土木工程第十一章其他工程材料

第十一章其他工程材料11.其它工程材料11.1绝热材料用于控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料叫做隔热材料。其标准术语为绝热材料。11.1.1导热性11.1.1.1传热方式热量的传递方式有三种：传导换热、对流换热和辐射换热。热量以上述三种方式从建筑物中散发出去，其传递方式主要是导热，同时也有对流和热辐射存在。主要的散热区域是墙体、顶棚和屋顶、楼板、门窗，建筑物的缝隙和开着的门窗会大大增加热量的散发。11.1.1.2热阻和导热系数当材料的两表面间出现了温度差，热量就会自动地从高温的一面向低温一面传导。材料的热阻：式中:R——热阻，m2·K／W；Q一平均热流量，W；T1——试件热面温度平均值，K；T2——试件冷面温度平均值，K；A——试件的有效传热面积，m2。QTTAR)(21如果热阻与温度呈线性关系，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下式计算：式中:λ——导热系数，W／(m·K);d——试件平均厚度，m。)(21TTAdQRd材料导热系数又的物理意义是，厚度为1m的材料，当温度差为1K时，在1s内通过1m2面积的热量。材料的导热系数愈小，表示其绝热性能愈好。11.1.1.3影响导热系数的因素影响材料导热系数的主要因素有材料的物质构成、微观结构、孔隙构造、温度、湿度和热流方向等。11.1.2绝热材料的类型(1)多孔型(2)纤维型(3)反射型11.1.3常用绝热材料绝热材料通常应具备下列基本条件：导热系数小于0.23w／(m·K)，足够的抗压强度(一般不低于O.3MPa)，使用温度为-40～+60℃，在温度、湿度变化时保持尺寸稳定性，以及防火性能。11.2吸声材料、隔声材料声音起源于物体的振动。声源的振动迫使邻近的空气跟着振动而形成声波，并在空气介质中向四周传播。人耳能够听见的声频范围是128Hz～10kHz。声音的大小常用声压级表示：式中:Lp——声压级，dB(分贝)；p——声压，Pa；po——基准声压，相当于人耳刚能听到的声压，数值为2×10-5Pa。0lg20ppLp11.2.1材料的吸声性(1)吸声系数吸声系数是评定材料吸声性能好坏的指标。吸声系数定义为在给定频率和条件下，吸收及透射的声能通量与入射声能通量之比。即：吸收及透射的声能通量α=入射声能通量材料的吸声特性与声波的方向有关，在混响室内装有声音扩散体，使声波入射角各向均衡，因此所测得的吸声系数具有代表性。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250Hz、500Hz、1000Hz和2000Hz四个频带的实用吸声系数。(2)降噪系数、降噪量以250Hz、500Hz、1000Hz和2000Hz四个频带实用吸声系数的算术平均值作为降噪系数(NRC)。在建筑物室内使用吸声材料后的降噪效果，可以用现场实测的混响时间来衡量，或按下式计算降噪量：式中ΔLp——吸声降噪量，dB；T1、T2——吸声处理前、后的室内混响时间，s。21lg10TTLP11.2.2吸声材料及其构造(1)多孔吸声材料材料中开放的、互相连通的、细致的气孔越多，其吸声性能越好。(2)柔性吸声材料这种材料的吸声特性是在一定的频率范围内出现一个或多个吸收频率。(3)帘幕吸声体这种吸声体对中、高频都有一定的吸声效果。(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。(5)薄板振动吸声结构该吸声结构主要吸收低频率的声波。(6)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，使用普遍。(7)空腔共振吸声结构在其共振频率附近，吸声系数较大，而对离共振频率较远的声波吸收很小。11.2.3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(通过空气传播的声音)和隔绝固体声(通过撞击或振动传播的声音)两种。