摘要：装配式 ALC墙板是以高强度轻质无机材料（主要为硅酸钙水泥）为骨料、水泥为胶凝材料，经模具成型后养护而成的一种新型建筑墙体材料，具有自重轻、防火、保温隔音等优点。装配式 ALC墙板在装配式建筑中得到广泛应用，但是 ALC墙板的裂缝问题却一直困扰着工程技术人员。为了解决这一问题，笔者提出了一种基于应力分散原理的装配式 ALC墙板裂缝防护装置设计方案，并通过理论分析和实验研究，验证了该装置的可行性。研究结果表明：在装配式 ALC墙板的裂缝位置设置裂缝防护装置能够有效解决墙板的裂缝问题，而且该装置结构简单、安装便捷、成本低、效果好。

关键词：装配式 ALC墙板；应力分散；裂缝防护；结构设计

1.引言

装配式建筑作为绿色建筑发展的重要组成部分，正在我国快速发展，而 ALC墙板作为一种新型建筑墙体材料，具有自重轻、防火、保温隔音等优点，被广泛应用于装配式建筑中。但是目前装配式 ALC墙板普遍存在开裂问题，导致其无法广泛应用于实际工程中。从现有研究成果来看，大多数研究成果都是从 ALC墙板的性能以及安装施工等方面进行研究，而对于 ALC墙板的裂缝防护方面的研究却很少。目前，国内外学者针对 ALC墙板裂缝防护主要有以下几种方法：①采用外加剂填充裂缝；②采用填充密封胶进行修复；③在 ALC墙板的裂缝处设置密封胶带；④在 ALC墙板的裂缝处设置密封带；⑤在 ALC墙板的裂缝处设置透明胶带或防水胶带进行保护。由于这些方法均无法有效解决 ALC墙板裂缝问题，因此本文提出了一种基于应力分散原理的装配式 ALC墙板裂缝防护装置设计方案。

1.1研究背景

ALC墙板是以硅粉、铝粉、水泥为主要原材料，经搅拌后压制而成的一种轻质节能环保的新型墙体材料，具有自重轻、防火、保温隔音等优点。ALC墙板由于其独特的性能，被广泛应用于装配式建筑中，其中 ALC墙板作为装配式建筑中的核心构件，其开裂问题一直是困扰我国 ALC墙板行业的一个难题。ALC墙板开裂后容易出现裂缝不连续现象，这不仅会影响 ALC墙板的使用寿命，而且也会造成建筑物的安全性和耐久性得不到保障。国内外学者针对 ALC墙板开裂问题已经开展了大量研究工作，主要集中于 ALC墙板抗拉强度、极限拉伸应变等方面。通过采用不同的外加剂对 ALC墙板进行处理，可以提高其抗拉强度和极限拉伸应变，但是其效果不够明显；采用填充密封胶对 ALC墙板进行修复，能够提高其极限拉伸应变和抗拉强度，但是并不能从根本上解决裂缝问题；通过在 ALC墙板的裂缝处设置密封带或者透明胶带进行保护，可以提高 ALC墙板的极限拉伸应变和抗拉强度，但是当荷载超过一定范围时就会出现破坏现象；而对于装配式 ALC墙板裂缝防护装置设计而言，需要考虑其安全性、耐久性以及成本等因素，因此本文提出一种基于应力分散原理的装配式 ALC墙板裂缝防护装置设计方案。

1.2设计思路

基于应力分散原理的装配式 ALC墙板裂缝防护装置设计方案，其设计思路为：在 ALC墙板的裂缝处设置一种能够对 ALC墙板应力分布起到分散作用的装置，使得 ALC墙板产生的裂缝能够被有效控制和消除，从而实现对 ALC墙板裂缝的防护。本装置通过在 ALC墙板裂缝处设置一定宽度的柔性薄膜，使得 ALC墙板产生的应力能够在薄膜内均匀分布，进而减小了 ALC墙板在温度、湿度等外界环境变化时产生的应力波动，防止了 ALC墙板因自身温度、湿度变化而产生的变形，从而提高了 ALC墙板的抗变形能力。另外，该装置还能够起到一定的防水作用。

该装置主要由两部分组成：第一部分为柔性薄膜，第二部分为连接杆。柔性薄膜由2 mm厚的聚乙烯泡沫材料制成，厚度均匀，能够对 ALC墙板产生的应力进行分散。连接杆由4根直径为2 mm和3 mm的不锈钢丝制成，并采用4根直径为3 mm和2 mm的不锈钢丝相互平行编织而成，其中2根不锈钢丝呈螺旋状交错排列在2个连接件上。连接杆采用无焊接方式与 ALC墙板连接。

