第十二章绝热材料与吸声材料 在建筑中,习惯上把用于控制室内热量外流的材料叫 做保温材料;把防止室外热量进入室内的材料叫做隔热材 料。保温、隔热材料统称为绝热材料。 基本概念 (1)导热性:指材料传递热量的能力。 (2)导热系数:表示材料的导热能力指标。意义:在 稳定传热条件下,当材料层单位厚度内的温差为1℃时 在ls内通过1m2表面积的热量。材料导热系数越大,导热 性能越好。工程上将导热系数入<0.23w/(mK)的材料称为 绝热材料
第十二章绝热材料与吸声材料 在建筑中，习惯上把用于控制室内热量外流的材料叫 做保温材料；把防止室外热量进入室内的材料叫做隔热材 料。保温、隔热材料统称为绝热材料。 基本概念 （1）导热性： 指材料传递热量的能力。 （2）导热系数 ： 表示材料的导热能力指标。意义：在 稳定传热条件下，当材料层单位厚度内的温差为1℃时， 在1s内通过1m2表面积的热量。材料导热系数越大，导热 性能越好。工程上将导热系数λ<0.23w/(m•K)的材料称为 绝热材料
绝热材料的种类及使用要点 绝热材料按照它们的化学组成可以分为无机绝热材料和 有机绝热材料。 1常用无机绝热材料 (1)多孔轻质类无机绝热材料 (2)纤维状无机绝热材料 1)矿物棉 2)玻璃纤维 (3)泡沫状无机绝热材料 1)泡沫玻璃 2)多孔混凝土 2常用有机绝热材料 (1)泡沫塑料 (2)硬质泡沫橡胶
绝热材料的种类及使用要点 绝热材料按照它们的化学组成可以分为无机绝热材料和 有机绝热材料。 1.常用无机绝热材料 (1) 多孔轻质类无机绝热材料 (2) 纤维状无机绝热材料 1) 矿物棉 2) 玻璃纤维 (3) 泡沫状无机绝热材料 1) 泡沫玻璃 2) 多孔混凝土 2.常用有机绝热材料 (1) 泡沫塑料 (2) 硬质泡沫橡胶
影响材料导热系数的因素 影响材料保温性能的主要因素是导热系数的大小,导 热系数愈小,保温性能愈好。材料的导热系数受以下因素 影响: (1)材料的性质。不同的材料其导热系数是不同的, 般说来,导热系数值以金属最大,非金属次之,液体较小, 而气体更小。对于同一种材料,内部结构不同,导热系数 也差别很大。一般结晶结构的为最大,微晶体结构的次之, 玻璃体结构的最小。但对于多孔的绝热材料来说,由于孔 隙率高,气体(空气)对导热系数的影响起着主要作用, 而固体部分的结构无论是晶态或玻璃态对其影响都不大
影响材料导热系数的因素 影响材料保温性能的主要因素是导热系数的大小，导 热系数愈小，保温性能愈好。材料的导热系数受以下因素 影响： （１）材料的性质。不同的材料其导热系数是不同的，一 般说来，导热系数值以金属最大，非金属次之，液体较小， 而气体更小。对于同一种材料，内部结构不同，导热系数 也差别很大。一般结晶结构的为最大，微晶体结构的次之， 玻璃体结构的最小。但对于多孔的绝热材料来说，由于孔 隙率高，气体（空气）对导热系数的影响起着主要作用， 而固体部分的结构无论是晶态或玻璃态对其影响都不大
(2)表观密度与孔隙特征。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。 在孔隙率相同的条件下,孔隙尺寸愈大,导热系数就 愈大;互相连通孔隙比封闭孔隙导热性要高。 对于表观密度很小的材料,特别是纤维状材料(如超细玻 璃纤维),当其表观密度低于某一极限值时,导热系数反 而会增大,这是由于孔隙增大且互相连通的孔隙大大增多 而使对流作用加强的结果。因此这类材料存在一最佳表观 密度,即在这个表观密度时导热系数最小
（２）表观密度与孔隙特征。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。 在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸愈大，导热系数就 愈大；互相连通孔隙比封闭孔隙导热性要高。 对于表观密度很小的材料，特别是纤维状材料（如超细玻 璃纤维），当其表观密度低于某一极限值时，导热系数反 而会增大，这是由于孔隙增大且互相连通的孔隙大大增多， 而使对流作用加强的结果。因此这类材料存在一最佳表观 密度，即在这个表观密度时导热系数最小
