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烟台厂家:陶粒加气混凝土砌块特性及施工技术要点与生命周期CO2排放量解析


陶粒加气混凝土砌块生命周期CO2排放量解析
陶粒加气混凝土砌块隔声等级可以达到三级,且用其砌筑的墙体保温隔热性能优异,能够满足一般民用建筑的要求。生物污泥陶粒加气混凝土砌块生命周期CO2排放量计算模型与公式,计算了烧结淤泥页岩陶粒生产阶段CO2排放因子和陶粒加气混凝土生命周期CO2排放量,为反映生物污泥陶粒加气混凝土砌块的CO2排放水平,将计算结果同粉煤灰加气混凝土砌块、烧结普通砖和烧结空心砖碳排放进行了比较,
数据表明,A3.5、B06和A5.0、B07级生物污泥陶粒加气混凝土砌块生命周期CO2排放量分别为449.15和437.90kgCO2/m3,A5.0、B07级外墙砌块碳排放量较粉煤灰加气混凝土砌块和烧结空心砖分别升高了45%和36%,而与烧结普通砖相比则减少了10%。生物污泥陶粒加气混凝土砌块碳排放量远高于粉煤灰加气混凝土砌块和烧结空心砖是由于大量使用了陶粒这一高碳排放原料,因此,若想降低其碳排放,可从降低陶粒生产碳排放入手
厂家:陶粒加气混凝土砌块特性及施工技术要点与生命周期CO2排放量解析
近年来,墙改工作的推进使得新型墙体材料的生产、应用比重及产品种类等都日渐上升。我国作为目前世界上能源消耗和二氧化碳排放量最高的国家,环境和资源都面临着巨大的威胁和挑战,亟需采取有效的措施。
建材行业的节能减排对我国能否履行碳减排承诺有着重要影响。随着碳排放权交易体系即将启动,墙材行业亟需一计算模型来定量评价墙体材料的碳排放量,科学分析墙体材料的减排潜力,以推动墙体材料的低碳化、绿色化发展。陶粒加气混凝土砌块作为节能型墙体材料的代表之一,凭借其高强、质轻、耐火、保温隔热性能高等诸多优点,近些年来,推广力度较大。而当下对该建材的研究多从优化材料物理性能入手,对材料的环境效益研究甚少。管文和陈宁[1]研究了淤泥陶粒加气混凝土砌块的基本物理性能、耐久性能、砌体力学性能、热工性能和经济效益;郭艳等[2]对陶粒加气混凝土砌块的配料比进行研究,发现掺加陶粒(陶粒600级)加气混凝土保温隔热性能良好,同时克服了加气混凝土制品极易收缩的固有缺陷;
从陶粒加气混凝土砌块的基本物理性能、耐久性能、砌体力学性能入手,分析了其对村镇住宅自保温结构的适用性,为该材料在村镇地区的推广提供了技术支撑。
本文以生物污泥陶粒加气混凝土砌块为研究对象,运用生命周期评价法系统地分析了其生命周期碳排放量,并将其同生产工艺相近的粉煤灰加气混凝土砌块、烧结砖和烧结空心砌块进行对比,为今后墙体材料的选择、评价与管理等提供有益探索。
1陶粒加气混凝土砌块概述陶粒加气混凝土砌块是在粉煤灰加气混凝土砌块制作工艺的基础上加入陶粒颗粒制备而成,由于陶粒制品具有其它材料所不具备的许多优异性能,如耐火性优异、抗震性好、吸水率低、耐久性好等,使得陶粒加气混凝土砌块具备诸多传统建材所不具备的性能优点,同时,选用轻质陶粒作为骨料,能够有效克服传统加气蒸压类产品干缩的问题。作为一种新型的自保温墙体材料,陶粒加气混凝土砌块的当量导热系数在0.12~0.16W/(m·K),保温隔热性能优异,有着良好的推广和应用价值。陶粒作为陶粒加气混凝土砌块主要原料之一,其根据原料不同,可分成黏土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒、生物污泥陶粒等。

近年来,我国城市污水厂污泥产量与日俱增,如何处理由污水厂处理污水所得的大量污泥是困扰城市发展的议题之一,常见的填埋、焚烧或堆肥等处理方法存在诸多不足之处,而生物污泥陶粒的出现,用生物污泥代替黏土来烧制陶粒,既节省黏土,又保护农田,为综合利用污泥提供了新思路。本文陶粒加气混凝土砌块的原材料轻集料选用生物污泥陶粒。

