改良ALC輕質板建筑性能及碳減排措施研究

摘 要：ALC輕質板因其質輕、保溫、防火等優點在建筑領域得到廣泛應用。本文研究了改良ALC輕質板在提升建筑性能和減少碳排放方面的措施。通過優化ALC輕質板的配比、生產工藝和應用技術，可以進一步提高其力學性能、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展具有重要意義。

關鍵詞：ALC輕質板；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發展理念的深入人心，發展綠色建筑已成為建筑業的重要任務。ALC輕質板以其優異的性能在綠色建筑中得到廣泛應用，但仍有進一步改良的空間。本文將從改良ALC輕質板的角度，探討提升建筑性能和減少碳排放的措施，為推動綠色建筑發展貢獻一份力量。

2 ALC輕質板的特點及應用現狀

ALC輕質板是以硅砂、水泥、石灰和鋁粉為主要原料，經發泡、高溫蒸養而成的新型綠色建材。其具有質輕、強度高、保溫隔熱、防火阻燃等優點，廣泛應用于建筑物的墻體、屋面和樓板等部位。與傳統建材相比，ALC輕質板綜合性能突出，在綠色建筑中得到快速發展。據統計，2020年全球ALC輕質板產量已超過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域表現突出，市場前景廣闊。

3改良ALC輕質板的配比優化

3.1原材料選擇

ALC輕質板的原材料選擇對其性能有重要影響。硅砂應選擇SiO2含量高、粒度分布合理的優質原料，以提高ALC輕質板的強度和保溫性能；水泥應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；石灰應選用活性高、燒失量低的生石灰；鋁粉應選用高純度、粒度細、發氣量大的鋁粉。此外，還可根據需要選用粉煤灰、礦渣等摻合料，以改善ALC輕質板的性能[1]。

3.2配比設計

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

通過調整配比，可得到滿足不同應用需求的ALC輕質板。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墻等。在實際生產中，還需根據原材料性能和生產工藝條件進行配比優化，以保證ALC輕質板的性能穩定和生產效率[2]。

4改良ALC輕質板的生產工藝改進

4.1發泡劑的選擇與應用

發泡劑是ALC輕質板生產中的關鍵材料，其性能直接影響ALC輕質板的孔隙結構和力學性能。常用的發泡劑主要有鋁粉和氫氧化鋁兩種。鋁粉發泡劑發氣量大，發泡均勻，但成本較高;氫氧化鋁發泡劑發氣量相對較低，但發泡細膩，成本低廉。在改良ALC輕質板時，可根據性能要求和成本預算，選擇合適的發泡劑種類。

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

4.2養護條件的優化

ALC輕質板在生產過程中需經過養護工藝，以促進水化反應的進行，提高ALC輕質板的強度和耐久性。養護條件主要包括溫度、濕度和養護時間等因素。養護溫度通常控制在180℃-200℃之間。溫度過低，水化反應速度慢，強度發展緩慢;溫度過高，會導致水化產物分解，強度下降。在改良ALC輕質板時，可采用分段養護的方式，在前期采用較高溫度促進水化反應，在后期采用較低溫度穩定水化產物，以優化ALC輕質板的強度發展。

養護濕度對ALC輕質板的微觀結構有重要影響。濕度過低，水化反應不完全，強度低;濕度過高，孔隙水壓力大，導致孔隙結構破壞。通常采用高壓蒸汽養護，養護濕度控制在90%以上。在改良ALC輕質板時，可采用多段蒸汽養護，在前期采用較高濕度促進水化反應，在后期采用較低濕度穩定微觀結構，以改善ALC輕質板的孔隙結構。

養護時間也是影響ALC輕質板性能的關鍵因素。養護時間過短，水化反應不完全，強度低;養護時間過長，會導致能耗增加，成本上升。通常養護時間為8h-12h。在改良ALC輕質板時，可根據配比和性能要求，優化養護時間，在保證ALC輕質板性能的同時，提高生產效率，降低能耗成本。

5改良ALC輕質板的應用技術創新

5.1構件連接方式的改進

ALC輕質板構件之間的連接方式對建筑的整體性能有重要影響。傳統的連接方式主要有鋼筋混凝土連接、鋼構件連接和粘結劑連接等，這些連接方式存在施工難度大、耗時長、易出現冷橋等問題。為改善ALC輕質板構件的連接性能，可采用預制鋼筋混凝土插芯連接、金屬件埋置連接和高性能粘結劑連接等創新方式。預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;高性能粘結劑連接施工簡便，連接均勻，且能有效降低應力集中，提高連接的可靠性[3]。

