11.第十一章 绝热与吸声材料

0.2
C
0.3
D
0.4
复习思考题
1.某绝热材料受潮后，其绝热性能明显下 降。请分析原因。
2.选用吸声材料有何要求？
聚苯乙烯泡沫夹心板 分析
内墙喷涂聚Leabharlann 酯泡沫层11.3 吸声材料概述
材料吸声的原理及技术指标
声音起源于物体的振动，它迫使邻近的空气跟着振动而 成为声波，并在空气介质中向四周传播。 当声波遇到材料 表面时，一部分被反射，另一部分穿透材料，其余的部分则 传递给材料，在材料的孔隙中引起空气分子与孔壁的摩擦和 粘滞阻力，其间相当一部分声能转化为热能而被吸收掉。 这些被吸收的能量（Ｅ）（包括部分穿透材料的声能在 内）与传递给材料的全部声能（E0）之比，是评定材料吸声 性能好坏的主要指标，称为吸声系数（α ），用公式表示为
矿物棉保温制品

玻璃纤维
玻璃纤维一般分为长纤维和短纤维。短纤维相互纵横 交错在一起，构成了多孔结构的玻璃棉，常用于作绝热材料。 玻璃棉堆积密度约45～150kg/m3，导热系数约为0.041～ 0.035W/m·K。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。

多孔混凝土
多孔混凝土是指具有大量均匀分布、直径小于2mm的封闭气孔的轻 质混凝土，主要有泡沫混凝土和加气混凝土。随着表观密度减小，多孔 混凝土的绝热效果而增加，但强度下降。
吸声泡沫玻璃
聚氨酯硬质泡沫塑料
11.2.2 常用有机绝热材料
泡沫塑料
泡沫塑料是以各种树脂为基料，加入各种辅助料经加热发泡制得的 轻质保温材料。泡沫塑料目前广泛用作建筑上的保温隔音材料，其表观 密度很小，隔热性能好，加工使用方便。常用的泡沫塑料有聚苯乙烯泡 沫塑料、脲醛泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、泡沫酚 醛塑料等。
11.2 常用绝热材料
11.2.1 常用无机绝热材料
多孔轻质类无机绝热材料 蛭石是一种有代表性的多孔轻质类无机绝热材料，它主要含 复杂的镁、铁含水铝硅酸盐矿物，由云母类矿物经风化而成， 具有层状结构。将天然蛭石经破碎、预热后快速通过煅烧带 可使蛭石膨胀20～30倍。膨胀蛭石的导热系数约为 0.046～0.070W/m·K，可在1000℃的高 温下使用。主要用于建筑夹层，但需注 意防潮。膨胀蛭石也可用水泥、水玻璃 等胶结材胶结成板，用作板壁绝热，但 导热系数值比松散状要大，一般为 0.08～0.10 W/m·K。
木质吸音板
装饰吸声板
11.4 常用吸声材料及结构
11.4.1 多孔吸声材料
分类：多孔吸声材料是普遍应用的吸声材料，包括纤维状、颗 粒状和泡沫状，其对低频声的吸收比较差。 构造特征：材料从表到里具有大量内外连通的微小间隙和连续 气泡，有一定的通气性。这些结构特征和隔热材料的结构特征 有区别，隔热材料要求的是封闭的微孔。



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后，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 =0.023Ｗ／（ｍ·Ｋ） 大20倍左右。如果孔隙中的水结成了冰，则冰的λ =2.2 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。 温度： 材料的导热系数随温度的升高而增大，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。 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。
玻璃纤维制品
泡沫状无机绝热材料

泡沫玻璃
泡沫玻璃是用玻璃细粉和发泡剂（石灰石、碳化钙和焦炭）经粉磨、 混合、装模、煅烧（800℃左右）而得到的多孔材料。泡沫玻璃导热系数 小、抗压强度高、抗冻性好、耐久性好，并且对水分、水蒸汽和其它气 体具有不渗透性，还容易进行机械加工，可锯、钻、车及打钉等。表观 密度为150～200kg/m3的泡沫玻璃，其导热系数约为0.042～0.048W/m·K， 抗压强度达0.55～0.16MPa。泡沫玻璃作为绝热材料在建筑上主要用于保 温墙体、地板、天花板及屋顶保温。可用于寒冷地区建筑低层的建筑物。
课 堂 练 习
复 习 思 考 题
11.1 绝热材料概述
绝热材料

定义：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。 影响因素：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。 性能要求：绝热材料通常导热系数（λ ）的值应不大于 0.23W／(m·K)，材料热阻 （Ｒ）的值应不小于4.35 （m2·K）/W。此外，绝热材料尚应满足：表观密度不大 于600kg／m3，抗压强度大于0.3MPa，构造简单，施工容 易，造价低等。
E E0

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。通常采用常用规定的六个频率：125、250、 500、1000、2000、4000 Hz。任何材料对声音都能吸收，只 是吸收程度有很大的不同。通常是将对上述六个频率的平均 吸声系数大于0.2的材料，列为吸声材料。
蛭石隔热板
纤维状无机绝热材料

