赵彦革：装配式混凝土墙板体系碳排放研究

接前期（ 建筑结构·低碳专题七丨赵彦革：基于结构运行分析的低碳设计 ），本文选取我国目前常用的三种装配式混凝土墙板体系：预制混凝土夹芯保温外墙板、预制混凝土外墙板以及叠合类墙板为研究对象，基于碳排放因子理论，围绕钢筋、混凝土、灌浆料、保温体系、连接件等影响因素，以严寒地区为例对这三种装配式混凝土墙板体系展开碳排放研究。

2.1 三类墙板概述

本文研究的叠合类墙板以双面叠合剪力墙为例，其预制墙板由两叶50mm厚钢筋混凝土板通过桁架筋连接而成，空腔净距不小于100mm。现场安装后，在空腔内敷设、搭接钢筋，浇筑混凝土，形成剪力墙实心板。双面叠合剪力墙实际上就是永久性的混凝土模板。

2.2 墙板计算模型

本文根据《预制混凝土剪力墙外墙板》15G365-1第P44~57页WQ-2730~WQ-4530为例，以此作为墙板混凝土及钢筋量计算基础。其中预制混凝土夹芯保温墙板考虑钢筋、混凝土、保温板、灌浆量、灌浆套筒及预埋件量；预制混凝土外墙板考虑钢筋、混凝土、保温体系、灌浆量，灌浆套筒及预埋件量；叠合类墙板考虑钢筋、混凝土及保温体系，相关计算例图见图1。

图1：预制墙板模型配筋及模板图

在计算预制混凝土外墙板及叠合类墙板时，考虑施工现场后粘保温板，根据《外墙外保温工程技术规程》JGJ144-2019保温板年限为25年，以50年设计工作年限为计算周期，周期内保温板及其保温体系按替换一次考虑。

基于当前建筑工程实际，选取其中应用较广泛的“粘贴保温板+薄抹灰+涂料饰面”外墙外保温系统。保温系统中所涉其他辅助件（如锚固件、防水界面剂、发泡胶、密封条、墙角托架、包角条）不作考虑。鉴于粘接砂浆、抹面砂浆、抗裂砂浆成分差异较小，研究中将抹面砂浆、抗裂砂浆均近似等同于粘接砂浆。松散密度均取1300kg/m3。后粘保温体系的做法如图2所示。

本文研究的涉及的建筑材料碳排放因子参数如表1所示，参数来源《建筑碳排放计算标准》GB/T 51366-2019的附录D。

根据以上计算模型，保温体系及碳排放因子选取，对预制混凝土夹芯保温外墙板、预制混凝土外墙板及叠合类外墙板分别进行碳排放计算，并分析各材料碳排放占比情况，并计算不同类型墙板碳排放总量情况。同时，以保温厚度为变量、碳排放量为衡量指标，得出三类墙板体系优选方案。

根据对预制墙板组成可知，墙板材料组成可分为混凝土、钢筋、灌浆料、灌浆套筒、连接件以及保温材料。对于不同地区对保温板的厚度要求不一样，现以严寒地区为例，对保温板厚度选取为120mm。

通过对材料用量碳排放计算可知，预制混凝土夹芯保温外墙板占比较大为混凝土和钢筋，以寒冷地区为例，分别为占比53%及31%，详见图3。

图3：预制混凝土夹芯保温外墙板各类材料碳排放占比

图6：120厚保温板WQ-2730~WQ-4530型号三种墙板碳排放总量对比

3.2 不同保温板厚度各类墙板碳排放对比分析

由于不同地区保温板厚度的取值不同，保温体系的碳排放占比会有所不同，因此通过对保温板厚度的变化进行各墙板体系碳排放总量分析可知：对于严寒及寒冷地区，由于保温厚度相对较厚（保温板厚度：40mm~120mm），碳排放量占比较大，所以预制混凝土夹芯保温外墙板因其保温一体化措施，使其碳排放量较优。对于夏热冬冷地区，保温板厚度较薄（保温板厚度40mm以内），碳排放占比较小，因此预制混凝土夹芯保温外墙板由于其钢筋混凝土用量偏多，使其碳排放量优势降低，在保温低于25mm左右后，叠合类墙板的碳排放量更优，详见图8。

图8：不同保温厚度三种墙板碳排放对比分析

本文基于碳排放因子理论，围绕钢筋、混凝土、灌浆料、保温体系、连接件等影响因素，对预制混凝土夹芯保温外墙板、预制混凝土外墙板以及叠合类墙板的碳排放情况进行研究分析，得出结论如下：

(1)以严寒地区为例，预制混凝土夹芯保温外墙板的碳排放以混凝土和钢筋为主，预制混凝土外墙板和叠合类墙板的碳排放以混凝土、保温板和钢筋为主。

(2)同等做法情况下，叠合类墙板较预制混凝土外墙板碳排放稍低；

(3)基于保温板在50年设计工作年限内需更新一次的假定，对于严寒及寒冷地区，在厚保温板（厚度在40mm以上）情况下，按照碳排放由低到高的顺序依次为：预制混凝土夹芯保温外墙板、叠合类墙板、预制混凝土外墙板；对于夏热冬冷地区，在薄保温板（厚度在25mm以下）情况下，按照碳排放由低到高的顺序依次为：叠合类墙板、预制混凝土外墙板、预制混凝土夹芯保温外墙板。