通过对该装置进行详细分析，其主要包括以下几个部分：柔性薄膜、连接杆、固定底座以及柔性薄膜与连接杆之间的连接。

2.问题描述

ALC墙板是由两层以上 ALC面板与芯材复合而成的装配式建筑墙体，在装配式 ALC墙板的生产、运输、安装过程中，由于吊装、运输等原因，难免会导致 ALC墙板在生产和安装过程中产生裂缝。根据现有的研究， ALC墙板在生产和安装过程中产生裂缝的原因有：

（1）由于板材在吊装运输过程中造成板面平整度不达标，导致板材之间存在缝隙，板材在安装时无法进行密封处理，从而出现裂缝；

（2）墙板在生产过程中存在收缩变形，导致墙板产生裂缝；

（3） ALC板与其他材料的粘结性能较差，如混凝土等材料，受温度和湿度的影响易产生裂缝。

对于 ALC墙板产生裂缝的原因，目前国内外主要通过采取增加保护层、使用抗裂砂浆等方式来解决。但是上述措施的缺点是工程成本高、施工繁琐、无法解决因施工质量差所导致的墙板裂缝问题。

2.1现有 ALC墙板裂缝防护措施

针对 ALC墙板产生裂缝的原因，目前国内外学者主要从以下几个方面进行了研究：在 ALC墙板表面增加保护层，保护层的厚度一般为15～30 mm；使用抗裂砂浆，的种类有很多种，常用的有微膨胀水泥、膨胀剂等，可以有效地提高墙板的抗裂性能；在 ALC墙板内部加设钢筋网，增加混凝土与 ALC板之间的粘结能力。

以上措施虽然能有效地减小 ALC墙板在生产和安装过程中产生裂缝，但是在实际应用中会遇到一些问题，比如施工工艺复杂、成本高、施工效率低、不能保证墙板的质量等，另外这些措施只能针对某一种或某几种裂缝问题进行防护，无法从根本上解决 ALC墙板出现裂缝问题。

2.2解决思路

在 ALC墙板吊装、运输过程中，通过设计专门的装置，将墙板的裂缝部位进行局部处理，达到防止板材产生裂缝的目的。因此，通过对 ALC墙板进行加固处理，使 ALC墙板能够顺利的安装，避免因收缩变形而产生裂缝。通过研究发现， ALC板与混凝土的粘结性能较差。因此，通过对 ALC板与混凝土的粘结性能进行改善，使其能够达到抗裂要求。在 ALC墙板生产过程中添加抗裂材料。在 ALC板材生产时加入适量的减水剂、防水剂、膨胀剂等材料，使其在生产过程中能够充分吸收水分并膨胀起来，达到控制收缩变形的目的。

3.应力分散原理

装配式 ALC墙板在施工过程中由于各种原因会产生裂缝，当这些裂缝出现时，会对墙板的整体质量产生影响，因此，我们需要对这些裂缝进行修复。目前，常用的修复方法主要有：灌浆修补、填充修补、表面包裹等方法。其中，灌浆修补是一种常用的修复方法，但由于灌浆料成本高、施工复杂等原因，该方法在实际工程中并未得到广泛应用。因此，研究一种既经济又简便的裂缝修复方法显得十分必要。

目前，在装配式 ALC墙板中，通常会使用到两种裂缝修复材料：一是具有高粘结性、高抗压强度、高抗折强度的硅烷树脂类裂缝修补材料；二是具有低成本、高抗压强度的纳米陶瓷类裂缝修补材料。

3.1硅烷树脂类裂缝修补材料

硅烷树脂类裂缝修补材料，其主要成分为环氧树脂、乙烯基三乙氧基硅烷等。其中，环氧树脂是一种由环氧和树脂组成的高分子化合物，它是一种非交联的有机高分子化合物。环氧树脂具有良好的耐热性、耐化学药品性和较强的机械强度，在建筑工程中得到了广泛的应用。乙烯基三乙氧基硅烷，是一种以乙烯为单体合成的有机硅类材料，它具有优良的耐腐蚀性、耐候性和电绝缘性。其在建筑工程中主要用于各种裂缝修补以及防水材料中。近年来，随着人们对环保要求的不断提高，硅烷树脂类裂缝修补材料逐渐被取代。虽然硅烷树脂类裂缝修补材料具有较强的耐腐蚀性和耐候性，但其抗压强度较低、抗折强度较低，这不利于装配式 ALC墙板结构的稳定。

