改良ALC輕質(zhì)板建筑性能及碳減排措施研究

摘 要：ALC輕質(zhì)板因其質(zhì)輕、保溫、防火等優(yōu)點在建筑領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文研究了改良ALC輕質(zhì)板在提升建筑性能和減少碳排放方面的措施。通過優(yōu)化ALC輕質(zhì)板的配比、生產(chǎn)工藝和應(yīng)用技術(shù)，可以進(jìn)一步提高其力學(xué)性能、熱工性能和耐久性，同時降低建筑的碳排放。研究表明，采用改良ALC輕質(zhì)板可使建筑物的能耗降低15%-25%，碳排放減少10%-20%。本文的研究成果對推動綠色建筑發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：ALC輕質(zhì)板；建筑性能；碳減排；綠色建筑

1 前言

隨著全球氣候變暖和可持續(xù)發(fā)展理念的深入人心，發(fā)展綠色建筑已成為建筑業(yè)的重要任務(wù)。ALC輕質(zhì)板以其優(yōu)異的性能在綠色建筑中得到廣泛應(yīng)用，但仍有進(jìn)一步改良的空間。本文將從改良ALC輕質(zhì)板的角度，探討提升建筑性能和減少碳排放的措施，為推動綠色建筑發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

2 ALC輕質(zhì)板的特點及應(yīng)用現(xiàn)狀

ALC輕質(zhì)板是以硅砂、水泥、石灰和鋁粉為主要原料，經(jīng)發(fā)泡、高溫蒸養(yǎng)而成的新型綠色建材。其具有質(zhì)輕、強度高、保溫隔熱、防火阻燃等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于建筑物的墻體、屋面和樓板等部位。與傳統(tǒng)建材相比，ALC輕質(zhì)板綜合性能突出，在綠色建筑中得到快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，2020年全球ALC輕質(zhì)板產(chǎn)量已超過2000萬立方米，在高層建筑、裝配式建筑和被動式超低能耗建筑等領(lǐng)域表現(xiàn)突出，市場前景廣闊。

3改良ALC輕質(zhì)板的配比優(yōu)化

3.1原材料選擇

ALC輕質(zhì)板的原材料選擇對其性能有重要影響。硅砂應(yīng)選擇SiO2含量高、粒度分布合理的優(yōu)質(zhì)原料，以提高ALC輕質(zhì)板的強度和保溫性能；水泥應(yīng)選用普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，強度等級不低于42.5MPa；石灰應(yīng)選用活性高、燒失量低的生石灰；鋁粉應(yīng)選用高純度、粒度細(xì)、發(fā)氣量大的鋁粉。此外，還可根據(jù)需要選用粉煤灰、礦渣等摻合料，以改善ALC輕質(zhì)板的性能[1]。

3.2配比設(shè)計

ALC輕質(zhì)板的配比設(shè)計需綜合考慮強度、保溫、密度等性能要求，通過優(yōu)化硅砂、水泥、石灰、鋁粉等原材料的用量比例，可得到性能最佳的ALC輕質(zhì)板。上表1是幾種典型的ALC輕質(zhì)板配比方案。

通過調(diào)整配比，可得到滿足不同應(yīng)用需求的ALC輕質(zhì)板。例如，配比A適用于保溫要求高的建筑外墻，配比C適用于承重要求高的建筑內(nèi)墻等。在實際生產(chǎn)中，還需根據(jù)原材料性能和生產(chǎn)工藝條件進(jìn)行配比優(yōu)化，以保證ALC輕質(zhì)板的性能穩(wěn)定和生產(chǎn)效率[2]。

4改良ALC輕質(zhì)板的生產(chǎn)工藝改進(jìn)

4.1發(fā)泡劑的選擇與應(yīng)用

發(fā)泡劑是ALC輕質(zhì)板生產(chǎn)中的關(guān)鍵材料，其性能直接影響ALC輕質(zhì)板的孔隙結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。常用的發(fā)泡劑主要有鋁粉和氫氧化鋁兩種。鋁粉發(fā)泡劑發(fā)氣量大，發(fā)泡均勻，但成本較高;氫氧化鋁發(fā)泡劑發(fā)氣量相對較低，但發(fā)泡細(xì)膩，成本低廉。在改良ALC輕質(zhì)板時，可根據(jù)性能要求和成本預(yù)算，選擇合適的發(fā)泡劑種類。

發(fā)泡劑的用量和粒度也是影響ALC輕質(zhì)板性能的重要因素。發(fā)泡劑用量過少，會導(dǎo)致ALC輕質(zhì)板孔隙率低，密度大，強度和保溫性能下降;用量過多，則會導(dǎo)致孔隙過大，互連度高，強度下降。發(fā)泡劑粒度過大，發(fā)泡氣泡粗大，孔隙結(jié)構(gòu)不均勻;粒度過小，發(fā)泡氣泡細(xì)小，孔隙結(jié)構(gòu)均勻，但成本較高。通常發(fā)泡劑用量為0.2%-0.5%，粒度為30μm-50μm。在改良ALC輕質(zhì)板時，可通過優(yōu)化發(fā)泡劑用量和粒度，控制ALC輕質(zhì)板的孔隙結(jié)構(gòu)，從而提高其性能。

