第十三章 建筑装饰绝热、吸声材料（课件）- 《建筑材料》同步教学（北京理工大学出版社）

第十三章 建筑装饰绝热、吸声材料 第一节　绝热材料 第二节　吸声材料 第三节　绝热、吸声材料试验 返回 1 第一节　绝热材料 一、绝热材料的作用原理 当材料的两表面之间出现了温差，热量就会自动地从高温的一面向低温的一面传导，材料传递热量的性质称为导热性。材料导热性的大小用热导率λ 表示，热导率是表示材料导热能力大小的物理量，是评定建筑材料保温隔热性能的重要指标。在相同的温差条件下，热导率λ越小，材料的保温隔热性能越好。 在实际的传热过程中，往往同时存在着两种或三种传热方式。建筑材料的传热主要是靠导热，对绝热材料的基本要求是导热系数小于０．２３Ｗ／（ｍ·Ｋ），表观密度小于１０００ｋｇ／ｍ３，抗压强度大于０．３ＭＰａ。 下一页 返回 第一节　绝热材料 二、影响材料热导率大小的主要因素 １. 化学组成及分子结构 不同化学成分的材料导热性能差异很大，如金属材料的热导率比非金属材料大得多。具有不同微观结构的材料，它们的热导率有很大的差异。一般结晶结构的最大，微晶结构的次之，玻璃体结构的最小。所以，为了获得热导率较小的材料，可通过改变其微观结构的办法来实现。 ２. 表观密度与孔隙特征 上一页 下一页 返回 第一节　绝热材料 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，即导热系数随孔隙率的增大而减小。对于松散纤维状材料，当表观密度低于某一极限时，导热系数反而会增大，这是由于孔隙增大而且互相连通的孔隙大大增多，而使对流作用加强的结果。 ３. 温度与湿度 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，但这种影响在温度０℃～５０℃时并不明显，只有处于高温或负温下的材料，才考虑温度的影响。 材料吸湿受潮后，其导热系数增大，在多孔材料中最为明显。 上一页 下一页 返回 第一节　绝热材料 ４. 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；当热流垂直于纤维方向时，受到的阻力最大。 上述各项因素中以表观密度和湿度的影响最大，因此，在测定材料的导热系数时，必须测定材料的表观密度。至于湿度，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，尽可能在这种湿度条件下来测定材料的导热系数。 上一页 下一页 返回 第一节　绝热材料 在建筑上采用绝热保温材料，能提高建筑物的使用效能，减少基本建筑材料的用量，减轻围护结构的质量，提高建筑施工的工业化程度，大幅度节能降耗，对促进建筑业的发展，缓解能源紧张以及提高人民的居住水平具有重要意义。 三、常用的绝热材料 绝热材料按其化学组成，可分为无机绝热材料、有机绝热材料和复合绝热材料三大类。 １. 无机绝热材料 无机绝热材料是用矿物质原材料制成的材料，不易腐朽生虫，不会燃烧，有的还能耐高温。 上一页 下一页 返回 第一节　绝热材料 无机绝热材料按构造的不同可分为纤维状材料、颗粒状材料和多孔材料。 ２. 有机绝热材料 有机绝热材料是用有机原材料（各种树脂、软木、木丝、刨花等）制成，有机绝热材料吸湿性大，不耐久，不耐高温，只能用于低温绝热。 ３. 复合绝热材料 复合绝热材料可以是金属与非金属的复合，也可以是无机与有机材料的复合。 常用绝热材料的主要品种、组成材料、特性和应用。 上一页 返回 第二节　吸声材料 吸声材料是一种能在一定程度上吸收空气传递的声波能量的建筑材料，可用来改善声波在室内传播的质量。建筑声学材料通常分为吸声材料和隔声材料。 