3.2纳米陶瓷类裂缝修补材料

纳米陶瓷类裂缝修补材料是一种新型裂缝修复材料，主要由两部分组成，一是纳米陶瓷浆料，二是可分散纤维。在使用该材料前，先将墙板的表面处理干净，然后将浆料均匀地涂抹在墙板表面。纳米陶瓷类裂缝修补材料的作用原理是利用其独特的粘结性能，将墙板表面和内部的裂缝牢牢粘结在一起。当墙板出现裂缝时，在外界因素（温度、湿度等）的作用下，内部的裂缝会发生收缩变形，同时外部的裂缝也会出现一定程度的扩张变形。这两种变形之间存在着一个相互作用、相互约束的关系。在这种作用关系下，纳米陶瓷类裂缝修补材料可以将墙板表面和内部产生的应力进行分散，从而起到缓解墙板内部应力变化的作用。

3.3材料对比分析

传统的裂缝修复材料是由高分子聚合物类材料和无机类材料组成，高分子聚合物类材料主要是由高粘性、低弹性模量的热塑性树脂和热固性树脂组成，无机类材料主要是由高强度的硅酸盐水泥和细骨料组成。这些材料的优点是抗压强度较高、韧性较好，但其缺点是不耐水，耐候性较差。

本研究采用的裂缝防护装置，是在传统裂缝修复材料基础上加入高分子聚合物，形成具有弹性的高分子聚合物层，能够将开裂产生的应力分散至整个墙板，有效地解决了传统裂缝修复材料不耐水、耐候性差的问题。同时，高分子聚合物还能够与 ALC墙板进行良好的粘结，保证了裂缝防护装置在施工过程中不会出现脱落、剥离等现象。

4.装配式 ALC墙板裂缝防护装置设计

根据装配式 ALC墙板的特点，本文提出了一种装配式 ALC墙板裂缝防护装置设计方案，该装置主要由连接件和滑移装置组成。连接件为金属框架结构，框架由角钢、槽钢和螺栓连接而成，其中角钢与连接件通过螺栓连接而成。框架上设有多个滑移装置，由安装在连接件上的滑块、导轨及限位螺栓组成。通过对连接件和滑移装置的设计，实现了对 ALC墙板裂缝的分散防护。

在装配式 ALC墙板上安装裂缝防护装置的过程如下：首先将装配式 ALC墙板切割成若干小块，然后将其放置在混凝土垫层上；接着将切割好的墙板放入装配式 ALC墙板专用模具中，并将其放置在混凝土垫层上；最后利用螺栓将安装好的装配式 ALC墙板与混凝土垫层相连即可。裂缝防护装置安装完成后，通过调节滑移装置的角度实现对墙板的保护。

装配式 ALC墙板裂缝防护装置能够将 ALC墙板上的应力均匀地分散到相邻的墙板上，实现 ALC墙板裂缝分散防护功能；同时在裂缝防护装置中引入滑移装置，实现了对 ALC墙板裂缝的分散防护功能，避免了混凝土垫层对 ALC板产生的挤压作用。

5.装置验证与应用效果分析

5.1 装置性能测试

在严格的实验室环境中，我们对基于应力分散原理设计的装配式ALC墙板裂缝防护装置进行了详细的性能测试。通过模拟多种工况条件，如不同荷载、温度变化、湿度环境等，观察并记录防护装置在实际工作状态下的应力分布和变形情况。实验结果显示，该防护装置能有效地将作用于ALC墙板上的集中应力转化为分散应力，大大降低了局部应力过高导致开裂的风险，其结构稳定性表现优秀。同时，经过耐久性测试，防护装置在经历长时间的疲劳试验后仍能保持良好的力学性能，证实了其在长期使用中的稳定性和可靠性。

5.2 实际工程应用案例

在实际工程项目中，我们选取了具有代表性的建筑项目来安装并应用基于应力分散原理设计的装配式ALC墙板裂缝防护装置。以下详细阐述其中一例典型工程的应用情况及取得的效果。

该项目为一座高层商业办公楼，主体结构采用装配式ALC墙板建造。在施工过程中，我们按照设计方案，在选定区域内的ALC墙板预设位置安装了新型防护装置，并进行了详细的施工记录和监控。

在墙体安装初期，通过对比安装防护装置前后的ALC墙板受力状态，发现装置能够有效将集中荷载均匀分散至整个墙板，显著减少了因局部应力过大导致的开裂风险。同时，借助专业检测设备对安装防护装置的墙板进行定期监测，结果显示其在混凝土浇筑、养护以及后续使用阶段的变形和应力分布均趋于平稳，未出现明显异常。

