土木工程材料第2版柯国军配套教学课件PPT 14土木工程材料.ppt

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1、第14章绝热材料和吸声材料返回总目录绝热材料吸声材料思考题本章内容绝热材料是防止住宅、生产车间、公共建筑及各种热工设备中热量传递的材料，也就是具有保温隔热性能的材料。在土木工程中，绝热材料主要用于墙体和屋顶保温隔热，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用作保温。在建筑物中合理采用绝热材料，能提高建筑物使用效能，保证正常的生产、工作和生活，能减少热损失，节约能源。据统计，具有良好的绝热功能的建筑，其能源可节省25%～50%。因此，在土木工程中，合理地使用绝热材料具有重要意义。一、绝热材料的作用及影响因素1.绝热材料的作用原理热从本质上

2、是由组成物质的分子、原子和电子等，在物质内部的移动、转动和振动所产生的能量，即热能。在任何介质中，当两点之间存在温度差时，就会产生热能传递现象，热能将由温度较高点传递至温度较低点。传热的基本形式有热传导、热对流和热辐射三种。通常情况下，三种传热方式是共存的，但因保温隔热性能良好的材料是多孔且封闭的，虽然在材料的孔隙内有着空气，起着对流和辐射作用，但与热传导相比，热对流和热辐射所占的比例很小，故在热工计算时通常不予考虑，而主要考虑热传导。绝热材料不同的土木工程材料具有不同的热物理性能，衡量其保温隔热性能优劣的指标主要是导热系数W/(m•K)。导热系数越小，

3、则通过材料传递的热量越少，其保温隔热性能越好。工程中，通常把导热系数＜0.23W/(m•K)的材料称为绝热材料。2.影响材料导热性的主要因素1)材料的组成及微观结构不同的材料其导热系数是不同的。一般来说，导热系数以金属最大，非金属次之，液体再之，气体最小。对于同一种材料，其微观结构不同，导热系数也有很大的差异，一般地，结晶体结构的最大，微晶体结构的次之，玻璃体结构的最小。但对于绝热材料来说，由于孔隙率大，气体(空气)对导热系数的影响起主要作用，而固体部分的结构不论是晶态还是玻璃态，对导热系数的影响均不大。2)表观密度与孔隙特征由于材料中固体物质的热传导能

4、力比空气大得多，故表观密度小的材料，因其孔隙率大，导热系数小。在孔隙率相同时，孔隙尺寸愈大，导热系数愈大；连通孔隙的比封闭孔隙的导热系数大。对于纤维状材料，当纤维之间压实至某一表观密度时，其导热系数最小，该表观密度称为最佳表观密度。当纤维材料的表观密度小于最佳表观密度时，其导热系数反而增大，这是由于孔隙增大且相互连通，引起空气对流的结果。绝热材料3)材料的湿度材料吸湿受潮后，其导热系数增大，这在多孔材料中最为明显。这是由于水的导热系数0.58W/(m•K)远大于密闭空气的导热系数0.023W/(m•K)。当绝热材料中吸收的水份结冰时，其导热系数会进一步增

5、大。因为冰的导热系数2.33W/(m•K)比水的大。因此，绝热材料应特别注意防水防潮。蒸汽渗透是值得注意的问题。水蒸气能从温度较高的一侧渗入材料。当水蒸气在材料孔隙中达到最大饱和度时就凝结成水，从而使温度较低的一侧表面上出现冷凝水滴。这不仅大大提高了导热性，而且还会降低材料的强度和耐久性。防止的方法是在可能出现冷凝水的界面上，用沥青卷材、铝箔或塑料薄膜等憎水性材料加做隔蒸汽层。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

6、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。绝热材料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，热流受阻小，故导热系数大。而热流垂直于纤维方向时，热流受阻大，故导热系数小。以松木为例，当热流垂直于木纹时，导热系数为0.17W/(m•K)，而当热流平行于木纹时，则导热系数为0.35W/m•K。上述各项因素中以表观密度和湿度的影响最大。因而在测定材料的导热系数时，也必须测定材料的表观密度。至于湿度，通常对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，应尽可能在这种湿度条件下测定材料的导热

7、系数。二、常用绝热材料绝热材料按化学成分可分为有机和无机两大类；按材料的构造可分为纤维状、松散粒状和多孔状三种。通常可制成板、片、卷材或管壳等多种型式的制品。一般来说，无机绝热材料的表观密度较大，但不易腐朽，不会燃烧，有的能耐高温。有机绝热材料则质轻，绝热性能好，但耐热性较差。现将土木工程中常用的绝热材料简介如下。绝热材料1.纤维状保温隔热材料这类材料主要是以矿棉、石棉、玻璃棉及植物纤维等为主要原料，制成板、筒、毡等形状的制品，广泛用于住宅建筑和热工设备、管道等的保温隔热。这类绝热材料通常也是良好的吸声材料。1)石棉及其制品石棉是一种天然矿物纤维，主要化

8、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