一、吸声材料的作用原理 物体因振动而发声，通过介质的共振产生声波而传播。声在传播中一部分逐渐扩散，另一部分因空气分子的吸收而削弱，这种减弱现象在室外很明显。但在室内因空气分子的吸收而削弱的现象不起主要作用，主要是被材料所吸收。 当声波遇到材料表面时，一部分被反射，另一部分会穿透材料，其余部分则传递给材料。 下一页 返回 第二节　吸声材料 传递给材料的声波，进入材料孔隙中，引起其中空气分子与孔壁的摩擦和黏滞阻力，相当一部分声能转化为热能被吸收。 评定材料吸声性能的指标，通常采用吸声系数。它是指被材料吸收的声能量（E）与传递给材料表面的全部声能（E０）之比，是评定材料吸声性能好坏的主要指标。 吸声系数与声音的频率及声音的入射方向有关。因此，吸声系数用声音从各方向入射的吸收平均值表示，并应指出是对哪一频率的吸收。通常采用六个频率：１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、２０００Ｈｚ、４０００Ｈｚ。通常将对上述六个频率的平均吸声系数α 大于０．２的材料称为吸声材料。 上一页 下一页 返回 第二节　吸声材料 吸声材料大多为疏松多孔的材料，如矿渣棉、玻璃棉等，这类多孔性吸声材料的吸声系数，一般从低频到高频逐渐增大，故对高频和中频的声音吸收效果较好。 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，在建筑中对不同的建筑结构应选用适当的吸声材料。 二、影响材料吸声性能的主要因素 任何材料都有一定的吸声能力，只是吸声能力的大小不同而已。材料的吸声性与材料的表观密度、孔隙特征、设置位置及厚度均有关。 １. 材料的表观密度 上一页 下一页 返回 第二节　吸声材料 对同一种多孔材料，表观密度增大时，对低频的吸声效果提高，对高频的吸声效果降低。 ２. 材料的内部孔隙率及孔隙特征 一般来讲，坚硬、光滑、结构紧密和密度大的材料吸声能力差，而具有互相贯穿内外微孔的多孔材料吸声性能好，如矿渣棉、植物纤维、泡沫塑料、木丝板等。声波深入材料的孔隙，且孔隙多为内部互相连通的开口微孔，受到空气分子摩擦和阻力，细小的纤维做机械振动使声能变为热能。因此，吸声材料（结构）都具有粗糙及多孔的特性。吸声材料可分为纤维状、颗粒状和多孔状等几类。 上一页 下一页 返回 第二节　吸声材料 ３. 材料的布置位置 为了改善声波在室内传播的质量，保证良好的音响效果和减少噪声的危害，在音乐厅、电影院、大会堂、播音室及工厂噪声大的车间等内部的墙面、地面、顶棚等部位，应布置适当的吸声材料。 除采用多孔吸声材料吸声外，还可将材料组成不同的吸声结构，以达到更好的吸声效果。常用的吸声结构形式有薄板共振吸声结构和穿孔板吸声结构。 薄板共振吸声结构是采用薄板钉牢在靠墙的木龙骨上，薄板与板后的空气层构成了板共振吸声结构。穿孔板吸声结构是用穿孔的胶合板、纤维板、金属板或石膏等为结构主体，与板后的墙面之间的空气层构成吸声结构。该结构吸声的频带较宽，对中频的吸声能力最强。 上一页 下一页 返回 第二节　吸声材料 ４. 材料的厚度 增加材料的厚度，可提高材料的吸声系数，对改善低频的吸声有显著效果，而对高频的吸收则没有明显影响。 三、隔声材料 能减弱或隔断声波传递的材料被称为隔声材料。隔声按声音传播途径的不同，可分为隔绝空气声（通过空气传播的声音）和隔绝固体声（通过撞击或振动传播的声音）。两者的隔声原理截然不同。 隔绝空气声，主要服从质量定律，即材料的体积密度越大，隔声性能越好，因此应选用密实的材料作为隔声材料，如砖、混凝土、钢板等。如采用轻质材料时，需辅以多孔吸声材料或采用夹层结构。 上一页 下一页 返回 第二节　吸声材料 隔绝固体声，主要采用具有一定柔性、弹性或弹塑性的材料，利用它们能够产生一定的变形来减小撞击声，并在构造上使之成为不连续结构。