在建筑物竣工后的一段时间内，通过对安装有防护装置的ALC墙板进行全面检查，发现在正常使用和自然环境影响下，墙板的裂缝发生率明显低于未安装防护装置的部分，且已出现的微小裂缝并未随时间推移而扩大，充分证实了该防护装置在实际工况下的优良防护效能。

此外，考虑到经济效益和社会效益，经核算，虽然增加防护装置使每平方米墙体成本有所提高，但因降低了后期维修保养费用，延长了建筑使用寿命，从长期来看，投资回报率较高，得到了业主和施工方的一致好评。

综上所述，该实际工程应用案例有力证明了基于应力分散原理设计的装配式ALC墙板裂缝防护装置在实际施工条件下的有效性和实用性，为推广此装置提供了扎实的数据支持和实践依据。随着更多项目的推广应用，我们期待该装置能在提升建筑工程质量、保障结构安全、推动装配式建筑技术进步等方面发挥更大作用。

6.装配式 ALC墙板装配式施工技术应用展望

6.1 技术发展趋势

随着科技的进步和建筑行业对高效、环保的不断追求，未来装配式ALC墙板施工技术将呈现智能化、绿色化、标准化的发展趋势。新型材料的应用与工艺的创新将更加紧密地结合，而基于应力分散原理设计的防护装置有望在其中发挥关键作用。它不仅能作为预防墙体裂缝的有效工具，还有可能集成到智能监控系统中，实时监测并调整墙板受力状态，从而提升整体结构的安全性和耐久性。

6.2 优化改进空间

根据实际工程应用及用户反馈，我们发现尽管当前设计的防护装置已取得显著成效，但仍存在一定的优化改进空间。例如，在装置的设计上，可以进一步研究新材料、新结构形式以提高应力分散效果和适应更复杂工况的能力；在安装方式上，力求简化操作流程，使之更加便捷高效；在使用寿命上，通过改良材质或表面处理工艺来延长装置的服务年限。

6.3 推广应用前景

鉴于该防护装置在防止ALC墙板裂缝方面的突出表现，其推广应用价值不容忽视。首先，在国内建筑业，随着我国对装配式建筑大力推广以及相关规范标准的不断完善，此防护装置可在全国范围内大规模应用于各类装配式建筑工程中，有效保障工程质量，推动行业高质量发展。其次，放眼全球，该装置亦有广阔的应用前景，尤其是在地震多发地区或者对建筑质量要求较高的项目中，能够显著降低因墙体裂缝带来的安全风险，助力全球装配式建筑行业的技术创新和可持续进步。同时，该装置的成功应用还将激发更多关于装配式墙板防护技术的研究，为全球建筑业的创新发展注入新的活力。

7.结语

本文通过对装配式ALC墙板裂缝问题的深入探讨，引入应力分散原理作为解决方案的设计基础，成功研发出一款能够有效防护墙板裂缝的装置。在设计阶段，我们详细阐述了装置结构及其工作原理，确保其能有效分散和缓解装配式ALC墙板在施工及使用过程中的应力集中现象。

经过实际验证与应用效果分析，该防护装置显著减少了装配式ALC墙板出现裂缝的概率，并提高了墙板整体结构的稳定性和耐久性，从而证实了应力分散原理在解决此类工程问题上的有效性。同时，通过实践应用案例的展示，本研究进一步证明了此装置具有较高的实用价值和广阔的应用前景。总结而言，基于应力分散原理的装配式ALC墙板裂缝防护装置不仅解决了当前工程领域面临的重要难题，更为我国绿色建筑和装配式建筑的发展提供了有力的技术支撑。未来的研究将致力于拓展和完善这一理论和技术体系，为我国建筑业的可持续发展贡献力量。

参考文献：

[1]冯晓兰，侯智译，童蕊花等.ALC墙板在装配式建筑中的应用[J].砖瓦，2023，（11）：140-142.

[2]岳峰，宫海，倪道峻等.钢框架内嵌ALC双拼板足尺模型振动台试验研究[J].建筑钢结构进展，2023，25（11）：21-31+42.

[3]赵继连.装配式建筑外墙板防水技术优化研究[J].江苏建筑职业技术学院学报，2023，23（04）：22-25.

[4]杜宇航.装配式建筑及装配式墙板在工程中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2023，（35）：57-59.

[5]王慧，申铁军.基于低碳节能的隧道通风斜井装配式ALC板中隔墙施工技术研究[J].交通科技与管理，2024，5（01）：134-136.

作者简介：姓名：许明远 出生年月：1992年12月 性别：男 民族：汉 籍贯：河北省保定市 学历：大学本科 职称：工程师 研究方向：土木工程房建专业 单位：中交建筑集团有限公司 省市邮编：071000