5.2與其他材料的復合應用

ALC輕質板與鋼結構、混凝土、保溫材料等復合應用，可發揮各材料優勢，顯著提升建筑的綜合性能。ALC輕質板與鋼結構復合形成的輕質、高強、高韌復合墻體，抗震性能和耐久性突出，施工效率高，造價低;ALC輕質板與混凝土復合形成的復合樓板或墻體，承載力和抗裂性能優異，且能減少現場濕作業，縮短施工工期;ALC輕質板與膨脹珍珠巖、酚醛樹脂等保溫材料復合形成的外保溫復合墻體，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輕質板復合構件的性能指標。

通過合理選擇復合材料和優化復合構造，可充分發揮ALC輕質板的優良性能，提高建筑物的安全性、耐久性和舒適性，推動綠色建筑的發展。

6改良ALC輕質板在提升建筑性能方面的效果

改良ALC輕質板憑借其優異的力學性能、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輕質板發揮了重要作用。由于ALC輕質板密度低、強度高，用其替代傳統的砌塊材料，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輕質板與鋼筋混凝土、鋼結構等形成的復合墻體，具有良好的變形協調性和延性，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輕質板也有突出表現。ALC輕質板導熱系數低、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輕質板外側復合保溫材料，如膨脹珍珠巖、酚醛樹脂等，可進一步提高墻體的保溫隔熱性能，有助于打造舒適、節能的建筑環境。（3）改良ALC輕質板還有助于延長建筑物的使用壽命。ALC輕質板具有良好的抗滲性、抗凍性和耐腐蝕性，能有效抵抗環境侵蝕，延緩建筑構件的老化和破損。（4）ALC輕質板還具有良好的耐火性能，其耐火極限可達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。以某高層住宅項目為例，采用改良ALC輕質板替代傳統砌塊材料后，建筑物自重減輕20%，抗震性能提高1倍;外墻保溫層采用ALC輕質板-膨脹珍珠巖復合板后，傳熱系數降低至0.15W/（m·K），較傳統墻體降低50%;ALC輕質板內外墻體的耐久性提高30%，建筑物預期使用壽命延長至70年以上。

7改良ALC輕質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輕質板保溫性能優異，在建筑物墻體、屋面等部位的應用，能夠顯著降低建筑物的能源消耗。與傳統砌塊材料相比，ALC輕質板導熱系數更低，熱阻更高，用其構筑的建筑圍護結構，能夠有效阻斷室內外熱量交換，減少冷熱空調等能源消耗。同時，ALC輕質板密度低、強度高，用其替代部分鋼筋混凝土等材料，可減輕建筑自重，降低建筑結構能耗。據測算，采用改良ALC輕質板的建筑，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輕質板的生產和應用，有助于減少建筑材料的碳排放。ALC輕質板主要由硅砂、水泥、石灰和鋁粉等原材料經發泡而成，其生產過程的碳排放強度低于傳統建筑材料。此外，ALC輕質板生產過程中可大量摻加工業廢渣，如粉煤灰、礦渣等，不僅可替代部分水泥，降低水泥的使用量，還能消納工業廢棄物，減少廢棄物處置過程的碳排放。與傳統建筑材料相比，改良ALC輕質板的生產和應用可降低10%-20%的碳排放量。

7.3提高建筑廢棄物的循環利用率

改良ALC輕質板可廣泛用于新建建筑，也可用于既有建筑的節能改造。與傳統材料相比，ALC輕質板在建筑拆除過程中更易分離和回收，回收的ALC輕質板經分揀、破碎等工序處理后，可作為原料重新生產ALC輕質板，也可作為輕集料應用于泡沫混凝土等材料的生產。這不僅能提高ALC輕質板的循環利用率，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。據估算，采用改良ALC輕質板的建筑，其拆除后ALC輕質板的循環利用率可達80%以上，遠高于傳統建筑材料。

8結論

改良ALC輕質板在提升建筑性能和減少碳排放方面具有顯著效果，是發展綠色建筑的重要技術途徑。隨著研究的不斷深入和應用的逐步推廣，改良ALC輕質板必將在建筑領域發揮更大的作用，為實現碳達峰、碳中和目標貢獻更多力量。

參考文獻

[1]張洪興，雷瑩瑩，謝臘月，等.建筑輕質板隔墻板在施工過程中的質量提升措施[J].建筑技術開發，2022，49（19）：127-129.

[2]楊正波，劉志寶，董占波，等.綠建技術與綠色建材在綠色建筑工程中的應用[J].低溫建筑技術，2021，43（06）：39-42.

[3]趙明城，王新波.綠色建筑裝配式產業化輕質墻板應用研究[J].居舍，2018（21）：230.