如在墙壁和承重梁之间、墙壁和楼板之间加设弹性垫层，或在楼板上铺设弹性面层。常用的弹性垫层材料有橡胶、毛毡、地毯等。 四、常用吸声材料 常用吸声材料按其结构类型可分为多孔吸声材料、共振吸声结构及特殊吸声结构三类。 １. 多孔吸声材料 多孔吸声材料从表到里都具有大量内外连通的微小间隙和连续气孔，具有一定的通气性。 上一页 下一页 返回 第二节　吸声材料 多孔吸声材料有呈松散状的超细玻璃棉、矿棉、海草、麻绒等，有已加工成板状材料的玻璃棉毡、穿孔吸声装饰纤维板、软质木纤维板、木丝板等，另外，还有微孔吸声砖、矿渣膨胀珍珠岩吸声砖、泡沫玻璃等。 ２. 共振吸声结构 薄膜、薄板共振吸声材料结构是将皮革、人造革、塑料薄膜等材料固定在框架上，背后留有一定的空气层，构成薄膜共振吸声结构。这些材料具有不透气、柔软、受张拉时有弹性等特点。 穿孔板组合共振吸声结构是在各种穿孔板、狭缝板背后设置空气层形成吸声结构，属于空腔共振吸声类结构。穿孔板具有适合于中频的吸声特性。 上一页 下一页 返回 第二节　吸声材料 共振吸声结构中间封闭有一定体积的空腔，并通过有一定深度的小孔与声场联系。 ３. 特殊吸声结构 特殊吸声结构包括吸声尖劈和空间吸声体。空间吸声体与一般吸声结构的区别在于它不是与顶棚、墙体等壁面组成吸声结构，而是一种悬挂于室内的吸声结构，它自成体系。 常用吸声材料及其主要性质与应用。表中主要为多孔吸声材料，同时也给出了穿孔板吸声结构常用的两种穿孔吸声板。 五、常用吸声板材 （一）矿物棉装饰吸声板 上一页 下一页 返回 第二节　吸声材料 矿物棉装饰吸声板是指以矿渣棉、岩棉和玻璃棉等为主要原料，经湿法或干法工艺加工而成的装饰吸声板材。其常用于改善建筑物的声学性能。 １. 分类 （１）根据产品生产工艺的不同，矿物棉装饰吸声板分为干法板和湿法板。 （２）根据产品安装方式的不同，矿物棉装饰吸声板分为复合粘贴板、明暗架板、暗架板、明架板（平板、跌级板）。 ２. 产品规格 上一页 下一页 返回 第二节　吸声材料 矿物棉装饰吸声板具有轻质、吸声、防火、保温、隔热、装饰效果好等优异性能，适用于宾馆、会议大厅、写字楼、机场候机大厅、影剧院等公共建筑吊顶装饰。 矿物棉装饰吸声板常用规格的公称尺寸。 ３. 产品技术性能 矿物棉装饰吸声板（以下简称吸声板）的正面不应有影响装饰效果的污迹、划痕、色彩不匀、图案不完整等缺陷。产品不得有裂纹、碎片、翘曲、扭曲，不得有影响使用及装饰效果的缺角缺棱。 吸声板的尺寸允许偏差规定。 上一页 下一页 返回 第二节　吸声材料 ４. 搬运及储存 吸声板应采用干燥防雨的运输工具运输，搬运时应轻拿轻放，避免受潮和撞击破损；应在干燥通风的库房内储存，并按品种、规格分别堆放，避免重压。 （二）玻璃棉装饰吸声板 玻璃棉装饰吸声板是以玻璃棉为主要原料，加入适量胶粘剂、防潮剂、防腐剂等，经加压、烘干、表面加工等工序而制成的吊顶装饰板等，按其形态分为玻璃棉毡和玻璃棉板；按其工艺分为火焰法和离心法两类。玻璃棉装饰吸声板具有轻质、吸声、防火、隔热、保温、装饰美观、施工方便等特点，适用于宾馆、大厅、影剧院、音乐厅、体育馆、会场、船舶及住宅的室内吊顶。 上一页 下一页 返回 第二节　吸声材料 （三）珍珠岩装饰吸声板 珍珠岩装饰吸声板是以膨胀珍珠岩（体积密度≤８０ｋｇ／ｍ３）为集料，加入无机胶凝材料及外加剂而制成的板，主要用于室内的装饰、消声、降噪。 １. 产品分类与规格 普通膨胀珍珠岩装饰吸声板是用于一般环境的吸声板，代号为ＰＢ；防潮珍珠岩装饰吸声板是经特殊防水材料处理，可用于高湿度环境的吸声板，代号为ＦＢ。 边长公称尺寸为：４００ｍｍ×４００ｍｍ、５００ｍｍ×５００ｍｍ、６００ｍｍ×６００ｍｍ。