第十三章 建筑功能材料3（课件）- 《建筑材料》同步教学（人民交通出版社）

第十三章 建筑功能材料 第二节 绝热材料 保温、隔热材料统称为绝热材料。 保温材料----用于控制室内热量外流的材料； 隔热材料----防止室外热量进入室内的材料。 在土木工程中，绝热材料主要用于墙体和屋面保温隔热，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作隔热用。据统计，具有良好的绝热功能的建筑，其能源节省可达25%～50%。 一、绝热材料的性能要求 1、导热系数★ 工程上将导热系数λ＜0.23W/（m·K）的材料称为绝热材料。 影响导热系数的主要因素有以下几点： 1）物质构成 ; 2）孔隙率 ; 3）孔隙特征 ; 4）温度 ; 5）含水率 ; 6）热流方向。 3 一、绝热材料的性能要求 2、其它性能要求 （1）温度稳定性 材料在受热作用下保持其原有的性能不变的能力，称作绝热材料的温度稳定性，通常以不至丧失绝热性能的极限温度来表示。 （2）吸湿性 绝热材料从潮湿环境中吸收水分的能力称为吸湿性，一般吸湿性越大，对绝热性能影响越不利。 （3）强度——抗压强度和抗折强度 由于绝热材料常含有大量孔隙，故其强度一般均不大，但在使用中要求绝热材料有一定的强度，以保证其正常的使用性能。 一、绝热材料的性能要求 因此绝热材料通常应具备以下基本条件：导热系数λ＜0.23W/（m·K），足够的抗压强度（一般不低于0.3MPa），使用温度为-40～60℃，在温度、湿度变化时保持尺寸稳定性，以及防火性能。 除此之外，还要根据工程的特点，考虑材料的吸湿性、耐腐蚀性等性能以及技术经济指标。为了保证材料的绝热性，安装时应根据情况设置隔汽层或防水层。 二、绝热材料的构造特点及分类 绝热材料种类较多，可根据其构造特点分为以下三大类： （1）多孔型 在常温下辐射、对流都很小，因此以气体导热为主，而空气的导热系数为0.029W/（m·K），远远小于固体，传热速度非常缓慢。因此含有大量气孔的材料有绝热作用。 （2）纤维型 纤维型绝热材料的绝热机理基本上和多孔材料相似。当传热方向平行于纤维方向时，热流可部分沿固体直线传递，显然传热方向和纤维方向垂直时的绝热性能比平行时要好。 多孔材料传热过程 纤维材料传热过程 二、绝热材料的构造特点及分类 （3）反射型 当热量经过反射绝热材料时,根据能量守恒原理有： 式中： ——反映材料对热量吸收能力的大小，称为吸收率； ——反映材料对反射能力的大小，称为反射率。 可见材料的反射能力越高，吸收的热量就越少；利用某些材料对热量的反射作用，可以将大部分外来热量反射掉，从而起到绝热作用。如铝箔的反射率可达95%，可贴在需要绝热的部位用作绝热材料。 三、常用绝热材料 1. 膨胀蛭石 一种有代表性的多孔轻质无机绝热材料，具有层状结构。导热系数λ=0.046～0.07W/（m·K），堆积密度可降至80~200kg/m3，最高使用温度约为1000~1100℃。 主要用于建筑夹层填充料，但使用时要注意防潮。也可与水泥、水玻璃等胶结材料一起制成膨胀蛭石制品。 2. 膨胀珍珠岩 多孔轻质粒状材料,是一种高效能的绝热材料，导热系数λ=0.025～0.048W/（m·K），堆积密度可为40~300kg/m3，使用温度范围为-200～800℃。 在建筑中常用作维护结构的填充材料。由于其低温绝热性能特别突出，常用于低温设备的保冷绝热。同时也可用胶凝材料将膨胀珍珠岩制成制品。 膨胀珍珠岩及制品 膨胀蛭石及制品 3. 矿物棉(岩棉和矿棉) 由熔融的岩石或矿渣经喷吹制成的纤维材料。矿物棉可与有机胶结材料结合制成矿棉板、毡、管等制品，其导热系数λ=0.025～0.048W/（m·K），堆积密度为40～300kg/m3，最高使用温度约为600℃。