绝热材料在建筑中的应用:保温与隔热的科学选择与性能解析
- admin
- 2025-03-08
- 钢结构资料库
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建筑物若采用适当的绝热材料,既能满足人们对居住环境的要求,又能有明显的节能效果。采用适当的吸声材料,既可以保持室内良好的音响效果,又能减少噪声污染。
在建筑领域,通常把用来控制室内热量向外流失的材料称作保温材料;把用以防止室外热量进入室内的材料称为隔热材料。保温材料和隔热材料一起被统称为绝热材料。
常用绝热材料及其性能:
绝热材料按照化学成分划分的话,可分为无机材料和有机材料这两大类。同时,依据结构形式来分,又有纤维状材料、散粒状材料以及多孔材料。
(1)无机纤维状绝热材料
1)石棉及其制品
具备耐火的性能钢结构刷漆系数,具备耐热的性能,具备耐酸碱的性能,具备绝热的性能,具备防腐的性能,具备隔声的性能以及具备绝缘的性能。能够与水泥相结合形成石棉制品绝热材料,也能够与碳酸镁相结合形成石棉制品绝热材料,这些石棉制品绝热材料可用于建筑工程中的高效保温以及防火覆盖等方面。
2)矿棉及其制品
这种材料具有轻质的性能,同时不燃,还能绝热以及电绝缘。它的原料来源十分丰富,成本也比较低。可以制成矿棉板、矿棉毡以及管套等物品。并且能够用于建筑物的墙壁、屋顶、天花板等地方作为保温材料,也可以用作热力管道的保温材料。
3)玻璃棉及其制品
玻璃棉包括短棉和超细棉两种。
短棉能够制成沥青玻璃棉毡、板等制品;超细棉既可以制成普通超细棉毡、板,还能够制作无碱超细玻璃棉毡等,这些制品被用于房屋建筑中的保温以及管道的保温材料。
4)陶瓷纤维
陶瓷纤维能够制成毡这种制品,能够制成毯这种制品,能够制成纸这种制品,能够制成绳这种制品。它的最高使用温度能够达到 1100 - 1300 ℃,可用于高温绝热。
(2)无机散粒状绝热材料
1)膨胀蛭石及其制品
导热系数处于 0.046 到 0.070W/(m·K)这个范围,其最高使用温度在 1000 到 1100℃,主要是用来填充墙壁、楼板以及平屋顶进行保温等工作,在使用过程中需要留意防潮。
膨胀蛭石除了可以用作填充材料之外,还能够与水泥等胶凝材料以及水玻璃等配合起来,制成砖、板、管件等物品,这些物品可用于围护结构以及管道的保温。
2)膨胀珍珠岩
导热系数处于 0.047 到 0.070W/(m·k)这个范围,其最高使用温度为 800℃,最低使用温度为-200℃,它质轻,吸湿性良好,化学稳定性较好,不会燃烧,具有耐腐蚀的特性,施工也很方便。在建筑工程的围护结构、低温和超低温制冷设备、热工设备等方面被广泛用于绝热保温。
(3)无机多孔类绝热材料
1)硅藻土
导热系数是 0.060W/(m·k),孔隙率处于 50%到 80%之间,最高使用温度大概为 900℃,它具备很好的保温绝热性能,常被用作填充料,也能用来制作硅藻土砖等。
2)微孔硅酸钙制品
导热系数在 0.047 到 0.056W/(m·k)之间,最高使用温度大概在 650 到 1000℃,可用于建筑物的围护结构以及管道保温,其效果比水泥膨胀珍珠岩和水泥膨胀蛭石要好。
3)泡沫玻璃
这种材料具有诸多优点,如导热系数小,抗压强度高,抗冻性好,耐久性好。它可以进行锯切、钻孔、粘接等操作,是一种高级绝热材料。它既可以用来砌筑墙体,又可以用于冷藏设备的保温。
4)泡沫混凝土和加气混凝土
(4)有机绝热材料
1)泡沫塑料
这种材料具有轻质的特点,能够用于屋面保温等方面;它还具有保温的特性,可用于墙面保温等;同时具备防震的特质,可用于冷库绝热以及制成夹心复合板。
2)植物纤维类绝热板
防腐性能较好。
蜂窝板具有强度大的优点,它能制成轻质高强的结构用板材;蜂窝板具有导热系数小的优点,可制成绝热性能良好的非结构用板材;蜂窝板具有抗震性好的优点,还可制成隔声材料。
吸声材料和结构:
吸声材料指的是能够在一定程度上把由空气传递过来的声波能量给吸收掉的建筑材料。
吸声材料自身具备吸声的特性。例如玻璃棉、岩棉这类纤维材料或者多孔材料。
吸声结构:材料本身或许不具备吸声的特性。然而钢结构刷漆系数,通过对材料进行打孔、开缝等简单的机械加工以及表面处理,将其制成某种结构,就能够产生吸声的效果。例如穿孔石膏板、穿孔铝板吊顶等。