厂家:陶粒加气混凝土砌块特性及施工技术要点与生命周期CO2排放量解析

2生物污泥陶粒加气混凝土砌块生命周期CO2排放量计算模型本文运用生命周期评价的方法学来定量分析生物污泥陶粒加气混凝土砌块生命周期的CO2排放量,生命周期评价(LifeCycleAssessment,LCA)作为国际上公认能定量评价产品环境负荷量的评价方法,现已被广泛地应用于建筑行业,评价分析建筑材料、建筑结构体系、建筑等在其生命周期范围内所产生的环境负荷,并根据生命周期各子阶段的评价数据,提出针对性的节能减排策略,推动产品的绿色化、低碳化、无害化发展。
生物污泥陶粒加气混凝土砌块生命周期与碳排放来源基于生命周期评价法的流程,本文对生物污泥陶粒加气混凝土砌块生命周期系统边界从原材料获取、原料运输、生产加工、成品、运输、工程应用到废弃拆除和回收利用(见图1),对其生命周期的碳排放量进行量化计算,功能单位选建材常用的计量单位,对于砌体类材料,常用单位体积作为计量单位,故本文选1m3作为功能单位。
通常,根据二氧化碳的排放来源将其分为直接排放和间接排放,直接碳排放针对的是生产过程中产生的排放,如某些材料在生产加工时由于发生化学反应产生的碳排放,而间接性排放指的是由于消耗能源所引起的碳排放,如使用外购电力、蒸汽等能源以及原材料运输过程所排放的CO2。本文对生物污泥陶粒加气混凝土砌块碳排放的统计,包括直接排放和间接排放
生物污泥陶粒加气混凝土砌块生命周期CO2排放量计算本文通过调研典型企业,获得生物污泥陶粒加气混凝土砌块生命周期能源与资源消耗一手清单,并结合上文的计算模型,对其生命周期CO2排放量进行计算分析。

3.1原材料获取阶段生产生物污泥陶粒加气混凝土砌块的原料有轻质生物污泥陶粒、水泥、粉煤灰、外加剂,由于外加剂的使用量极少,加之缺乏生命周期清单数据,故由其造成的碳排放量忽略不计。而粉煤灰作为燃煤厂排放的固体废渣,对于其CO2排放量的计量仅考虑将其运送至工厂,由运输引起的CO2排放,运输距离以实际调研数据为主。水泥的CO2排放因子则参考徐小宁[5]的研究,42.5级和52.5级的水泥CO2排放因子分别为0.863和0.973kgCO2/kg。外购电力CO2排放因子来自中国清洁发展机制网公布的《中国区域电网基准线排放因子》[6]中的数据,考虑到调研企业地处国家电网划定的华东电网区域范围,故本文取近3年华东电网电量边际排放因子(OM)的均值作为电力排放因子,数值为0.81kgCO2/(kW·h)。