(1)空气声的隔绝材料隔绝空气声的能力，可以用材料对声波的透射系数或材料的隔声量来衡量：式中:τ一声波透射系数；Et——透过材料的声能；E0——人射总声能；R——材料的隔声量，dB.1lg10R材料的τ越小，则R越大，说明材料的隔声性能越好。材料的隔声性能与入射声波的频率有关，常用125～4000Hz六个倍频带的隔声量来表示材料的隔声性能。对于普通教室之间的隔墙和楼板，要求达到大于等40dB的隔声量，也即透射声能小于入射声能的万分之一。隔绝空气声，主要服从质量定律，即材料的体积密度越大，质量越大，隔声性能越好，因此应选用密实的材料作为隔声材料，如砖、混凝土、钢板等。如采用轻质材料或薄壁材料，需辅以多孔吸声材料或采用夹层结构，如夹层玻璃就是一种很好的隔声材料。(2)固体声(撞击声)的隔绝材料隔绝固体声的能力是用材料的撞击声压级来衡量的。隔绝固体声最有效的措施是采用不连续的结构处理，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，或在楼板上加弹性地毯。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。装饰材料除了起装饰作用，满足人们的美感需要以外，还起着保护建筑物主体结构和改善建筑物使用功能的作用，使建筑物耐久性提高，并使其保温隔热、吸声隔声、采光等居住功能得到改善。11.3.1天然石材天然石材资源丰富，强度高，耐久性好，加工后具有很强的装饰效果，是一种重要的装饰材料。天然岩石种类很多，用做装饰的主要有花岗岩和大理岩。11.3.1.1花岗岩从岩石形成的地质条件看，花岗岩属深成岩，构成花岗岩的主要造岩矿物是长石、石英和少量云母。从化学成分看，花岗岩主要含Si02和Al203，CaO和MgO含量很少，因此属酸性结晶深成岩。花岗岩的特点如下：(1)色彩斑斓;(2)硬度大，耐磨性好;(3)耐久性好;(4)具有高抗酸腐蚀性;(5)耐火性差;(6)可以打磨抛光.11.3.1.2大理岩大理岩因盛产于云南大理而得名。从岩石的形成来看，它属于变质岩，即由石灰岩或白云岩变质而成。主要的造岩矿物为方解石或白云石。其化学成分主要是CaCO3，酸性氧化物Si02很少，属碱性的结晶岩石。大理岩的性质如下：(1)颜色绚丽、纹理多姿;(2)硬度中等、耐磨性次于花岗岩。(3)耐酸蚀性差，酸性介质会使大理岩表面受到腐蚀。(4)容易打磨抛光。(5)耐久性次于花岗岩。大理岩主要用做室内高级饰面材料，也可以用做室内地面或踏步(耐磨性次于花岗岩)。由于大理岩为碱性岩石，不耐酸，因而不宜用于室外装饰。11.3.2建筑陶瓷11.3.2.1陶瓷制品质地的分类陶瓷制品质地按其致密程度(吸水率大小)分为三类：陶质、瓷质和炻质。瓷质制品结构致密，吸水率小(l％)，有一定透明性，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瓷质。炻质制品介于陶和瓷之间，也称半瓷，结构较致密，吸水率在1％～10％，无半透明性。建筑用的外墙面砖和地面砖属粗炻器，而日用炻器(如紫砂壶等)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11.3.2.3建筑陶瓷制品的重要技术性质(1)外观质量;(2)吸水率;(3)耐急冷急热性;(4)弯曲强度;(5)耐磨性;(6)抗冻性能;(7)抗化学腐蚀性.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，属精陶制品。主要用做建筑物内部墙面，如厨房、卫生间、浴室、墙裙等部位的装饰与保护。釉面内墙砖的花色很多，除白色釉面砖外，还有彩色、图案、浮雕、斑点釉面砖。釉面砖的装饰效果主要取决于釉面的颜色图案和质感。釉面内墙砖的质量应符合《釉面内砖墙》GB／T4100-92的规定。其质量指标包括：规格尺寸、外观质量、吸水率、耐急冷急热性、弯曲强度、白度和色差等。