矿物棉 岩棉和矿渣棉统称矿物棉，由熔融的岩石经喷吹制成的 纤维材料称为岩棉，由熔融矿渣经喷吹制成的纤维材料称为 矿渣棉。将矿物棉与有机胶结剂结合可以制成矿棉板、毡、 管壳等制品，其堆积密度约为45～150kg/m3，导热系数约为 0.049～0.044W/m·K。由于低堆积密度的矿棉内空气可发生 对流而导热，因而，堆积 密度低的矿物棉导热系 数反而略高。最高使用 温度约为600℃。矿棉也 可制成粒状棉用作填充 材料，其缺点是吸水性 大、弹性小。
是 否
3.一般而言，材料的导热系数（ ）。 A 金属材料﹥无机非金属材料﹥有机材料 B 金属材料﹤无机非金属材料﹤有机材料 C 金属材料﹥有机材料﹥无机非金属材料 5.材料导热系数随温度升高而（ ）。
A
不变
B
增大
C
减小
6.建筑结构中，主要起吸声作用且吸声系数不小于（ ） 材料称为吸声材料。
A
0.1
B
硬质泡沫橡胶
硬质泡沫橡胶用化学发泡法制成。特点是导热系数小而强度大。硬 质泡沫橡胶的表观密度在0.064～0.12g/cm3之间。表观密度越小，保温 性能越好，但强度越低。硬质泡沫橡胶的抗碱和盐的侵蚀能力较强，但 强的无机酸及有机酸对它有侵蚀作用。它不溶于醇等弱溶剂，但易被某 些强有机溶剂软化溶解。硬质泡沫橡胶为热塑性材料，耐热性不好，在 65℃左右开始软化。硬质泡沫橡胶有良好的低温性能，低温下强度较高
空间吸声体：它是共振吸声结构和多孔吸声 材料的结合，可预先制作，可根据不同的使 用场合和条件，因地制宜地设计成各种形式， 同时具吸声及艺术效果。 强吸声结构：常用于消声室等特殊场合。
还有其他一些吸声结构如吸声尖劈等。
课堂练习
1.材料导热系数越大，表示其绝热性能越好。
是 否
2.隔声材料也必是吸声材料。


影响材料导热系数的因素

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。
材料的表观密度：对同一种多孔材料（例如超细玻璃纤维） 而言，当其表观密度增大时（即空隙率减小时），对低频的 吸声效果有所提高，而对高频的吸声效果则有所降低。 材料的厚度：增加多孔材料的厚度，可提高对低频的吸声效 果，而对高频则没有多大的影响。 材料的孔隙特征：孔隙愈多愈细小，吸声效果愈好。如果孔 隙太大，则效果就差。如果材料中的孔隙大部分为单独的封 闭的气泡（如聚氯乙烯泡沫塑料），则因声波不能进入，从 吸声机理上来讲，就不属多孔性吸声材料。当多孔材料表面 涂刷油漆或材料吸湿时，则因材料的孔隙被水分或涂料所堵 塞，其吸声效果亦将大大降低。

11.4.2 共振吸声结构
共振吸声结构包括单个共振器、穿孔板共振 吸声结构、薄板共振吸声结构，常采用共振 吸声原理来解决低频声的吸收。
采用薄板钉牢在靠墙的木龙骨上，薄板与板 后的空气层构成薄板共振吸声结构。 共振吸声结构装饰性强并有足够的强度，故 在建筑物中使用比较广泛。
11.4.3 其他吸声结构

纤维材料：玻璃棉、超细玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维，棉、 毛、麻、棕丝、草质或木质纤维等有机纤维。纤维材料有的直 接以松散状使用，有时可用粘着剂制成毡片或板材，如玻璃棉 毡、岩棉板、草纸板、木丝板、软质纤维板等等。 微孔吸声砖等也属于多孔吸声材料。 泡沫塑料如果其中的孔隙相互连通并通向外表，可作为多孔吸 声材料。
且较好的体积稳定性，可用于冷冻库。
观察与讨论
请观察常用绝热材料的微观结构特点，如下图所示。 并分析如何可获得具此类微观结构特点的绝热材料。
绝热材料微观结构
讨论
案例分析
某冰库绝热采用多种绝热材料、多层隔热，以聚苯乙 烯泡沫作为墙体隔热夹芯板，在内墙喷涂聚胺酯泡沫 层作绝热材料，取得良好的效果。分析应用于墙体、 屋面或冷藏库等处的绝热材料有哪些？
建筑材料
第十一章 绝热与吸声材料
主讲：周美茹
教学目标
通过本章的学习， （1）了解绝热材料 的传热原理；（2） 重点了解常用绝热 材料的性能及应用； （3）了解吸声材料 的吸声原理及影响 吸声的因素；（4） 重点了解常用吸声 材料及结构的特点。