11.其它工程材料教程优秀PPT.ppt
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1、第十一章其它工程材料第十一章其它工程材料11.1绝热材料绝热材料在建筑中,习惯上把用于限制室内热量外流的在建筑中,习惯上把用于限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。保温材料和隔热材料的本质是一料叫做隔热材料。保温材料和隔热材料的本质是一样的,其标准术语称为绝热材料。样的,其标准术语称为绝热材料。11.1.1导热性导热性11.1.1.1传热方式传导、对流、幅射传热方式传导、对流、幅射11.1.1.2热阻和导热系数热阻和导热系数当材料的两表面间出现了温度差,热量就会自当材料的两表面间出现了温度差,热量就会自动地从高
2、温的一面对低温一面传导。材料传导热量动地从高温的一面对低温一面传导。材料传导热量的实力,称为导热性。的实力,称为导热性。纳米孔超米孔超级绝热材料材料橡塑海棉绝热材料橡塑海棉绝热材料稳定状态下,通过测量热流量、材料两表面间的稳定状态下,通过测量热流量、材料两表面间的温度及有效传热面积,可计算材料的热阻:温度及有效传热面积,可计算材料的热阻:假如热阻与温度成线性关系,且试件能代表整体假如热阻与温度成线性关系,且试件能代表整体材料,试件具有足够的厚度,则材料的导热系数可用材料,试件具有足够的厚度,则材料的导热系数可用下式计算:下式计算:可见,材料导热系数可见,材料导热系数A A的物理意义是,厚度为的
3、物理意义是,厚度为lmlm的的材料,当温度差为材料,当温度差为1K1K时,在时,在lsls内通过内通过1m1m面积的热量。面积的热量。材料的导热系数愈小,表示其绝热性能愈好。材料的导热系数愈小,表示其绝热性能愈好。11.1.1.311.1.1.3影响导热系数的因素影响导热系数的因素 1 1、物质构成、物质构成 2 2、微观结构、微观结构 3 3、孔隙构造、孔隙构造 4 4、湿度、湿度 5 5、温度、温度 6 6、热流方向、热流方向11.1.211.1.2绝热材料的类型绝热材料的类型 1 1、多孔型、多孔型 2 2、纤维型、纤维型 3 3、反射型、反射型11.1.3常用绝热材料绝热材料通常应具备
4、下列基本条件:导热系数小0.23W/(mK),足够的抗压强度(一般不低于0.3MPa),运用温度为-40+60,在温度、湿度变更时保持尺寸稳定性,以及防火性能。绝热材料微观结构绝热材料微观结构 绝热材料一般系轻质、疏松多孔的,且孔隙最好绝热材料一般系轻质、疏松多孔的,且孔隙最好不连通,可为松散颗粒或纤维状,欲获得此类绝热材不连通,可为松散颗粒或纤维状,欲获得此类绝热材料,可从以下几方面着手:料,可从以下几方面着手:利用自然多孔或纤维状的材料为主要组成材料,利用自然多孔或纤维状的材料为主要组成材料,如软木、浮石、甘蔗板等;如软木、浮石、甘蔗板等;在材料中掺入加气剂或者泡沫剂以形成多孔结在材料中掺
5、入加气剂或者泡沫剂以形成多孔结构,如加气混凝土、泡沫塑料等;构,如加气混凝土、泡沫塑料等;在材料中加入能被烧去或于高温下可分解出气在材料中加入能被烧去或于高温下可分解出气体而形成多孔的材料,如多孔套陶瓷;体而形成多孔的材料,如多孔套陶瓷;材料本身在高温下自行膨胀为多孔结构,如膨材料本身在高温下自行膨胀为多孔结构,如膨胀珍宝岩、膨胀蛭石。胀珍宝岩、膨胀蛭石。某冰库绝热接受多种绝热材料、多层隔热,以聚苯乙某冰库绝热接受多种绝热材料、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。层作绝热材料,取得良好的效果
