1 000℃。用于围护结构及 管道保温，效果较水泥膨胀珍珠岩和水泥膨胀蛭石为好。
(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、石棉纸板和石棉毡等制品。由于石棉中的粉尘对人体有 害，因此民用建筑中已很少使用，目前主要用于工业建筑的隔热、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。矿渣棉所用原 料有高炉硬矿渣、铜矿渣等，并加一些调节原料(钙质和硅质原料)；岩 石棉的主要原料为天然岩石(白云石、花岗石或玄武岩等)。
上述各项因素中以表观密度和湿度的影响最大。因而在测定材料的 导热系数时，也必须测定材料的表观密度。至于湿度，通常对多数绝热 材料可取空气相对湿度为80%～85%时材料的平衡湿度作为参考值，应尽 可能在这种湿度条件下测定材料的导热系数。
10.2.2 常用绝热材料
绝热材料按化学成分可分为有机和无机两大类；按材料的构造可分
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10.2 绝热材料
(2)膨胀珍珠岩及其制品。膨胀珍珠岩是由天然珍珠岩锻烧而成的， 呈蜂窝泡沫状的白色或灰白色颗粒，是一种高效能的绝热材料。其堆积 密度为40～500kg/m3，导热系数为0.047～0.070W/(m·K)，最高使用温 度可达800℃ ，最低使用温度为－200℃。具有吸湿小、无毒、不燃、 抗菌、耐腐、施工方便等特点。建筑上广泛用作围护结构、低温及超低 温保冷设备、热工设备等的绝热保温材料，也用于制作吸声制品。
(2)泡沫玻璃。泡沫玻璃是由玻璃粉和发泡剂等经配料、烧制而成。 气孔率为80%～95%，气孔直径为0.1～5.0mm，且大量为封闭而孤立的小 气泡。其表观密度为150～600 kg/m3，导热系数为0.058～0.128W/ （m·K），抗压强度为0. 8～15.0MPa。采用普通玻璃粉制成的泡沫玻 璃最高使用温度为300～400℃ ，若用无碱玻璃粉生产时，则最高使用 温度可达800～1 000℃，耐久性好，易加工，可满足多种绝热需要。
膨胀蛭石也可与水泥、水玻璃等胶凝材料配合，浇制成板，用于墙、 楼板和屋面板等构件的绝热。其制品通常用10%～15%体积的水泥， 85%～90%体积的膨胀蛭石，适量的水经拌和、成型、养护而成。其制品 的表观密度为300～550kg/m3，相应的导热系数为0.08～0.l0 W/(m·K)， 抗压强度为0.2～1.0MPa，耐热温度为600℃。水玻璃膨胀蛭石制品是以 膨胀蛭石、水玻璃和适量氟硅酸钠(Na2 SiF6)配制而成。其表观密度为 300～550 kg/m3，相应的导热系数为0.079 ～0.084 W/(m·K)，抗压强 度为0.35～0.65MPa，最高耐热温度为900℃。
(4)温度。材料的导热系数随温度的升高而增大。因为温度升高时， 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。
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10.2 绝热材料
(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，热流受阻小，故导热系数大。而热流垂直于纤 维方向时，热流受阻大，故导热系数小。以松木为例，当热流垂直于木 纹时，导热系数为0.17W/(m·K)，而当热流平行于木纹时，则导热系数 为0.35W/m·K。
(5)陶瓷纤维绝热制品。陶瓷纤维是以氧化硅、氧化铝为主要原料， 经高温熔融、蒸汽(或压缩空气)喷吹或离心喷吹(或溶液纺丝再经烧结) 而制成，表观密度为140～150 kg/m3，导热系数为0.1160～0.186 W/(m·K)，最高使用温度为1100～1 350℃，耐火度≥1 770℃，可加工 成纸、绳、带、毯、毡等制品，供高温绝热或吸声之用。
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10.2 绝热材料
上述原料经熔融后，用喷吹法或离心法制成细纤维。矿棉具有轻质、 不燃、绝热和绝缘等性能，且原料来源广，成本较低。可制成矿棉板、 矿棉毡及管壳等。可用作建筑物的墙壁、屋顶、天花板等处的保温隔热 和吸声材料，以及热力管道的保温材料。