4.2養(yǎng)護條件的優(yōu)化

ALC輕質(zhì)板在生產(chǎn)過程中需經(jīng)過養(yǎng)護工藝，以促進(jìn)水化反應(yīng)的進(jìn)行，提高ALC輕質(zhì)板的強度和耐久性。養(yǎng)護條件主要包括溫度、濕度和養(yǎng)護時間等因素。養(yǎng)護溫度通常控制在180℃-200℃之間。溫度過低，水化反應(yīng)速度慢，強度發(fā)展緩慢;溫度過高，會導(dǎo)致水化產(chǎn)物分解，強度下降。在改良ALC輕質(zhì)板時，可采用分段養(yǎng)護的方式，在前期采用較高溫度促進(jìn)水化反應(yīng)，在后期采用較低溫度穩(wěn)定水化產(chǎn)物，以優(yōu)化ALC輕質(zhì)板的強度發(fā)展。

養(yǎng)護濕度對ALC輕質(zhì)板的微觀結(jié)構(gòu)有重要影響。濕度過低，水化反應(yīng)不完全，強度低;濕度過高，孔隙水壓力大，導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)破壞。通常采用高壓蒸汽養(yǎng)護，養(yǎng)護濕度控制在90%以上。在改良ALC輕質(zhì)板時，可采用多段蒸汽養(yǎng)護，在前期采用較高濕度促進(jìn)水化反應(yīng)，在后期采用較低濕度穩(wěn)定微觀結(jié)構(gòu)，以改善ALC輕質(zhì)板的孔隙結(jié)構(gòu)。

養(yǎng)護時間也是影響ALC輕質(zhì)板性能的關(guān)鍵因素。養(yǎng)護時間過短，水化反應(yīng)不完全，強度低;養(yǎng)護時間過長，會導(dǎo)致能耗增加，成本上升。通常養(yǎng)護時間為8h-12h。在改良ALC輕質(zhì)板時，可根據(jù)配比和性能要求，優(yōu)化養(yǎng)護時間，在保證ALC輕質(zhì)板性能的同時，提高生產(chǎn)效率，降低能耗成本。

5改良ALC輕質(zhì)板的應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新

5.1構(gòu)件連接方式的改進(jìn)

ALC輕質(zhì)板構(gòu)件之間的連接方式對建筑的整體性能有重要影響。傳統(tǒng)的連接方式主要有鋼筋混凝土連接、鋼構(gòu)件連接和粘結(jié)劑連接等，這些連接方式存在施工難度大、耗時長、易出現(xiàn)冷橋等問題。為改善ALC輕質(zhì)板構(gòu)件的連接性能，可采用預(yù)制鋼筋混凝土插芯連接、金屬件埋置連接和高性能粘結(jié)劑連接等創(chuàng)新方式。預(yù)制鋼筋混凝土插芯連接施工簡便，連接強度高，且能有效減少冷橋;金屬件埋置連接施工靈活，連接效率高，且能有效提高建筑的抗震性能;高性能粘結(jié)劑連接施工簡便，連接均勻，且能有效降低應(yīng)力集中，提高連接的可靠性[3]。

5.2與其他材料的復(fù)合應(yīng)用

ALC輕質(zhì)板與鋼結(jié)構(gòu)、混凝土、保溫材料等復(fù)合應(yīng)用，可發(fā)揮各材料優(yōu)勢，顯著提升建筑的綜合性能。ALC輕質(zhì)板與鋼結(jié)構(gòu)復(fù)合形成的輕質(zhì)、高強、高韌復(fù)合墻體，抗震性能和耐久性突出，施工效率高，造價低;ALC輕質(zhì)板與混凝土復(fù)合形成的復(fù)合樓板或墻體，承載力和抗裂性能優(yōu)異，且能減少現(xiàn)場濕作業(yè)，縮短施工工期;ALC輕質(zhì)板與膨脹珍珠巖、酚醛樹脂等保溫材料復(fù)合形成的外保溫復(fù)合墻體，保溫隔熱性能突出，可有效降低建筑能耗。上表列出了幾種典型的ALC輕質(zhì)板復(fù)合構(gòu)件的性能指標(biāo)。

通過合理選擇復(fù)合材料和優(yōu)化復(fù)合構(gòu)造，可充分發(fā)揮ALC輕質(zhì)板的優(yōu)良性能，提高建筑物的安全性、耐久性和舒適性，推動綠色建筑的發(fā)展。

