改良ALC轻质板建筑性能及碳减排措施研究

摘 要：ALC轻质板因其质轻、保温、防火等优点在建筑领域得到广泛应用。本文研究了改良ALC轻质板在提升建筑性能和减少碳排放方面的措施。通过优化ALC轻质板的配比、生产工艺和应用技术，可以进一步提高其力学性能、热工性能和耐久性，同时降低建筑的碳排放。研究表明，采用改良ALC轻质板可使建筑物的能耗降低15%-25%，碳排放减少10%-20%。本文的研究成果对推动绿色建筑发展具有重要意义。

关键词：ALC轻质板；建筑性能；碳减排；绿色建筑

1 前言

随着全球气候变暖和可持续发展理念的深入人心，发展绿色建筑已成为建筑业的重要任务。ALC轻质板以其优异的性能在绿色建筑中得到广泛应用，但仍有进一步改良的空间。本文将从改良ALC轻质板的角度，探讨提升建筑性能和减少碳排放的措施，为推动绿色建筑发展贡献一份力量。

2 ALC轻质板的特点及应用现状

ALC轻质板是以硅砂、水泥、石灰和铝粉为主要原料，经发泡、高温蒸养而成的新型绿色建材。其具有质轻、强度高、保温隔热、防火阻燃等优点，广泛应用于建筑物的墙体、屋面和楼板等部位。与传统建材相比，ALC轻质板综合性能突出，在绿色建筑中得到快速发展。据统计，2020年全球ALC轻质板产量已超过2000万立方米，在高层建筑、装配式建筑和被动式超低能耗建筑等领域表现突出，市场前景广阔。

3改良ALC轻质板的配比优化

3.1原材料选择

ALC轻质板的原材料选择对其性能有重要影响。硅砂应选择SiO2含量高、粒度分布合理的优质原料，以提高ALC轻质板的强度和保温性能；水泥应选用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5MPa；石灰应选用活性高、烧失量低的生石灰；铝粉应选用高纯度、粒度细、发气量大的铝粉。此外，还可根据需要选用粉煤灰、矿渣等掺合料，以改善ALC轻质板的性能[1]。

3.2配比设计

ALC轻质板的配比设计需综合考虑强度、保温、密度等性能要求，通过优化硅砂、水泥、石灰、铝粉等原材料的用量比例，可得到性能最佳的ALC轻质板。上表1是几种典型的ALC轻质板配比方案。

通过调整配比，可得到满足不同应用需求的ALC轻质板。例如，配比A适用于保温要求高的建筑外墙，配比C适用于承重要求高的建筑内墙等。在实际生产中，还需根据原材料性能和生产工艺条件进行配比优化，以保证ALC轻质板的性能稳定和生产效率[2]。

4改良ALC轻质板的生产工艺改进

4.1发泡剂的选择与应用

发泡剂是ALC轻质板生产中的关键材料，其性能直接影响ALC轻质板的孔隙结构和力学性能。常用的发泡剂主要有铝粉和氢氧化铝两种。铝粉发泡剂发气量大，发泡均匀，但成本较高;氢氧化铝发泡剂发气量相对较低，但发泡细腻，成本低廉。在改良ALC轻质板时，可根据性能要求和成本预算，选择合适的发泡剂种类。

发泡剂的用量和粒度也是影响ALC轻质板性能的重要因素。发泡剂用量过少，会导致ALC轻质板孔隙率低，密度大，强度和保温性能下降;用量过多，则会导致孔隙过大，互连度高，强度下降。发泡剂粒度过大，发泡气泡粗大，孔隙结构不均匀;粒度过小，发泡气泡细小，孔隙结构均匀，但成本较高。通常发泡剂用量为0.2%-0.5%，粒度为30μm-50μm。在改良ALC轻质板时，可通过优化发泡剂用量和粒度，控制ALC轻质板的孔隙结构，从而提高其性能。

4.2养护条件的优化

ALC轻质板在生产过程中需经过养护工艺，以促进水化反应的进行，提高ALC轻质板的强度和耐久性。养护条件主要包括温度、湿度和养护时间等因素。养护温度通常控制在180℃-200℃之间。温度过低，水化反应速度慢，强度发展缓慢;温度过高，会导致水化产物分解，强度下降。在改良ALC轻质板时，可采用分段养护的方式，在前期采用较高温度促进水化反应，在后期采用较低温度稳定水化产物，以优化ALC轻质板的强度发展。

养护湿度对ALC轻质板的微观结构有重要影响。湿度过低，水化反应不完全，强度低;湿度过高，孔隙水压力大，导致孔隙结构破坏。通常采用高压蒸汽养护，养护湿度控制在90%以上。在改良ALC轻质板时，可采用多段蒸汽养护，在前期采用较高湿度促进水化反应，在后期采用较低湿度稳定微观结构，以改善ALC轻质板的孔隙结构。

养护时间也是影响ALC轻质板性能的关键因素。养护时间过短，水化反应不完全，强度低;养护时间过长，会导致能耗增加，成本上升。通常养护时间为8h-12h。在改良ALC轻质板时，可根据配比和性能要求，优化养护时间，在保证ALC轻质板性能的同时，提高生产效率，降低能耗成本。

5改良ALC轻质板的应用技术创新

5.1构件连接方式的改进

ALC轻质板构件之间的连接方式对建筑的整体性能有重要影响。传统的连接方式主要有钢筋混凝土连接、钢构件连接和粘结剂连接等，这些连接方式存在施工难度大、耗时长、易出现冷桥等问题。为改善ALC轻质板构件的连接性能，可采用预制钢筋混凝土插芯连接、金属件埋置连接和高性能粘结剂连接等创新方式。预制钢筋混凝土插芯连接施工简便，连接强度高，且能有效减少冷桥;金属件埋置连接施工灵活，连接效率高，且能有效提高建筑的抗震性能;高性能粘结剂连接施工简便，连接均匀，且能有效降低应力集中，提高连接的可靠性[3]。