(3)玻璃棉及其制品。玻璃棉是用玻璃原料或碎玻璃经熔融后制成 的纤维材料，包括短棉和超细棉两种。短棉的表观密度为40～150 kg/m3，导热系数为0.035W/(m·K)～0.058W/(m·K)，价格与矿棉相近。 可制成沥青玻璃棉毡、板及酚醛玻璃棉毡、板等制品，广泛用在温度较 低的热力设备和房屋建筑中的保温隔热，同时它还是良好的吸声材料。 超细棉直径在4μm左右，表观密度可小至18 kg/m3，导热系数为0.028 W/(m·K)～0.037W/(m·K），绝热性能更为优良。
(3)泡沫混凝土。泡沫混凝土由水泥、水、松香泡沫剂混合后，经 搅拌、成型、养护而制成的一种多孔轻质、保温、绝热、吸声的材料。
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10.2 绝热材料
也可用粉煤灰、石灰、石膏和泡沫剂制成粉煤灰泡沫混凝土。泡沫 混凝土的表观密度为300～500kg/m3，导热系数为0.082～0.186 W/(m·K)。
膨胀珍珠岩制品是以膨胀珍珠岩为主，配合适量胶结材料(水泥、 水玻璃、磷酸盐、沥青等)，经拌和、成型和养护(或干燥，或固化)后 制成板、块和管壳等制品。
3.多孔性板块绝热材料 (1)微孔硅酸钙制品。微孔硅酸钙制品是用粉状二氧化硅材料(硅藻 土)、石灰、纤维增强材料及水等经搅拌成型、蒸压处理和干燥等工序 而制成。
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，经850～1 000℃锻 烧，体积急剧膨胀，单颗粒体积能膨胀约20倍。
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10.2 绝热材料
膨胀蛭石的主要特性是表观密度为80～900kg/m3，导热系数为 0.046～0.070W/( m·K)，可在1 000～1 100℃温度下使用，不蛀、不 腐，但吸水性较大。膨胀蛭石可以呈松散状铺设于墙壁、楼板、屋面等 夹层中，作为绝热、隔声之用。使用时应注意防潮，以免吸水后影响绝 热效果。
10 绝热吸声材料
10.1 概述 10.2 绝热材料 10.3 吸声材料
10.1 概述
绝热材料是防止住宅、生产车间、公共建筑及各种热工设备中热 量传递的材料，也就是具有保温隔热性能的材料。在土木工程中，绝热 材料主要用于墙体和屋顶保温隔热，以及热工设备、采暖和空调管道的 保温，在冷藏设备中则大量用作保温。在建筑物中合理采用绝热材料， 能提高建筑物使用效能，保证正常的生产、工作和生活，能减少热损失， 节约能源。据统计，具有良好的绝热功能的建筑，其能源可节省25%～ 50%。因此，在建筑工程中，合理地使用绝热材料具有重要意义。
具有较强的吸收声能、减低噪声性能的材料称为吸声材料。为了改 善声波在室内传播的质量，保持良好的音响效果和减少噪声的危害，在 音乐厅、影剧院、大会堂、播音室及噪声大的工厂车间等室内的墙面、 地面、顶棚等部位，应选用适当的吸声材料。
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10.2 绝热材料
10.2.1 绝热材料基本要求
1.绝热材料基本要求 绝热材料的基本要求是：导热系数不宜大于0.23W/(m·K)，表观密 度不宜大于600kg/m3，抗压强度则应大于0.3MPa。由于绝热材料的强度 一般都很低，因此，选用时除了能单独承重的少数材料外，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。如建筑外墙的保温 层通常做在内侧，以免受大气的侵蚀，但应选用不易破碎的材料，如软 木板、木丝板等；如果外墙为砖砌空斗墙或混凝土空心制品，则保温材 料可填充在墙体的空隙内，此时可采用散粒材料，如矿渣、膨胀珍珠岩 等。屋顶保温层则以放在屋面板上为宜，这样可以防止钢筋混凝土屋面 板由于冬夏温差引起裂缝，但保温层上必须加做效果良好的防水层。总 之，在选用绝热材料时，应结合建筑物的用途、围护结构的构造、施工 难易、材料来源和经济核算等综合考虑。
为纤维状、松散粒状和多孔状三种。通常可制成板、片、卷材或管壳等
多种型式的制品。一般来说，无机绝热材料的表观密度较大，但不易腐
朽，不会燃烧，有的能耐高温。
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10.2 绝热材料
有机绝热材料则质轻，绝热性能好，但耐热性较差。现将土木工程 中常用的绝热材料简介如下。