厂家:陶粒加气混凝土砌块特性及施工技术要点与生命周期CO2排放量解析

3.1.1生物污泥陶粒CO2排放因子本文陶粒加气混凝土砌块的原材料轻集料选用生物污泥陶粒,由于目前国内还未对其CO2排放因子进行研究,故本文选浙江省一家拥有成熟稳定生产线,年产量可达10万m3的典型企业作为研究对象,调研分析陶粒生产阶段的碳排放数据。该陶粒厂生产的利废节能型陶粒以污泥(含水率80%~85%)、页岩为主要原料,采用粉磨成球、热加工等工艺生产。系统边界从原料开采到成品出厂,功能单位为1m3干燥陶粒产品陶粒的生产工艺一般来说可分成:原料处理→混合、搅拌→配合料陈化堆放→搅拌→造粒→煅烧→冷却、筛分→成品出厂几个步骤。调研企业采用回转窑焙烧,考虑到以天然气或是煤粉作为燃料,对焙烧工艺的安全性要求较高,该企业以生物质能———稻糠作为回转窑燃料,磨成粉状稻谷表皮(即稻糠)经高压吹入焙烧窑中,由于稻糠有较高的发热量,其化学成分以活性SiO2为主,在煅烧反应时,一可代替天然气减少能源使用量,二可迅速并全部参与化学反应,增强陶粒强度。从图2所示的生物污泥陶粒生产工艺流程可知,生物污泥陶粒生产阶段CO2排放量来源可分3部分:一是由获取原材料所排放的间接性CO2;二是搅拌、混练、造粒、冷却系统、筛分机、包装系统等使用电耗生产工艺所造成的CO2排放;三是煅烧过程中燃料和污泥燃烧排放的CO2
原材料获取阶段CO2排放量采用上文的生物污泥陶粒生产阶段CO2排放因子,并结合厂方提供的其它原料使用量数据,根据各种原材料的CO2排放因子,得到内墙砌块A3.5、B06和外墙砌块A5.0、B07在原材料获取阶段的CO2排放量分别为432.52和419.85kgCO2/m3。3.2生物污泥陶粒加气混凝土砌块生产加工阶段陶粒的堆积密度在300~400kg/m3,选其为加气混凝土砌块粗骨料,因为陶粒的收缩率极小,且用量占总体积的50%~60%,可以大大地减小砌块的收缩率,选之作为墙体材料的骨料,能有效避免日后墙体开裂情况的发生。生物污泥陶粒加气混凝土砌块的生产工艺见图3。生物污泥陶粒加气混凝土砌块生产阶段CO2排放量来源可分2部分:
一是搅拌、浇注、养护、切割、包装等使用电耗生产工艺所造成的CO2排放,
二是养护阶段消耗蒸汽所排放的CO2。图3生物污泥陶粒加气混凝土砌块生产工艺示意生物污泥陶粒加气混凝土砌块生产阶段能源与资源消耗清单来自一家年产量10万m3的新型墙体材料生产厂,出于生产设备成本因素的考虑,该厂养护阶段并未使用蒸汽养护系统而是采用自然养护,但为达到产品性能所要求的强度,该厂选用52.5级硅酸盐水泥,因此其原料获取阶段CO2排放量可能偏高,而生产阶段的排放量会偏低。陶粒加气混凝土砌块原材料获取及生产阶段能源、资源消耗清单如表2所示
生物污泥陶粒加气混凝土砌块CO2排放分析为反映陶粒加气混凝土砌块的CO2排放水平,将其同生产工艺类似的粉煤灰加气混凝土砌块进行比较,根据文献[15],粉煤灰加气混凝土砌块生命周期碳排放数据如表6所示。表6粉煤灰加气混凝土砌块生命周期CO2排放量kgCO2/m3注:
①由于该文献未涉及该数据,采用本文提出的计算方法得出的计算值。对比表5和表6的数据,生物污泥陶粒加气混凝土砌块生命周期碳排放量要高于粉煤灰加气混凝土砌块,A5.0、B07级较粉煤灰加气混凝土砌块提高45%。产生该差异的主要原因是原料获取阶段的碳排放,粉煤灰加气混凝土砌块在该阶段的碳排放值远低于陶粒加气混凝土砌块,因为陶粒加气混凝土砌块使用了陶粒作为原料,这也从侧面说明了陶粒是一种高碳排放材料。但使用陶粒作为原料,帮助陶粒加气混凝土砌块克服了传统加气产品在体积稳定性上的缺陷,有效避免了使用过程中开裂情况的发生。
生物污泥陶粒加气混凝土砌块同传统烧结类建材相比结果如表7所示,烧结普通砖和烧结空心砖的清单数据来自文献[16],陶粒加气混凝土由于使用了利废原料粉煤灰,使得其碳排放量较烧结普通砖下降了10%,而由于陶粒这一高碳排放原料的使用,使得其碳排放较烧结空心砖增加了36%
结论
(1)基于生命周期评价方法的方法论,提出了适用于量化陶粒加气混凝土砌块生命周期碳排放量的计算模型,该计算模型将陶粒加气混凝土砌块生命周期分成4个阶段,依次为原材料获取、生产加工、运输与废弃处置,并给出了各子阶段碳排放量的计算方式。该计算思路与方法可被推广用于分析其它建材生命周期CO2排放量,有助于推动建材低碳化,绿色化发展,为今后行业从事者在择材时提供一种新的选材思路。
(2)根据本文提出的生命周期碳排放量计算模型,得到2种不同型号(A3.5、B06和A5.0、B07)的陶粒加气混凝土砌块生命周期CO2排放量分别为449.15和437.90kgCO2/m3,同时通过调研典型污泥页岩陶粒生产企业,得到陶粒生产阶段CO2排放因子为135.52kgCO2/m3。
(3)同生产工艺相近的粉煤灰加气混凝土砌块相比,B07级陶粒加气混凝土砌块生命周期碳排放量增加了45%,同烧结空心砖相比则增加36%,而与烧结普通砖相比则降低了10%,碳排放的增加主要来自陶粒该高碳排放原料的使用,降低的则源于页岩使用量的减少。因此,若想降低陶粒加气混凝土砌块碳排放量,可从降低陶粒原料生产碳排放入手