6、。聚苯乙烯泡沫夹心聚苯乙烯泡沫夹心内墙喷涂聚胺酯泡沫层内墙喷涂聚胺酯泡沫层 11.2吸声材料、隔声材料声音的大小常用声压级表示:声音的大小常用声压级表示:11.2.1材料的吸声性(1)吸声系数声音起源于物体的振动。当声波遇到材料表面对,被吸取声能与入射声能之比,称为“吸声系数”。声源停止后,声音由于多次反射或散射而持续的现象称为混响。稳态声源停止后,声压级衰变60dB所须要的时间,称为混响时间。混响室法吸声系数材料的吸声特性还与声波的频率有关,为了全面反映材料的材料的吸声特性还与声波的频率有关,为了全面反映材料的吸声特性,通常测量吸声特性,通常测量250HZ250HZ、500HZ500HZ、1
7、000HZ1000HZ和和2000HZ2000HZ四个频四个频带的好用吸声系数。凡六个频率的平均吸声系数大于带的好用吸声系数。凡六个频率的平均吸声系数大于0.20.2的材的材料,称为吸声材料。料,称为吸声材料。吸声材料和吸声结构的种类很多,按其材料结构状况可吸声材料和吸声结构的种类很多,按其材料结构状况可分为多孔吸声材料、共振吸声结构和其它吸声结构三大类。分为多孔吸声材料、共振吸声结构和其它吸声结构三大类。吸声材料的气孔是开放的,且相互连通,其气孔越多,吸声材料的气孔是开放的,且相互连通,其气孔越多,吸取性能越好。大多数吸取强度较低。吸取性能越好。大多数吸取强度较低。(2 2)降噪系数、降噪量
8、)降噪系数、降噪量以以250HZ250HZ、500HZ500HZ、1000HZ1000HZ和和2000HZ2000HZ四个频带好用吸声系数四个频带好用吸声系数的算术平均值作为降噪系数(的算术平均值作为降噪系数(NRCNRC)。建筑吸声材料的吸声性能)。建筑吸声材料的吸声性能按降噪系数分为四级,见表按降噪系数分为四级,见表11.311.3。建筑吸声产品吸声性能分级表建筑吸声产品吸声性能分级表吸声等级降噪系数(NRC)NRC0.080.800.600.600.400.400.20在建筑室内运用吸声材料后的降噪效果可以用现场实测的混在建筑室内运用吸声材料后的降噪效果可以用现场实测的混响时间来测量,或
9、按下式计算降噪量:响时间来测量,或按下式计算降噪量:11.2.211.2.2吸声材料及其构造吸声材料及其构造(1 1)多孔吸声材料)多孔吸声材料 声波进入材料内部相互贯穿的孔隙,空气分子受到摩擦和沾声波进入材料内部相互贯穿的孔隙,空气分子受到摩擦和沾滞阻力,使空气产生振动,从而使声能转化为机械能,最终因摩滞阻力,使空气产生振动,从而使声能转化为机械能,最终因摩擦而转变为热能被吸取。这类多孔材料的吸声系数,一般从低频擦而转变为热能被吸取。这类多孔材料的吸声系数,一般从低频到高频渐渐增大,故对中频和高频的声音吸取效果较好。材料中到高频渐渐增大,故对中频和高频的声音吸取效果较好。材料中开放的、相互连
10、通的、细致的气孔越多,其吸声性能越好。开放的、相互连通的、细致的气孔越多,其吸声性能越好。(2)柔性吸声材料具有密闭气孔和确定弹性的材料,如泡沫塑料。(3)帘幕吸声体帘幕吸声体是用具有通气性能的纺织品,安装在离路面或宙洞确定距离处,背后设置空气层。这种吸声体对中、高频都有确定的吸声效果。(4)悬挂空间吸声体悬挂于空间的吸声体,增加了有效的吸声面积,加上声波的衍射作用,大大提高了实际的吸声效果。空间吸声体可设计成多种形式悬挂在顶棚下面。(5 5)薄板振动吸声结构)薄板振动吸声结构将胶合板、薄木板、纤维扳、石膏板等的周边钉在墙将胶合板、薄木板、纤维扳、石膏板等的周边钉在墙或顶棚的龙骨上,并在背后留
11、有空气层,即成薄板振动吸或顶棚的龙骨上,并在背后留有空气层,即成薄板振动吸声结构。该吸声结构主要吸取低频率的声波。声结构。该吸声结构主要吸取低频率的声波。(6 6)穿孔板组合共振吸声结构)穿孔板组合共振吸声结构穿孔的各种材质薄板周边固定在龙骨上,并在背后设穿孔的各种材质薄板周边固定在龙骨上,并在背后设置空气层即成穿孔板组合共振吸声结构。这种吸声结构具置空气层即成穿孔板组合共振吸声结构。这种吸声结构具有适合中频的吸声特性,运用普遍。有适合中频的吸声特性,运用普遍。(7 7)空腔共振吸声结构)空腔共振吸声结构空腔共振吸声结构由封闭的空腔和较小的武器所组成,空腔共振吸声结构由封闭的空腔和较小的武器所