产品公称厚度为：１５ｍｍ、１７ｍｍ、２０ｍｍ。其他规格可由供需双方商定。 上一页 下一页 返回 第二节　吸声材料 ２. 产品技术性能 板的外观质量应符合规定；板材的尺寸允许偏差应符合的规定。 ３. 产品包装、储存与运输 （１）产品包装。产品以木箱或纸箱包装，打包带不少于两条。在每批供货中，制造厂应提供产品说明书（包括吸声频谱曲线、产品性能、安装方法）。 （２）储存。板材应按品种、规格及等级在室内分类放置。堆放高度不应超过２．５ｍ，堆放场地应坚实、平整和干燥。 （３）运输。产品在运输中应竖放、贴紧，严防撞击破损，还应备有遮蔽措施，防止受潮。装卸时应轻拿轻放，严禁抛掷。 上一页 返回 第三节　绝热、吸声材料试验 一、试验依据 《矿物棉装饰吸声板》（ＧＢ／Ｔ２５９９８—２０１０）。 《膨胀珍珠岩装饰吸声板》（ＪＣ／Ｔ４３０—２０１２）。 二、矿物棉装饰吸声板相关试验 （一）弯曲破坏荷载试验方法 １. 主要仪器 （１）强力试验机。 １）弯曲破坏荷载试验装置。 ２）对试样施加压力的机构。 下一页 返回 第三节　绝热、吸声材料试验 ３）记录或指示试样荷载值的装置。该装置在规定的试验速度下应无惯性，荷载值的误差不超过１％。 （２）合适的切裁工具，如刀、锯等。 ２. 试样 用切裁工具裁取六个尺寸为１５０ｍｍ×２００ｍｍ、允许偏差±１ｍｍ 的试样，沿样品的纵横两个方向各取三个试样。 ３. 试验步骤 （１）将裁好的试样置于１０５℃±５℃的干燥箱内１２０ｍｉｎ±５ｍｉｎ。 （２）按规定测量试样的厚度。 上一页 下一页 返回 第三节　绝热、吸声材料试验 （３）调节跨距及加载上压头的位置，使两支座中点间的距离为１５０ｍｍ±０．５ｍｍ，加载上压头位于支座中间，且上压头和两支座平行。 （４）将支撑台放在支座上，试样放于支撑台上，饰面层朝下对称放置，试样的长度方向与支座和加载上压头垂直。 （５）调节加荷速度为５０ｍｍ／ｍｉｎ±２ｍｍ／ｍｉｎ。 （６）对试样施加荷载，直至破坏，记录破坏时的荷载，若挠度等于１．５倍试样厚度时试样仍未破坏，则记录该挠度下的荷载，并将该值作为弯曲破坏荷载。 （７）重复步骤（４）～（６），直到得到六个有效的测定值。 上一页 下一页 返回 第三节　绝热、吸声材料试验 ４. 结果评定 以试样弯曲破坏荷载测试值的算术平均值作为样品的弯曲破坏荷载。 （二）受潮挠度试验方法 １. 主要仪器 受潮挠度测定仪：精度不低于０．１ｍｍ。 调温调湿箱：温度波动±２℃，湿度波动±３％。 ２. 试样 试样尺寸为５００ｍｍ×２５０ｍｍ，厚度为产品厚度，试样数量三块。产品的花纹走向为试样的长度方向。 上一页 下一页 返回 第三节　绝热、吸声材料试验 ３. 试验步骤 试样放置在平面上，在温度（２０±１５）℃、相对湿度不超过７０％的试验室环境中调节４ｈ，然后将试样饰面向下，悬放在受潮挠度测定仪试验架的支座上，支座中心距为４８０ｍｍ。用专用测量头测量试样中心位置的读数，记下初始值H１。根根据不同的产品类型，在相应的试验条件下进行试验。试验２４ｈ后，用专用测量头测量受潮后试样中心位置的读数，记为试验后数值H２。受潮挠度δ按下式计算： 结果取三块试样的平均值。 仲裁试验时，试验条件的温度波动不得超过±１℃，湿度波动不得超过±２％。 上一页 返回 表13-1常用绝热材料的主要品种、组成材料、特性和应用 返回 表13-1常用绝热材料的主要品种、组成材料、特性和应用(续) 返回 表13-2常用吸声材料及其主要性质与应用 返回 表13-3矿物棉装饰吸声板常用规的公称格尺寸 返回 表13-4吸声板的尺寸允许偏差 返回 表13-5板的外观质量 返回 表13-6板材的尺寸允许偏差 返回 图13-1弯曲破坏荷载试验装置 返回 $$