土木工程材料功能材料

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1、第12章功能材料本章导学学习目的：本章主要介绍绝热材料及吸声材料的作用原理及基本要求。对常用品种只做简介。教学要求：通过学习了解这类材料的特点12.1吸声材料12.1.1吸声材料的作用及基本要求（一）材料的吸声性能声音来源于物体的振动，声音在传播过程中，一部分由于声能随着距离的增大而扩散，另一部分则因空气分子的吸收而减弱。当声波遇到材料表面时，大多数材料都有一定的吸声作用，材料吸声性能的优劣常用吸声系数表示。吸声系数（A）表示材料吸声性能大小的量值，是指声波遇到材料表面时被吸收的声能（E）与入射声能（E0）之比，用下式表示：A=E/E0假如入射能的60%被吸收，其余的4

2、0%反射，则该材料的吸声系数A就等于0.6。当入射声能（E0）100%被吸收，无反射时，吸收系数等于1。一般材料的吸声系数在0～1之间。材料的吸声特性除与声波方向有关外，尚与声波的频率有关，同一材料，对于高、中、低不同频率的吸声系数是不同的。为了全面反映材料的吸声性能，规定取125、250、500、1000、2000、4000Hz（赫兹）等六个频率的吸声系数来表示材料的频率特性，凡六个频率的平均吸声系数大于0.2的材料，称为吸声材料。材料吸声系数越高，吸声效果越好。吸声材料的种类是很多的，表12—1所列为常用的几种吸声材料。多孔材料是普遍应用的吸声材料，多孔性吸声材料具

3、有大量内外连通的微孔，通气性良好，当声波入射到材料表面，很快顺着微孔进入材料内部，孔隙内空气分子受到摩擦和粘滞阻力，或使细小纤维作机械振动，而使声能转变为热能，这类材料吸声的先决条件是声波易于进入微孔，不仅材料内部，在材料表面上也应是多孔的。影响多孔吸声材料的吸声效果的主要因素是：1．材料的表观密度对同一种多孔材料（如超细玻璃纤维），当其表观密度增大（也孔隙率减小）时，对低频的吸声效果有所提高，而对高频效果有所降低。2．材料的厚度增加厚度可提高低频吸声效果，而对高频吸声无大影响。3．孔隙特征孔隙小效果好，粗大孔隙效果就差。如果材料中孔隙大部分为封闭气孔，因空气不能进入，

4、就不能作为多孔吸声材料（如聚氯乙烯泡沫塑料），当材料表面涂刷油漆或材料吸湿时，材料孔隙就被油漆或水分堵塞，吸声效果也大大降低。（二）选用吸声材料的基本要求为了保持室内良好音响效果，减少噪音，改善声波的传播，在音乐厅，电影院，大会堂，播音室及工厂噪音大的车间等内部的墙面，地面，天棚等部位，应适当选用吸声材料，选用时应注意如下要求：1．为了发挥吸声材料的作用，必须选择材料的气孔是开放的，互相连通的。开放连通的气孔越多，吸声性能越好。这与绝热材料有着完全不同的要求。同样都是多孔材料，但由于使用功能不同，则对气孔的要求不同，绝热材料希望是封闭的，不连通的气孔。2．尽可能选用吸声

5、系数较高的材料，以求得到较好的技术经济效果。3．安装时应考虑到减少材料受碰撞的机会和因吸湿引起的胀缩影响，因为多数吸声材料强度较低，多孔吸声材料吸湿性较大。12.1.2常用的吸声材料 名称厚度（cm）表观密度（kg/m3）各频率下的吸声材料装置情况125250500100020004000粉刷在墙上1石膏砂浆(掺有水泥、玻璃纤维)2.2 0.240.120.090.300.320.83喷射在钢丝网板条上，表面滚平，后有15cm空气层2石膏砂浆(掺有水泥、石棉纤维)1.3 0.250.780.970.810.820.85贴实3水泥膨胀珍珠岩板23500.160.460.6

6、40.480.560.56贴实4矿渣棉3.138.02102400.100.350.210.650.600.650.950.750.850.880.720.92贴实5沥青矿渣棉毡6.02000.190.510.670.700.850.86贴实6玻璃棉5.05.0801300.060.100.080.120.180.310.440.760.720.850.820.99贴实超细玻璃棉5.015.020200.100.500.350.800.850.850.850.850.860.860.860.807酚醛玻璃纤维板(除去表面硬皮层)8.01000.250.550.800.9

7、20.980.95贴实8泡沫玻璃4.012600.110.320.520.440.520.33贴实9脲醛泡沫塑料5.0200.220.290.400.680.950.94贴实10软木板2.52600.050.110.250.630.700.70贴实11木丝板3.0 0.100.360.620.530.710.90钉在木龙骨上，后留10cm空气层12穿孔纤维板(穿孔率5%1.6 0.130.380.720.890.820.66钉在木龙骨上后留5cm空气层，孔径5mm)13胶合板（三夹板）0.3 0.210.730.210.190.080.1