12、组成,它有很强的频率选择性,在其共振频率旁边,吸声系数较它有很强的频率选择性,在其共振频率旁边,吸声系数较大,而对离共振频率较远的声波吸取和很小。大,而对离共振频率较远的声波吸取和很小。常用吸声材料的吸声系数见表11.4。几种吸声体的吸声特性见图11.111.2.3隔声材料建筑上将主要起隔绝声音作用的材料称为隔声材料,隔声材料主要用于外墙、门窗、隔墙、隔断等。隔声可分为隔绝空气声和隔绝固体声两种,其原理迥然不同,隔声不但与材料有关,而且与建筑结构有亲密的关系。(1)空气声的隔绝对于空气声隔声,主要听从质量定律,即材料的体积密度越大,质量越大,隔声性越好,因此应选用密实的材料作为隔声材料,如砖、
13、泥凝土、钢板等。如接受轻质材料或薄壁材料,需辅以多孔吸声材料或接受夹层结构,如夹层玻璃就是一种很好的隔声材料。材料隔绝空气声的实力,可以用材料对声波的透射系材料隔绝空气声的实力,可以用材料对声波的透射系数或材料的隔声量来衡量。数或材料的隔声量来衡量。(2 2)至于固体声的隔声,最有效的措施是接受不)至于固体声的隔声,最有效的措施是接受不连续的结构处理,即在墙壁和承重梁之间、房屋的框架连续的结构处理,即在墙壁和承重梁之间、房屋的框架和墙板之间加弹性衬垫,如毛毡、软木、橡皮等材料或和墙板之间加弹性衬垫,如毛毡、软木、橡皮等材料或在楼板上加弹性地毯。在楼板上加弹性地毯。近年,一些城市建设了环市高架路
14、,在便利了交通近年,一些城市建设了环市高架路,在便利了交通的同时,却产生了沿线噪音污染的问题,为此必需的同时,却产生了沿线噪音污染的问题,为此必需接受相应的降噪音措施,以削减机动车对旁边居民接受相应的降噪音措施,以削减机动车对旁边居民的干扰,下图为其中一种降低噪音的设施。该板表的干扰,下图为其中一种降低噪音的设施。该板表面无孔,请探讨此板的作用。面无孔,请探讨此板的作用。高架路降噪高架路降噪高架路隔声板高架路隔声板车辆噪音的隔声属空气声隔绝。构成隔声结构的材料车辆噪音的隔声属空气声隔绝。构成隔声结构的材料大致分为三类:大致分为三类:密实板,如钢板、混凝土板;密实板,如钢板、混凝土板;多孔板,如
15、玻璃棉、泡沫塑料;多孔板,如玻璃棉、泡沫塑料;减振板,如阻尼板等。该隔声板属于减振板隔声。减振板,如阻尼板等。该隔声板属于减振板隔声。11.3装饰材料在建筑上,把铺设、粘贴或涂刷在建筑内外表面,主要起装饰作用的材料,称为装饰材料。建筑装饰材料种类繁多。本节仅介绍自然石材、建筑陶瓷、建筑玻璃和建筑涂料。11.3.1自然石材自然石材凡是从自然岩石开采出来的,经加工或未加工的石材,凡是从自然岩石开采出来的,经加工或未加工的石材,统称为自然石材。统称为自然石材。例如河北的赵州桥以及现代建筑中的北京人民大会堂等。例如河北的赵州桥以及现代建筑中的北京人民大会堂等。自然岩石种类很多,用做装饰的主要有花岗岩和
16、大理石。自然岩石种类很多,用做装饰的主要有花岗岩和大理石。花岗石板材花岗石板材大理石板材大理石板材11.3.1.111.3.1.1花岗岩花岗岩从岩石形成的地质条件看,花岗岩属深成岩,也从岩石形成的地质条件看,花岗岩属深成岩,也就是地壳内部熔融的岩浆上升至地壳某一深处冷凝而就是地壳内部熔融的岩浆上升至地壳某一深处冷凝而成的岩石。成的岩石。构成花岗岩的主要造岩矿物是长石构成花岗岩的主要造岩矿物是长石(结品铝硅酸盐结品铝硅酸盐)、石英、石英(结晶结晶SiOSiO2 2和少量云母和少量云母(片状含水铝硅酸盐片状含水铝硅酸盐)。从化学成分看,花岗岩主要含从化学成分看,花岗岩主要含 SiO SiO2 2(
17、约约7070)和和A1A12 2O O3 3,CaOCaO和和MgOMgO含量很少,因此属酸性结晶深成岩。含量很少,因此属酸性结晶深成岩。花岗岩的特点如下:花岗岩的特点如下:(1)(1)色调斑斓,呈斑点状晶粒花样色调斑斓,呈斑点状晶粒花样(2)(2)硬度大,耐磨性好硬度大,耐磨性好(3)(3)耐久性好耐久性好 (4)(4)具有高抗酸腐蚀性具有高抗酸腐蚀性(5)(5)耐火性差耐火性差(6)(6)可以打磨抛光可以打磨抛光11.3.1.211.3.1.2大理岩大理岩大理石大理石因盛产于云南大理而得名。从岩石的形因盛产于云南大理而得名。从岩石的形成来看,它属于成来看,它属于变质岩变质岩,即由石灰岩或白