矿物棉也可用作填充材料，但其有吸水性大、弹性小的缺点。 4. 玻璃棉 玻璃纤维有长短之分，短切纤维相互纵横交错在一起，即构成多孔结构的玻璃棉。玻璃棉的导热系数λ=0.041～0.035W/（m·K），堆积密度为10～150kg/m3，普通有碱玻璃的最高使用温度为300℃，无碱玻璃为600℃。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。 5. 泡沫玻璃 用玻璃粉和发泡剂配成的混合料经煅烧而得到的多孔材料称为泡沫玻璃。泡沫玻璃的孔隙率大，可高达95%，且绝大多数的孔为孤立孔，因此其导热系数低，约在0.052～0.128W/（m·K） ； 表观密度约为150～600kg/m3；并且有良好的机械强度，其抗压强度在0.8～15MPa；最高使用温度为300～400℃（普通玻璃为原料）、800～1000℃（无碱玻璃为原料）；另外，泡沫玻璃还具有不透气、不吸水、不燃、不腐蚀等优点。 泡沫玻璃的应用范围广泛，可用于烟道、烟囱的内衬和冷库、空调的绝热材料，还可以砌筑保温隔热墙体。 6. 微孔硅酸钙 微孔硅酸钙是以石英砂、普通硅石或活性高的硅藻土以及石灰为原料经过水热合成的绝热材料。其导热系数约为0.041W/（m·K），表观密度约为250kg/m3，最高使用温度约为650℃。微孔硅酸钙多为板状材料，用于围护结构及管道保温，其效果较水泥膨胀珍珠岩和水泥膨胀蛭石要好。 7. 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，经加热发泡而制成的一种具有轻质绝热抗震性能的材料。 目前我国生产使用的有： 聚苯乙烯泡沫塑料，其导热系数为0.038~0.047W/（m·K），表观密度约为20~75Kg/m3，最高使用温度约为70℃； 聚苯乙烯泡沫塑料 7. 泡沫塑料 聚氨酯泡沫塑料，其导热系数为0.035~0.042W/（m·K），表观密度约为30~65kg/m3，最高使用温度可达120℃，最低使用温度为-60℃； 聚氯乙烯泡沫塑料，其导热系数为0.031～0.045W/（m·K），表观密度约为12～75kg/m3，最高使用温度为70℃，该塑料遇火能自行熄灭。此外还有脲醛树脂泡沫塑料等。 该类绝热材料主要用于复合墙板及屋面板的夹芯层、冷藏及包装等。由于这类材料造价高，使用温度低，且具有可燃性，因此应用上受到一定限制。 8. 陶瓷纤维 陶瓷纤维采用氧化硅、氧化铝为原料，经高温熔融、喷吹制成。其纤维直径小，一般为2~4μm，导热系数约为0.044~0.049W/（m·K），表观密度约为140~150kg/m3，最高使用温度可达1100~1350℃，。陶瓷纤维可制成毡、毯、绳等制品，用于高温绝热；还可用于高温环境下吸声绝热材料。 9.蜂窝板 蜂窝板是以较薄的面板贴在蜂窝状芯材的两侧制成。芯材通常采用浸渍过合成树脂（酚醛、聚酯等）的铝片、牛皮纸、玻纤布等制成。面板是用牛皮纸、玻纤布、胶合板、纤维板、石膏板等材料制成。芯材与面材用黏合剂牢固地黏合在一起形成蜂窝板。 蜂窝板的特点是质轻、强度高、导热系数小。根据所用材料的不同，可分为结构用板材和非结构用板材两类。当芯材采用泡沫塑料等材料时，其绝热效果最佳。 10. 轻混凝土 可用作绝热材料的轻混凝土包括轻集料混凝土和多孔混凝土。轻集料混凝土在第六章已叙述，可用作保温、结构保温和结构三方面。多孔混凝土主要有泡沫混凝土和加气混凝土。 泡沫混凝土的表观密度为300～500kg/m3，导热系数约为0.082～0.186W/（m·K）；加气混凝土的表观密度为300～1200kg/m3，导热系数约为0.081～0.29W/（m·K）。多孔混凝土常用作屋面板材料和墙体的砌筑材料。 感谢聆听 $$