(3)湿度。材料吸湿受潮后,其导热系数就会增大,这在多孔材 料中最为明显。这是由于当材料的孔隙中有了水分(包括水蒸气) 后,则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用,而 水的为0.58W/(m·K),比空气的入=0.029W/(m·K)大20倍 左右。如果孔隙中的水结成了冰,则冰的=233W/(m·K), 其结果使材料的导热系数更加增大。故绝热材料在应用时必须注意 防水避潮。 (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 内时并不显著,只有对处于高温或负温下的材料,才要考虑温度的 影响。 (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,热流受到阻力小,而热流垂直于纤维方 向时,受到的阻力就大
（３）湿度。材料吸湿受潮后，其导热系数就会增大，这在多孔材 料中最为明显。这是由于当材料的孔隙中有了水分（包括水蒸气） 后，则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用，而 水的λ为0.58Ｗ／（ｍ·Ｋ），比空气的λ=0.029Ｗ／（ｍ·Ｋ）大20倍 左右。如果孔隙中的水结成了冰，则冰的λ=2.33 Ｗ／（ｍ·Ｋ）， 其结果使材料的导热系数更加增大。故绝热材料在应用时必须注意 防水避潮。 （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 内时并不显著，只有对处于高温或负温下的材料，才要考虑温度的 影响。 （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，热流受到阻力小，而热流垂直于纤维方 向时，受到的阻力就大
建筑上常用保温材料 1.纤维状保温隔热材料 (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、石棉毡等制品, 用于建筑工程的高效能保温及防火覆盖等。 (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)。岩棉的主要原料为天然岩石(白云石、花岗石、 玄武岩等)。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、 绝热和电绝缘等性能,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 板等处的保温和吸声材料,以及热力管道的保温材料
建筑上常用保温材料 1. 纤维状保温隔热材料 （ｌ）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、石棉毡等制品， 用于建筑工程的高效能保温及防火覆盖等。 （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）。岩棉的主要原料为天然岩石（白云石、花岗石、 玄武岩等）。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、 绝热和电绝缘等性能，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 熔融后制成纤维状材料,包括短棉和超细棉两种 (4)植物纤维复合板。系以植物纤维为主要材料加入胶 结料和填料而制成。如木丝板是以木材下脚料制成木丝, 加入硅酸钠溶液及普通硅酸盐水泥混合,经成型、冷压、 养护、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 熔融后制成纤维状材料，包括短棉和超细棉两种。 （４）植物纤维复合板。系以植物纤维为主要材料加入胶 结料和填料而制成。如木丝板是以木材下脚料制成木丝， 加入硅酸钠溶液及普通硅酸盐水泥混合，经成型、冷压、 养护、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、保温材料
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850~1000°C 燃烧,体积急剧膨胀(可膨胀5~20倍)而成为松散颗粒,其堆积密 度为80~200kg/m3,导热系数0.046~0.07W/(m·K),用于填充墙 壁、楼板及平屋顶,保温效果佳。可在1000~1100℃下使用。 膨胀蛭石也可与水泥、水玻璃等胶凝材料配合,制成砖、板、管 壳等用于围护结构及管道保温。 2)膨胀珍珠岩及其制品。膨胀珍珠岩是由天然珍珠岩、黑耀岩 或松脂岩为原料,经煅烧体积急剧膨胀(约20倍)而得蜂窝状白色 或灰白色松散颗料。堆积密度为40~300kg/m3,1=0.025~0.048 W/(m·K),耐热800°C,为高效能保温保冷填充材料 膨胀珍珠岩制品是以膨胀珍珠岩为骨料,配以适量胶凝材料,经 拌和、成型、养护(或干燥、或焙烧)后两制成的板、砖、管等产 品