陶粒加气混凝土墙材特性及施工技术要点

介绍一种企业自主研发的陶粒加气混凝土墙材制品,这种陶粒加气混凝土砌块和陶粒加气混凝土板既保留了加气混凝土良好的保温隔热性,同时克服了易裂、吸水等加气制品的固有缺陷。采用该陶粒加气混凝土砌块砌筑墙体,可实现单一材料即满足建筑节能50%的标准要求,在实际工程中应用效果良好陶粒加气混凝土砌块、陶粒加气混凝土板,是以其自主研制生产的陶粒,与陶砂、粉煤灰一起作为骨料,以水泥为胶凝材料,掺入适量减缩剂、发泡剂等,经机械搅拌、高效复合发泡、振动压制、静养养护、全自动机械切割等工艺制备而成的新型墙体材料,具有轻质高强、隔热保温、防火隔音、绿色环保等优点。该陶粒加气混凝土砌块单一材料就可满足当地建筑节能设计标准要求,已成功应用在承重、非承重结构的内、外墙建筑工程中,并应用于高层建筑框架(剪)结构的外墙填充及内隔墙部位。陶粒加气混凝土板还可用作高速公路的隔音墙板,也可用作建筑装饰材料,用途广泛。1陶粒加气混凝土原材料组成陶粒加气混凝土是由陶粒和发泡混凝土两者有机结合而成,其制品见图1。陶粒是以淤泥和粉煤灰为主要原料,经机械造粒、旋窑焙烧而成,在其不光滑的外表层上,氧化硅、三氧化二铁等稳定材料形成了保护膜,膜内部由多个互不贯穿的孔组成蜂窝状体,使陶粒具有容重轻、强度高、吸水率小、耐火保温、性能稳定等优点。发泡混凝土具有容重轻、保温效果好等优点,但其强度较低、吸水率较大。将陶粒和发泡混凝土两种材料整合,其中加入适当的添加剂,形成陶粒加气混凝土,既实现了两者优点的共存增补,同时又有效地克服了加气混凝土的收缩、吸水等缺陷。2陶粒加气混凝土特点

2.1陶粒加气混凝土墙材特性以陶粒加气混凝土砌块为例,其由陶粒加气混凝土经全自动机械切割而成后,具有如下理化性能:

(1)轻质。陶粒加气混凝土砌块干体积密度为450kg/m3~750kg/m3,可减轻劳动强度,降低建筑物自重,简化地基处理,节省工程造价。

(2)高强。陶粒加气混凝土砌块强度可达B07级,抗压强度>7.5MPa,可用于外墙。砌体经抗拔力试验、悬挂力试验、力学性能试验,各项指标均超过黏土制品的实砌墙,可直接粘贴面砖、花岗岩等饰面材料。同时还具有良好的锚固力,钉钉子时,有与木质材料相似的手感。

(3)隔热保温。陶粒加气混凝土砌块的导热系数为0.11W/(m·K)~0.18W/(m·K),经测试,240mm厚墙体热阻值、传热系数、热惰性指标均能满足夏热冬冷地区建筑节能50%的要求。如适当调整墙体厚度或采用专用砂浆(包括粉刷石膏)干法施工,可保证砌块尺寸偏差<1.5mm,灰缝控制在3mm以内,并满足建筑节能65%的要求。

(4)防火。陶粒加气混凝土砌块原材料均为无机不燃物,高温不产生有害气体。经试验,150mm厚墙体耐火达5h以上,燃烧性能为A1级。

(5)隔音吸音。陶粒加气混凝土砌块内有大量气孔,隔声量为54dB,具有隔音和吸音双重功能。(6)绿色环保。陶粒加气混凝土砌块生产过程中无废气、废水、废渣等产生,经检测,符合GB6566《建筑材料放射性核素限量》标准中对建筑主体材料的要求。建筑物拆除后,砌块仍可循环利用,减轻环境污染。