1.纤维状保温隔热材料
这类材料主要是以矿棉、石棉、玻璃棉及植物纤维等为主要原料， 制成板、简、毡等形状的制品，广泛用于住宅建筑和热工设备、管道等 的保温隔热。这类绝热材料通常也是良好的吸声材料。
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10.2 绝热材料
对于纤维状材料，当纤维之间压实至某一表观密度时，其导热系数 最小，该表观密度称为最佳表观密度。当纤维材料的表观密度小于最佳 表观密度时，其导热系数反而增大，这是由于孔隙增大且相互连通，引 起空气对流的结果。
(3)材பைடு நூலகம்的湿度。材料吸湿受潮后，其导热系数增大，这在多孔材 料中最为明显。这是由于水的导热系数0.58W/(m·K)远大于密闭空气的 导热系数0.023W/(m·K)。当绝热材料中吸收的水分结冰时，其导热系 数会进一步增大。因为冰的导热系数2.33W/(m·K)比水的大。因此，绝 热材料应特别注意防水防潮。
(4)植物纤维复合板。植物纤维复合板是以植物纤维为主要材料加 入胶结料和填加料而制成。
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10.2 绝热材料
其表观密度为200～1200kg/m3，导热系数为0.058W/(m·K)，可用 于墙体、地板、顶棚等，也可用于冷藏库、包装箱等。
木质纤维板是以木材下脚料经机械制成木丝，加入硅酸钠溶液及普 通硅酸盐水泥，经搅拌、成型、冷压、养护和干燥而制成。甘蔗板是以 甘蔗渣为原料，经过蒸制、加压、干燥等工序制成的一种轻质、吸声、 保温和绝热的材料。
(4)加气混凝土。加气混凝土是由水泥、石灰、粉煤灰和发泡剂(铝 粉)配制而成。是一种保温绝热性能良好的轻质材料。由于加气混凝土 的表观密度小300～800 kg/m3，导热系数0.10～0.20W/(m·K），要比 烧结普通砖小许多，因而24cm厚的加气混凝土墙体，其保温绝热效果优 于37cm厚的砖墙。此外，加气混凝土的耐火性能良好。
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10.2 绝热材料
对于一些特殊建筑物，还必须考虑绝热材料的使用温度条件、不燃 性、化学稳定性及耐久性等。
2.影响材料导热性的主要因素 (1)材料的组成及微观结构。不同的材料其导热系数是不同的。一 般来说，导热系数以金属最大，非金属次之，液体再之，气体最小。对 于同一种材料，其微观结构不同，导热系数也有很大的差异，一般地， 结晶体结构的最大，微晶体结构的次之，玻璃体结构的最小。对于绝热 材料来说，由于孔隙率大，气体(空气)对导热系数的影响起主要作用， 而固体部分的结构不论是晶态还是玻璃态，对导热系数的影响均不大。 (2)表观密度与孔隙特征。由于材料中固体物质的热传导能力比空 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 率相同时，孔隙尺寸越大，导热系数越大；连通孔隙的比封闭孔隙的导 热系数大。
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10.2 绝热材料
目前我国生产的有：聚苯乙烯泡沫塑料，其表观密度为15～60 kg/m3，导热系数为0.038～0.047W/(m·K)，最高使用温度为70℃ ；聚 氯乙烯泡沫塑料，其表观密度为12～75kg/m3，导热系数为0.031～ 0.045W/(m·K)，最高使用温度为70℃ ，遇火能自行熄灭；聚氨酯泡沫 塑料，其表观密度为24～80kg/m3，导热系数为0.035～0.042 W/(m·K)， 最高使用温度可达120℃，最低使用温度为-60℃。此外，还有脉醛树脂 泡沫塑料及其制品等。该类绝热材料可用于复合墙板及屋面板的夹芯层、 冷藏及包装等绝热需要。由于这类材料造价高，且具有可燃性，因此应 用上受到一定限制。今后随着这类材料性能的改善，将向着高效、多功 能方向发展。
(5)硅藻土。硅藻土是由水生硅藻类生物的残骸堆积而成。其孔隙 率为50%～80%，导热系数为0.060W/(m·K)，具有很好的绝热性能。最 高使用温度可达900℃。可用作填充料或制成制品。
(6)泡沫塑料。泡沫塑料以各种树脂为基料，加入一定剂量的发泡 剂、催化剂、稳定剂等辅助材料，经加热发泡而制成的一种具有轻质、 保温、绝热、吸声、抗震性能的材料。