18、云岩变质,即由石灰岩或白云岩变质而成。而成。主要的造岩矿物为方解石主要的造岩矿物为方解石(结晶碳酸钙结晶碳酸钙)或白云或白云石石(结晶碳酸钙镁复盐结晶碳酸钙镁复盐)。其化学成分主要是。其化学成分主要是CaCOCaCO3 3(CaO(CaO约占约占5050),酸性氧化物,酸性氧化物SiOSiO2 2很少,属碱很少,属碱性的结晶岩石。性的结晶岩石。大理岩的性质如下:大理岩的性质如下:(1)(1)颜色绚丽、纹理多姿。颜色绚丽、纹理多姿。(2)(2)硬度中等、耐磨性次于花岗岩。硬度中等、耐磨性次于花岗岩。(3)(3)耐酸蚀性差,酸性介质会使大理石表面受到腐蚀。耐酸蚀性差,酸性介质会使大理石表面受到腐蚀
19、。(4)(4)简洁打磨抛光。简洁打磨抛光。(5)(5)耐久性次于花岗岩。耐久性次于花岗岩。大理石主要用做室内高级饰面材料,也可以用做室内地面大理石主要用做室内高级饰面材料,也可以用做室内地面或踏步或踏步(耐磨性次于花岗岩耐磨性次于花岗岩)。由于大理石为碱性岩石,不耐酸,因而不宜用于室外装饰。由于大理石为碱性岩石,不耐酸,因而不宜用于室外装饰。11.3.211.3.2建筑陶瓷建筑陶瓷凡以粘土、长石、石英为基本原料,经配料、制凡以粘土、长石、石英为基本原料,经配料、制坯、干燥、焙烧而制得的成品,统称为陶瓷制品。坯、干燥、焙烧而制得的成品,统称为陶瓷制品。用于建筑工程的陶瓷制品则称为用于建筑工程的陶
20、瓷制品则称为建筑陶瓷建筑陶瓷,主,主要包括釉面砖、外墙面砖、地面砖、陶瓷锦砖、琉璃要包括釉面砖、外墙面砖、地面砖、陶瓷锦砖、琉璃制品、卫生陶瓷等。制品、卫生陶瓷等。11.3.2.111.3.2.1陶瓷制品质地的分类陶瓷制品质地的分类陶瓷制品按其致密程度(吸水率大小)分为三类:陶瓷制品按其致密程度(吸水率大小)分为三类:陶质、瓷质和炻质。陶质、瓷质和炻质。陶质制品结构多孔,吸水率大陶质制品结构多孔,吸水率大(1010),断面租糙,不,断面租糙,不透亮,敲击声粗哑。通常陶质制品又可分为粗陶和精陶。建透亮,敲击声粗哑。通常陶质制品又可分为粗陶和精陶。建筑上常用的烧结粘土砖、瓦属粗陶制品。精陶一般施有
21、釉,筑上常用的烧结粘土砖、瓦属粗陶制品。精陶一般施有釉,建筑饰面用的各种釉面砖均屑精陶。建筑饰面用的各种釉面砖均屑精陶。瓷质制品结构致密,吸水率小瓷质制品结构致密,吸水率小(1 1),有确定透亮性,有确定透亮性,建筑上用于外墙饰面和铺地,陶瓷锦砖以及日用餐茶具均属建筑上用于外墙饰面和铺地,陶瓷锦砖以及日用餐茶具均属瓷质。瓷质。炻质制品介于陶和瓷之间,也称半瓷,结构较致密,吸炻质制品介于陶和瓷之间,也称半瓷,结构较致密,吸水率在水率在1 1一一1010,无半透亮性。炻器还可分为粗炻器和细炻,无半透亮性。炻器还可分为粗炻器和细炻器。建筑用的外墙面砖和地面砖属粗炻器而日用炻器器。建筑用的外墙面砖和地
22、面砖属粗炻器而日用炻器(如紫如紫砂壶等砂壶等)属细炻器。属细炻器。11.3.2.2陶瓷制品的表面装饰陶瓷制品的表面装饰方法很多,常用的有以下几种:(1)施釉 (2)彩绘 (3)贵金属装饰11.3.2.311.3.2.3建筑陶瓷制品的重要技术性质建筑陶瓷制品的重要技术性质(1)(1)外观质量外观质量 (2)(2)吸水率吸水率 (3)(3)耐急冷急热性耐急冷急热性(4)(4)弯曲强度弯曲强度 (5)(5)耐磨性耐磨性 (6)(6)抗冻性能抗冻性能 (7)(7)抗化学府蚀性抗化学府蚀性 11.3.2.4常用建筑陶瓷制品(1)釉面内墙砖釉面内墙砖也称内墙砖、釉面砖、瓷砖、瓷片,用一次烧成工艺制成,属精
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