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第13章 绝热材料和吸声材料
本章内容
第一节 绝热材料
第二节 吸声与隔声材料
第一节 绝热材料
一、绝热材料的基本性能和使用功能
热导系数低于0.175W／(m·K)的材料称为绝热材料。它具有保温、隔热性能。
绝热材料的一般特点是表观密度小，导热性低。
建筑工程上使用绝热材料一般要求其热导率不大于0.15W／(m·K)，表观密度600kg／m3以下，抗压强度不小于0.3Mpa。
膨胀蛭石板材
膨胀珍珠岩板材
热导率是衡量绝热材料性能优劣的主要指标。热导率越小，则通过材料传送的热量就越少，其绝热性能也越好。
材料的热导率决定于材料的组分、内部结构、表观密度；也决定于传热时的环境温度和材料的含水量。通常，表观密度小的材料其孔隙率大，因此热导率小。孔隙率相同时，孔隙尺寸大、热导率就大；孔隙相互连通比不相互连通(封闭)者热导率大。
绝热材料受潮后，其热导率增加，因为水的热导率[0.58W／(m·K)]远大于密闭空气的热导率[0．023W／(m·K))。当受潮的绝热材料受到冰冻时，其热导率会进一步增加，因为冰的热导率为[2．33W／(m·K)]比水大。因此，绝热材料应特别注意防潮。
二、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。无机绝热材料是用矿物质原料做成的呈松散状、纤维状或多孔状的材料，可加工成板、卷材或套管等型式的制品；有机保温材料是用有机原料(如各种树脂、软木、木丝、刨花等)制成。有机绝热材料的密度一般小于无机绝热材料。
1、无机绝热材料
（1)玻璃棉及制品
玻璃棉是用玻璃原料或碎玻璃经熔融后制成的一种纤维状材料。一般的表观密度为40—150kg／m3，热导率小，价格与矿棉制品相近。可制成沥青玻璃棉毡、板及酚醛玻璃棉毡和板，使用方便，因此是被广泛应用在温度较低的热力设备和房屋建筑中的保温绝热材料，还是优质的吸声材料。
（2）矿棉和矿棉制品
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、铜矿渣和其它矿渣等，另加一些调整原料(含氧化钙、氧化硅的原料)。岩石棉的主要原料是天然岩石，经熔融后吹制而成。
矿棉具有轻质、不燃、绝热和电绝缘等性能，且原料来源丰富，成本较低，可制成矿棉板、矿棉防水毡及管套等。可用作建筑物的墙壁、屋顶、顶棚等处的保温隔热和吸声材料。
（3）膨胀蛭石及制品
　　 蛭石经晾干、破碎、筛选、焙烧膨胀后，形成松散颗粒状材料。膨胀蛭石制品主要有水泥膨胀蛭石制品、水玻璃膨胀蛭石制品。
（4）膨胀珍珠岩及制品
　　 膨胀珍珠岩以珍珠岩、墨曜岩或松脂岩矿石经破碎、筛分、预热，在高温下悬浮瞬间焙烧、体积骤然膨胀而成的一种白色或灰白色的松散颗粒状的材料。具有轻质、绝热、吸音、无毒、不燃烧、无臭味等特点。
2、有机绝热材料
（1）泡沫塑料
　　 泡沫塑料是以各种树脂为基料，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制成的一种新型轻质、保温、隔热、吸声、防震材料，常用于屋面、墙面绝热，冷库隔热。
（2）植物纤维类绝热板
植物纤维类绝热材料可用稻草、木质纤维、麦秸、甘蔗渣等为原料经加工而成。其表观密度约为200—1200kg／m3，热导率为0.058—0.307W／(m·K)，可用于墙体、地板、顶棚等，也可用于冷藏库、包装箱等。
（3）窗用绝热薄膜(又名新型防热片)
窗用绝热薄膜其厚度约12-50μm，用于建筑物窗户的绝热，可以遮蔽阳光，防止室内陈设物褪色，减低冬季热量损失，节约能源，增加美感。使用时，将特制的防热片(薄膜)贴在玻璃上，其功能是将透过玻璃的大部分阳光反射出去，反射率高达80％。防热片能减少紫外线的透过率，减轻紫外线对室内家具和织物的有害作用，减弱室内的温度变化程度，也可避免玻璃碎片伤人。
第二节 吸声与隔声材料
一、材料的吸声性能
物体振动时，迫使邻近空气随着振动而形成声波，当声波接触到材料表面时，一部分被反射，一部分穿透材料，而其余部分则在材料内部的孔隙中引起空气分子与孔壁的摩擦和粘滞阻力，使相当一部分声能转化为热能而被吸收。
材料吸声性能的好坏，用吸声系数α表示，用下式表示：
材料的吸声性能除与材料本身结构、厚度及材料的表面特征有关外，还和声音的入射方向和频率有关。
通常使用的吸声材料为多孔材料。多孔材料具有大量内外连通的微小孔隙。当声波沿着微孔进入材料内部时，引起孔隙中空气的振动，由于摩擦和空气阻滞力，一部分声能转化成热能，另外孔隙中的空气由于压缩放热、膨胀吸热，与纤维、孔壁之间的热交换，也使部分声能被吸收。
吸声材料的基本要求：
材料必须多孔，并且相互连通的气孔要多。
吸声材料应不易虫蛀、腐朽，且不易燃烧。
吸声材料强度一般较低，应设置在墙裙以上，以免碰撞破坏。
吸声材料均匀分布在室内各个表面上，不应只集中在天花板或墙壁的局部。
二、隔声材料
能减弱或隔断声波传递的材料为隔声材料。人们要隔绝的声音按其传播途径有空气声(通过空气传播的声音)和固体声(通过固体的撞击或振动传播的声音)两种，两者隔声的原理不同。对空气声的隔绝，主要是依据声学中的“质量定律”，即材料的密度越大，越不易受声波作用而产生振动，因此，其声波通过材料传递的速度迅速减弱，其隔声效果越好，所以， 应选用密度大的材料作为隔绝空气声的材料。
对固体声隔绝的最有效措施是断绝其声波继续传递的途径。即在产生和传递固体声波的 结构（如梁、框架与楼板、隔墙，以及它们的交接处等）层中加入具有一定弹性的衬垫材料，如软木、橡胶、毛毡、毛毯或设置空气隔离层等，以阻止或减弱固体声波的继续传播。

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