6改良ALC輕質(zhì)板在提升建筑性能方面的效果

改良ALC輕質(zhì)板憑借其優(yōu)異的力學(xué)性能、熱工性能和耐久性能，在提升建筑物綜合性能方面具有顯著效果。（1）在提高建筑物抗震性能方面，改良ALC輕質(zhì)板發(fā)揮了重要作用。由于ALC輕質(zhì)板密度低、強度高，用其替代傳統(tǒng)的砌塊材料，可有效減輕建筑物的自重，降低地震作用下的慣性力，從而提高建筑物的抗震性能。改良ALC輕質(zhì)板與鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等形成的復(fù)合墻體，具有良好的變形協(xié)調(diào)性和延性，能有效抵抗地震荷載，提高建筑物的整體抗震能力。（2）在改善建筑物保溫隔熱性能方面，改良ALC輕質(zhì)板也有突出表現(xiàn)。ALC輕質(zhì)板導(dǎo)熱系數(shù)低、熱阻高，用其制作的墻體和屋面，能有效阻斷熱量傳遞，減少建筑物的能量損失。通過在ALC輕質(zhì)板外側(cè)復(fù)合保溫材料，如膨脹珍珠巖、酚醛樹脂等，可進(jìn)一步提高墻體的保溫隔熱性能，有助于打造舒適、節(jié)能的建筑環(huán)境。（3）改良ALC輕質(zhì)板還有助于延長建筑物的使用壽命。ALC輕質(zhì)板具有良好的抗?jié)B性、抗凍性和耐腐蝕性，能有效抵抗環(huán)境侵蝕，延緩建筑構(gòu)件的老化和破損。（4）ALC輕質(zhì)板還具有良好的耐火性能，其耐火極限可達(dá)2-3小時，能有效阻隔火勢蔓延，保護建筑物和人身安全。

改良ALC輕質(zhì)板在提升建筑物抗震、保溫隔熱和耐久性方面都有突出表現(xiàn)。以某高層住宅項目為例，采用改良ALC輕質(zhì)板替代傳統(tǒng)砌塊材料后，建筑物自重減輕20%，抗震性能提高1倍;外墻保溫層采用ALC輕質(zhì)板-膨脹珍珠巖復(fù)合板后，傳熱系數(shù)降低至0.15W/（m·K），較傳統(tǒng)墻體降低50%;ALC輕質(zhì)板內(nèi)外墻體的耐久性提高30%，建筑物預(yù)期使用壽命延長至70年以上。

7改良ALC輕質(zhì)板在建筑碳減排中的作用

7.1降低建筑物的能源消耗

改良ALC輕質(zhì)板保溫性能優(yōu)異，在建筑物墻體、屋面等部位的應(yīng)用，能夠顯著降低建筑物的能源消耗。與傳統(tǒng)砌塊材料相比，ALC輕質(zhì)板導(dǎo)熱系數(shù)更低，熱阻更高，用其構(gòu)筑的建筑圍護結(jié)構(gòu)，能夠有效阻斷室內(nèi)外熱量交換，減少冷熱空調(diào)等能源消耗。同時，ALC輕質(zhì)板密度低、強度高，用其替代部分鋼筋混凝土等材料，可減輕建筑自重，降低建筑結(jié)構(gòu)能耗。據(jù)測算，采用改良ALC輕質(zhì)板的建筑，其能耗水平可降低15%-25%，大幅減少建筑運行階段的碳排放。

7.2減少建筑材料的碳排放

改良ALC輕質(zhì)板的生產(chǎn)和應(yīng)用，有助于減少建筑材料的碳排放。ALC輕質(zhì)板主要由硅砂、水泥、石灰和鋁粉等原材料經(jīng)發(fā)泡而成，其生產(chǎn)過程的碳排放強度低于傳統(tǒng)建筑材料。此外，ALC輕質(zhì)板生產(chǎn)過程中可大量摻加工業(yè)廢渣，如粉煤灰、礦渣等，不僅可替代部分水泥，降低水泥的使用量，還能消納工業(yè)廢棄物，減少廢棄物處置過程的碳排放。與傳統(tǒng)建筑材料相比，改良ALC輕質(zhì)板的生產(chǎn)和應(yīng)用可降低10%-20%的碳排放量。

7.3提高建筑廢棄物的循環(huán)利用率

改良ALC輕質(zhì)板可廣泛用于新建建筑，也可用于既有建筑的節(jié)能改造。與傳統(tǒng)材料相比，ALC輕質(zhì)板在建筑拆除過程中更易分離和回收，回收的ALC輕質(zhì)板經(jīng)分揀、破碎等工序處理后，可作為原料重新生產(chǎn)ALC輕質(zhì)板，也可作為輕集料應(yīng)用于泡沫混凝土等材料的生產(chǎn)。這不僅能提高ALC輕質(zhì)板的循環(huán)利用率，減少建筑垃圾的排放，還能降低原材料開采和運輸過程的碳排放。據(jù)估算，采用改良ALC輕質(zhì)板的建筑，其拆除后ALC輕質(zhì)板的循環(huán)利用率可達(dá)80%以上，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)建筑材料。

8結(jié)論

改良ALC輕質(zhì)板在提升建筑性能和減少碳排放方面具有顯著效果，是發(fā)展綠色建筑的重要技術(shù)途徑。隨著研究的不斷深入和應(yīng)用的逐步推廣，改良ALC輕質(zhì)板必將在建筑領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)貢獻(xiàn)更多力量。

參考文獻(xiàn)

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