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850～1000°C 燃烧，体积急剧膨胀(可膨胀５～20倍)而成为松散颗粒，其堆积密 度为80～200kg／m3，导热系数0.046～0.07W/ (m·K)，用于填充墙 壁、楼板及平屋顶，保温效果佳。可在1000～1100℃下使用。 膨胀蛭石也可与水泥、水玻璃等胶凝材料配合，制成砖、板、管 壳等用于围护结构及管道保温。 （２）膨胀珍珠岩及其制品。膨胀珍珠岩是由天然珍珠岩、黑耀岩 或松脂岩为原料，经煅烧体积急剧膨胀（约20倍）而得蜂窝状白色 或灰白色松散颗料。堆积密度为40～300kg／m3，λ=0.025～0.048 Ｗ／(ｍ·Ｋ)，耐热800 °C，为高效能保温保冷填充材料。 膨胀珍珠岩制品是以膨胀珍珠岩为骨料，配以适量胶凝材料，经 拌和、成型、养护（或干燥、或焙烧）后两制成的板、砖、管等产 品
3.多孔性保温隔热材料 (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。用于围护结构及管道保温。 (2)泡沫玻璃。它是采用碎玻璃加入1%~2%发泡剂(石灰石或 碳化钙),经粉磨、混合、装模,在800℃C下烧成后形成含有大量 封闭气泡(直径01~5mm)的制品。它具有导热系数小、抗压强 度和抗冻性高、耐久性好等特点,且易于进行锯切、钻孔等机械邡 工,为高级保温材料,也常用于冷藏库隔热。 (3)多孔混凝土和轻骨料混凝土。 (4)泡沫塑料。泡沫塑料是以合成树脂为基料,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轻质保温、 防震材料。目前我国生产的有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯及脲 醛树脂等泡沫塑料
3. 多孔性保温隔热材料 (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。用于围护结构及管道保温。 (２) 泡沫玻璃。它是采用碎玻璃加入１％～２％发泡剂（石灰石或 碳化钙），经粉磨、混合、装模，在800℃下烧成后形成含有大量 封闭气泡（直径0.1～5mm）的制品。它具有导热系数小、抗压强 度和抗冻性高、耐久性好等特点，且易于进行锯切、钻孔等机械加 工，为高级保温材料，也常用于冷藏库隔热。 (３) 多孔混凝土和轻骨料混凝土。 (4) 泡沫塑料。泡沫塑料是以合成树脂为基料，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轻质保温、 防震材料。目前我国生产的有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯及脲 醛树脂等泡沫塑料
4.其他保温隔热材料 (1)软木板。软木也叫栓木。软木板是用栓皮、栎树皮 或黄菠萝树皮为原料,经破碎后与皮胶溶液拌和,再加压 成型,在80℃的干燥室中干燥一昼夜而制成。软木板具有 表观密度小,导热性低,抗渗和防腐性能高等特点。 (2)蜂窝板。蜂窝板是由两块较薄的面板,牢固地粘结 在一层较厚的蜂窝状芯材两面而制成的板材,亦称蜂窝夹 层结构。蜂窝状芯材是用浸渍过合成树脂(酚醛、聚酯等 的牛皮纸、玻璃布和铝片等,经加工粘合成六角形空腹 (蜂窝状)的整块芯材。常用的面板为浸渍过树脂的牛皮 纸、玻璃布或不经树脂浸渍的胶合板、纤维板、石膏板等 面板必须采用合适的胶粘剂与芯材牢固地粘合在一起,才 能显示出蜂窝板的优异特性,即具有比强度大、导热性低 和抗震性好等多种功能
4. 其他保温隔热材料 （１）软木板。软木也叫栓木。软木板是用栓皮、栎树皮 或黄菠萝树皮为原料，经破碎后与皮胶溶液拌和，再加压 成型，在80℃的干燥室中干燥一昼夜而制成。软木板具有 表观密度小，导热性低，抗渗和防腐性能高等特点。 （2）蜂窝板。蜂窝板是由两块较薄的面板，牢固地粘结 在一层较厚的蜂窝状芯材两面而制成的板材，亦称蜂窝夹 层结构。蜂窝状芯材是用浸渍过合成树脂（酚醛、聚酯等） 的牛皮纸、玻璃布和铝片等，经加工粘合成六角形空腹 （蜂窝状）的整块芯材。常用的面板为浸渍过树脂的牛皮 纸、玻璃布或不经树脂浸渍的胶合板、纤维板、石膏板等。 面板必须采用合适的胶粘剂与芯材牢固地粘合在一起，才 能显示出蜂窝板的优异特性，即具有比强度大、导热性低 和抗震性好等多种功能