作用包括:进行音质设计,以控制反射声并消除音质缺陷;实施噪声控制,通过吸声、消声、隔声以及减振等方式。
主要吸声材料的种类:
吸声材料和吸声结构
多孔吸声材料:其一,微孔很多且相互连通,这样的材料吸收多,反射少,效果好,像纤维板、毛毡、矿棉等;其二,微孔靠得很近却不相通,这种情况下效果不好,例如泡沫树脂、多孔橡胶。
共振吸声结构包含两种类型。一种是薄膜、薄板共振吸声结构;另一种是空腔、穿孔板共振吸声结构。
3、空间吸声体。
计量:
1、吸声系数:
2、吸声量:
3、平均吸声系数:
多孔吸声材料:
声波入射到多孔材料表面时,声波能够顺着微孔进入材料内部。因为存在摩擦以及空气的粘滞阻力,所以一部分声能会转变成热能。此外,气体在压缩过程中会放热,在膨胀过程中会吸热,通过进行热交换,也能够使声能被吸收。
吸声材料吸声原理:
声波使空气在吸声材料中行进时会发生反射和折射,在此过程中空气产生摩擦,从而损耗声能并将其转变为热能。
2、吸声材料也容易透声。
影响多孔材料吸声系数的因素:
材料中的空气流阻为:在单位厚度的情况下,材料两边空气气压与空气流速的比值,此比值即为最佳流阻。
结构因子能够反映出多孔材料内部纤维或者颗粒的排列状况,它是用来衡量材料微孔或者狭缝分布情况的一种物理量。
3、孔隙率:材料中孔隙体积和材料总体积之比。
4、容重的影响:随着容重的增加,中低频吸声系数有所提高。
材料厚度增加时,中低频的吸声系数会有所提高。
6、背后空气层的吸声效果与铺满多孔吸声材料的效果相当。
7、饰面影响:
要选择饰面材料,且该材料需具有良好的透气性,比如金属网格、塑料窗纱、玻璃丝布。
可选用厚度为小于等于 0.05 毫米的极薄柔性塑料薄膜;可选用穿孔薄膜;可选用穿孔率大于 20%的薄穿孔板罩面。
在进行表面粉饰的过程中,需要注意不要让涂料把孔隙给封闭了。比较适宜使用水质涂料,以喷涂的方式为佳,不太适合采用油漆进行涂刷。
温度会产生影响:高温高湿不但会致使材料发生变质,还会对吸声性能造成影响。在通常的建筑里,温度的变化范围大概是几十度,正因如此,声速的变化幅度并不大。
吸湿和吸水会产生影响:吸水会首先导致高频声吸声系数降低,并且随着吸湿量不断增加,其影响的范围也会随之扩大。
气流会产生影响:在高气流的情况下,使用玻璃丝布、尼龙丝布进行罩面。当气流的速度大于 20m/s 时,需要外加金属穿孔板来进行罩面。
共振消声原理:
共振结构在声波激发下会发生振动。这种振动的结构,由于其自身存在内摩擦,并且与空气之间也有摩擦,会把部分振动能量转变为热能,从而导致能量损耗。正因如此,振动的结构会消耗声能,进而产生吸声效果。
2、适应频带:中、低频;
3、共振会放大声音吗?共振≠共鸣!
共鸣:机械能激发物体振动向空气辐射声能;
共振:空气中传播的声能激发物体机械振动。
微穿孔板:
空腔孔颈处的空气柱会因为共振而进行激烈的运动,这种运动消耗着能量。同时,腔内的空气起到了弹簧缓冲的作用。
穿孔板共振器:穿孔板与墙间空腔,形成共振腔。
隔声隔振材料与结构:
发声的物体被封闭在一个小的空间中,或者需要安静的场所被封闭在一个小的空间中,让它与周围环境隔绝,这种将其封闭在小空间中的方法就叫隔声。
典型的隔声措施是:隔声罩、隔声间、隔声屏。
不同类型的隔声构件的隔声量:
新型声屏障具备抗疲劳性能,包括桥梁声屏障和路基声屏障。它必须能够满足正常使用 60 年,每天要能承受 210 对行车的通过,累计达到 700 万次的抗疲劳要求。而一般房屋建筑的抗疲劳性能仅为 200 万次。
台风地区的新型声屏障,包括桥梁声屏障和路基声屏障,应具备能够抵抗 17 级超强台风的承载能力。
新型声屏障包含桥梁声屏障和路基声屏障。其自振频率需要避开在各种速度下高速列车所产生的脉动力频率,以此来确保结构不会发生共振。
新型声屏障的施工要简便,要迅速,并且不会影响路线的正常工期,其中包括桥梁声屏障和路基声屏障的施工。
新型声屏障在保证吸声指标方面,同时会考虑吸声材料与背板结构的连接情况,这样做的目的是便于在现场进行安装。
建筑保温材料绝热材料分类
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