①规格尺寸最常见的规格为108mm×108mm×5mm、152mm×152mm×5mm。②外观质量根据外观质量，产品分优等品、一级品和合格品三个等级。③吸水率要求吸水率≤21％，否则耐急冷急热性和弯曲强度一般不会合格。④耐急冷急热性在105～11O℃保持20min，然后放入15℃±5℃的流动水中急冷，釉面应无裂纹。⑤弯曲强度平均值≥16MPa。(2)彩色釉面陶瓷墙地砖彩色釉面陶瓷墙地砖与釉面砖原材料基本相同，但生产工艺为二次烧成。它的质地为炻质。彩色釉面陶瓷墙地砖吸水率小，强度高，耐磨，抗冻性好，化学性能稳定，主要用于外墙铺贴，有时也用于铺地。其质量指标应符合《彩色釉面陶瓷墙地砖》GB11947—89的规定。质量指标与釉面内墙砖相比，增加了抗冻性、耐磨性和抗化学腐蚀性。①规格尺寸有16种规格尺寸。用于外墙面的常见规格有150mm×75mm、200mm×100mm等，用于地面的常见规格有300mm×300mm、400mm×400mm，其厚度在8～12mm之间，比釉面内墙砖厚。②表面质量根据表面质量，产品分为优等品、一级品和合格品。③吸水率吸水率≤10％。④耐急冷急热性⑤抗冻性能⑥弯盐强度平均值≥24.5MPa。⑦耐磨性⑧抗化学腐蚀性根据耐酸、耐碱性能各分为AA、A、B、C、D五个等级。AA级抗化学腐蚀能力最强。(3)陶瓷锦砖陶瓷锦砖俗称马赛克(Masaic)，是以瓷土为原料烧制而成的片状小瓷砖。其特点一是吸水率低，为瓷质；二是每块砖的尺寸很小，需用一定数量的砖按规定的图案贴在一张规定尺寸的牛皮纸上，成联使用。锦砖按表面性质分为有釉、无釉锦砖，按砖联分为单色、拼花两种。单块砖的边长不大于50mm，常用规格为18.5mm×18.5mm×5mm。砖联为正方形或长方形，常用规格为305mm×305mm。按外观质量分优等品和合格品。陶瓷锦砖吸水率低，易清洗、耐磨、抗滑、耐酸碱，主要用于室内地面铺贴和建筑物外墙装饰。陶瓷锦砖质量应符合《陶瓷锦砖》JC／T456-92的规定，其主要物理性能如下：①吸水率无釉锦砖吸水率≤O.2％，有釉锦砖吸水率≤1.O％。②耐急冷急热性有釉锦砖温差为140℃±2℃时经急冷急热试验应不裂。对无釉砖不作要求。③成联质量要求锦砖与铺贴纸板的粘结牢固，不脱落，且正面贴纸锦砖的脱纸时间≤40min。(4)无釉陶瓷地砖无釉陶瓷地砖是由陶瓷坯体不施釉一次烧成的片砖。(5)陶瓷劈离砖陶瓷劈离砖是以粘土为原料，经配料、真空挤压成型、烘干、焙烧、劈离(将一块双联砖分为两块砖)等工序制成。产品独特，富于个性，古朴高雅，适用于墙面装饰。产品性能应符合《陶瓷劈离砖))JC457—92的要求。(6)建筑琉璃制品琉璃制品是以难熔粘土做原料，经配料、成型、干燥、素烧，表面涂以琉璃釉料后，再经烧制而成。品种分为三类：瓦类(板瓦、滴水瓦、筒瓦、沟头)、脊类、饰件类(吻、博古、兽)。琉璃制品表面光滑、色彩绚丽、造型古朴、坚实耐用，富有民族特色，主要用于具有民族风格的房屋以及建筑园林中的亭台、楼阁。产品质量应符合《建筑琉璃制品))GB9197-88的规定。(7)卫生陶瓷卫生陶瓷是由瓷土烧制的细炻质制品，如洗面器、大小便器、水箱水槽等，主要用于浴室、盥洗室、厕所等处。产品质量应符合《卫生陶瓷))GB6952—86的规定。11.3.3建筑玻璃11.3.3.1玻璃的基本知识(1)玻璃的原料与组成玻璃是一种透明的无定形硅酸盐固体物质。熔制玻璃的原材料主要有石英砂、纯碱、长石、石灰石等。石英砂是构成玻璃的主体材料。纯碱主要起助熔剂作用。石灰石使玻璃具有良好的抗水性，起稳定剂作用。建筑玻璃的化学组成主要为SiO2、Na20、CaO、A1203、MgO、K2O等。(2)玻璃的制造工艺玻璃的制造主要包括熔化、成型、退火三个工序。(3)普通玻璃的性质①透明普通清洁玻璃的透光率达82％以上。②脆为典型脆性材料，在冲击力作用下易破碎。③热稳定性差急冷急热时易破裂。④化学稳定性好抗盐和酸侵蚀的能力强。⑤表观密度较大约为2450～2550kg／m3。⑥导热系数较大为O.75W／(m’K)：11.3.3.2玻