土木工程材料 第十章纯来材利吸声材料 张
土木工程材料 第十章 绝热材料和吸声材料 张德思教授 主讲
●第一节绝热材料 在建筑上,将主要作为保温、隔热使用的 材料通称为绝热材料。绝热材料通常导热 系数(λ)值应不大于0.23W/(mK),热 阻(R)值应不小于4.35(m2K)/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
第一节 绝热材料 在建筑上，将主要作为保温、隔热使用的 材料通称为绝热材料。绝热材料通常导热 系数（λ）值应不大于0.23W／(m·K)，热 阻（Ｒ）值应不小于4.35（m 2·K）/W。此 外，绝热材料尚应满足：表观密度不大于 600kg／m 3 ，抗压强度大于0.3MPa，构造简 单，施工容易，造价低等
1.影响材料导热系数的因素 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。材 料的导热系数受以下因素影响 ●(1)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 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
1. 影响材料导热系数的因素 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。材 料的导热系数受以下因素影响： （１）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
(2)表观密度与孔隙特征。由于材料中 固体物质的导热能力比空气要大得多,故 表观密度小的材料,因其孔隙率大,导热 系数就小。 。在孔隙率相同的条件下,孔隙尺寸愈大, 导热系数就愈大;互相连通孔隙比封闭孔 隙导热性要高。 对于表观密度很小的材料,特别是纤维状 材料(如超细玻璃纤维),当其表观密度 低于某一极限值时,导热系数反而会增大, 这是由于孔隙增大且互相连通的孔隙大大 增多,而使对流作用加强的结果。因此这 类材料存在一最佳表观密度,即在这个表 观密度时导热系数最小
（２）表观密度与孔隙特征。由于材料中 固体物质的导热能力比空气要大得多，故 表观密度小的材料，因其孔隙率大，导热 系数就小。 在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸愈大， 导热系数就愈大；互相连通孔隙比封闭孔 隙导热性要高。 对于表观密度很小的材料，特别是纤维状 材料（如超细玻璃纤维），当其表观密度 低于某一极限值时，导热系数反而会增大， 这是由于孔隙增大且互相连通的孔隙大大 增多，而使对流作用加强的结果。因此这 类材料存在一最佳表观密度，即在这个表 观密度时导热系数最小
(3)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(包括水蒸气)后,则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=0.029W/(m·k)大20倍左 右。如果孔隙中的水结成了冰,则冰的λ=233W (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。 (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O~50°C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 (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,热流受到阻力小 而热流垂直于纤维方向时,受到的阻力就大
（３）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（包括水蒸气）后，则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=0.029Ｗ／（ｍ·Ｋ）大20倍左 右。如果孔隙中的水结成了冰，则冰的λ=2.33 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。 （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。 （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，热流受到阻力小， 而热流垂直于纤维方向时，受到的阻力就大