2.2陶粒加气混凝土墙材的优势

(1)收缩率极低。陶粒几乎不存在收缩,以陶粒为主材料,并加入减缩剂,大幅度降低了陶粒加气混凝土的收缩率。测得干燥收缩率<0.49mm/m,绝干收缩率和实心黏土砖相当,有效避免了墙体开裂。

(2)含水率合适。陶粒加气混凝土制品出厂含水率控制在15%~20%,适宜施工。

(3)抗渗性极强。陶粒加气混凝土内部孔互不贯穿,吸水率小,其抗渗试验结果优于标准要求。

(4)尺寸精密。由于采用金刚钻圆盘锯,全自动机械切割,尺寸误差小,能有效保证墙体尺寸和控制灰缝,易于干法施工,减少砂浆用量,降低工程成本。

(5)外表美观。陶粒加气混凝土切割后所形成的图案,可作为建筑装饰用,美观大方,具有新意。

(6)易粉刷。其材料与水泥基材料有相容性,且经切割后形成了粗糙面,砂浆吸附力强,有效保证粉刷不空鼓、不开裂。砌筑时,宜用配套砂浆砌筑。外墙面做防水处理,内墙面用腻子装饰。内墙选用陶粒加气混凝土板时,整体效果更佳。

(7)耐久性好。由高温烧结陶粒为骨料的制品,耐酸碱,耐腐蚀,与建筑物同寿命,无须二次保温,免除维护成本。

(8)性价比佳。仅需一次性投资,有效降低工程综合成本。

3自保温体系中的冷桥处理方法采用一般的框架(剪)结构,240mm厚陶粒加气混凝土砌块墙体已满足建筑节能50%的标准要求,关键是对梁、柱及剪力墙部位的冷桥进行细节处理。目前已有一些方法可以解决此类问题。例如:为使自保温墙体外凸,在梁、柱和剪力墙等部位内缩30mm~50mm,内缩混凝土冷桥部位外设复合保温层;针对框剪结构或建筑体形系数特殊、窗墙比较大或者要求达到65%节能标准要求的建筑,可在其梁、柱、剪力墙的外侧采用≥40mm厚陶粒加气混凝土薄板贴面,即在浇筑前,将陶粒加气混凝土薄板用胶水固定在模板上后浇筑,使薄板与梁、柱、剪力墙整体浇注成型。当个别特殊工程不能满足节能设计要求时,对梁、柱、剪力墙部位采用陶粒混凝土进行现浇。

4砌体施工技术要点(1)陶粒加气混凝土砌块应按品种、规格、强度等级分别堆放整齐,高度不宜超过2m,严禁翻斗倾卸或抛掷。

(2)砌筑前,应对基层进行清理和找平,按设计要求弹出墙的中线、边线及门、窗洞口位置,以皮数杆为标志,弹出水准线。

(3)每皮砌筑时,应注意水平、垂直,错缝搭接长度不宜小于砌块长度的1/3。

(4)砌体转角和交接处应同时砌筑,不能同时砌筑时,必须砌斜槎。

(5)砌上墙的砌块不应任意移动或撞击,若需移动,需重新铺砂浆。

(6)砌体和混凝土柱相连处应设置拉结筋,砌体顶部和梁的底面应留15mm~25mm的空隙,应用同强度的同质小砌块斜砌。空隙的充填宜在砌体砌完7d后进行。

(7)砌筑时严禁在砌体中留脚手洞,砌体修补及孔洞堵塞宜用同质材料修补,砌体过梁宽度宜比砌块墙两侧凹10mm。

(8)墙厚≥200mm时,木结构门窗可用尼龙锚栓直接固定于墙中线;若墙厚<200mm,或遇钢构、铝合金等门窗时,砌体两侧部位应嵌入预埋件,门窗框与砌体间的空隙应用柔性材料填充。

(9)砌体暗埋线管应在砌体完成并达到一定强度后进行,开槽时应使用电动切割机,开槽深度不宜超过墙厚的1/3。墙厚<120mm的砌体不得双向对开管线槽,管线开槽应距门窗洞口300mm以外。管线埋好后,槽应先用水泥砂浆填充实,宜比墙面凹2mm,用耐碱玻纤网格布粘贴,然后做粉刷层。

(10)粉刷前,砌体与混凝土梁、柱、剪力墙交接处均应铺设>500mm宽的耐碱玻纤网格布或热镀锌钢丝网。

(11)此外,陶粒加气混凝土砌块的砌筑,陶粒加气混凝土板材的安装、装饰及验收等均应执行相关技术规范、规程和图集