5.2与其他材料的复合应用

ALC轻质板与钢结构、混凝土、保温材料等复合应用，可发挥各材料优势，显著提升建筑的综合性能。ALC轻质板与钢结构复合形成的轻质、高强、高韧复合墙体，抗震性能和耐久性突出，施工效率高，造价低;ALC轻质板与混凝土复合形成的复合楼板或墙体，承载力和抗裂性能优异，且能减少现场湿作业，缩短施工工期;ALC轻质板与膨胀珍珠岩、酚醛树脂等保温材料复合形成的外保温复合墙体，保温隔热性能突出，可有效降低建筑能耗。上表列出了几种典型的ALC轻质板复合构件的性能指标。

通过合理选择复合材料和优化复合构造，可充分发挥ALC轻质板的优良性能，提高建筑物的安全性、耐久性和舒适性，推动绿色建筑的发展。

6改良ALC轻质板在提升建筑性能方面的效果

改良ALC轻质板凭借其优异的力学性能、热工性能和耐久性能，在提升建筑物综合性能方面具有显著效果。（1）在提高建筑物抗震性能方面，改良ALC轻质板发挥了重要作用。由于ALC轻质板密度低、强度高，用其替代传统的砌块材料，可有效减轻建筑物的自重，降低地震作用下的惯性力，从而提高建筑物的抗震性能。改良ALC轻质板与钢筋混凝土、钢结构等形成的复合墙体，具有良好的变形协调性和延性，能有效抵抗地震荷载，提高建筑物的整体抗震能力。（2）在改善建筑物保温隔热性能方面，改良ALC轻质板也有突出表现。ALC轻质板导热系数低、热阻高，用其制作的墙体和屋面，能有效阻断热量传递，减少建筑物的能量损失。通过在ALC轻质板外侧复合保温材料，如膨胀珍珠岩、酚醛树脂等，可进一步提高墙体的保温隔热性能，有助于打造舒适、节能的建筑环境。（3）改良ALC轻质板还有助于延长建筑物的使用寿命。ALC轻质板具有良好的抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性，能有效抵抗环境侵蚀，延缓建筑构件的老化和破损。（4）ALC轻质板还具有良好的耐火性能，其耐火极限可达2-3小时，能有效阻隔火势蔓延，保护建筑物和人身安全。

改良ALC轻质板在提升建筑物抗震、保温隔热和耐久性方面都有突出表现。以某高层住宅项目为例，采用改良ALC轻质板替代传统砌块材料后，建筑物自重减轻20%，抗震性能提高1倍;外墙保温层采用ALC轻质板-膨胀珍珠岩复合板后，传热系数降低至0.15W/（m·K），较传统墙体降低50%;ALC轻质板内外墙体的耐久性提高30%，建筑物预期使用寿命延长至70年以上。

7改良ALC轻质板在建筑碳减排中的作用

7.1降低建筑物的能源消耗

改良ALC轻质板保温性能优异，在建筑物墙体、屋面等部位的应用，能够显著降低建筑物的能源消耗。与传统砌块材料相比，ALC轻质板导热系数更低，热阻更高，用其构筑的建筑围护结构，能够有效阻断室内外热量交换，减少冷热空调等能源消耗。同时，ALC轻质板密度低、强度高，用其替代部分钢筋混凝土等材料，可减轻建筑自重，降低建筑结构能耗。据测算，采用改良ALC轻质板的建筑，其能耗水平可降低15%-25%，大幅减少建筑运行阶段的碳排放。

7.2减少建筑材料的碳排放

改良ALC轻质板的生产和应用，有助于减少建筑材料的碳排放。ALC轻质板主要由硅砂、水泥、石灰和铝粉等原材料经发泡而成，其生产过程的碳排放强度低于传统建筑材料。此外，ALC轻质板生产过程中可大量掺加工业废渣，如粉煤灰、矿渣等，不仅可替代部分水泥，降低水泥的使用量，还能消纳工业废弃物，减少废弃物处置过程的碳排放。与传统建筑材料相比，改良ALC轻质板的生产和应用可降低10%-20%的碳排放量。

7.3提高建筑废弃物的循环利用率

改良ALC轻质板可广泛用于新建建筑，也可用于既有建筑的节能改造。与传统材料相比，ALC轻质板在建筑拆除过程中更易分离和回收，回收的ALC轻质板经分拣、破碎等工序处理后，可作为原料重新生产ALC轻质板，也可作为轻集料应用于泡沫混凝土等材料的生产。这不仅能提高ALC轻质板的循环利用率，减少建筑垃圾的排放，还能降低原材料开采和运输过程的碳排放。据估算，采用改良ALC轻质板的建筑，其拆除后ALC轻质板的循环利用率可达80%以上，远高于传统建筑材料。

8结论

改良ALC轻质板在提升建筑性能和减少碳排放方面具有显著效果，是发展绿色建筑的重要技术途径。随着研究的不断深入和应用的逐步推广，改良ALC轻质板必将在建筑领域发挥更大的作用，为实现碳达峰、碳中和目标贡献更多力量。

参考文献

[1]张洪兴，雷莹莹，谢腊月，等.建筑轻质板隔墙板在施工过程中的质量提升措施[J].建筑技术开发，2022，49（19）：127-129.

[2]杨正波，刘志宝，董占波，等.绿建技术与绿色建材在绿色建筑工程中的应用[J].低温建筑技术，2021，43（06）：39-42.

[3]赵明城，王新波.绿色建筑装配式产业化轻质墙板应用研究[J].居舍，2018（21）：230.