章旭波
寧波市建設集團股份有限公司 浙江 寧波 315000
在施工技術和工程材料快速發(fā)展的今天,粗放型的施工已成為過去,綠色節(jié)能、安全高效的施工是當今的主流趨勢。新型的模板體系基本上是基于傳統(tǒng)的木模板和鋼模板而優(yōu)化延生的[1],且向高質量、環(huán)保的方向發(fā)展。在一般情況下,混凝土結構中的模板分項的工程造價在整個混凝土結構中占20%~30%,工期占40%~50%[2]。故選擇合適的模板系統(tǒng)在一定程度上能節(jié)約工程成本。
19世紀中葉之后,隨著水泥、混凝土和鋼筋混凝土的應用,磚混結構建筑迅速興起。20世紀五六十年代,國內主要的建筑形式為磚混結構,此時的模板形式主要是木模板。到了20世紀80年代之后,鋼筋混凝土結構開始逐漸占據(jù)市場,隨之出現(xiàn)了大量的鋼模板的生產(chǎn)、租賃商。在20世紀90年代左右,市場上比較流行的是組合鋼模板,主要形式為鋼框竹膠板,這種結構在一定程度上能夠降低組合模板的質量和成本[3-4]。全鋼大模板在國內的推廣主要是在1996年之后。20世紀90年代,竹膠合板模板作為當時的一種新型模板開始在市場上出現(xiàn),并在90年代末得到了大量的應用。1997年,木膠合板模板也開始進入國內市場,并迅速推廣開來。
鋁合金模板技術最初起源于美國,在21世紀初期,開始在我國的粵港澳地區(qū)出現(xiàn),2020年,我國各地進一步頒布了一系列關于鋁模板的利好政策,時至今日,國內的鋁模板產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具有一定規(guī)模[5]。1982年起,我國已有企業(yè)先后研制了玻璃纖維增強塑料模板、砂塑和木塑板模板等塑料模板產(chǎn)品。近年來,PVC復合塑料模板由于具有強度高、可塑性好、施工速度快等突出優(yōu)點,得到了廣泛的應用和發(fā)展[6]。2019年,臨港污水處理廠二期擴建工程引入了DUO模板,有效提高了模板的裝拆效率。
木膠合板模板質量輕、易加工,可根據(jù)具體要求鋸、鉆成形,且拆裝方便、單價低,由于應用廣泛,一般工人操作較為熟練。但是由于其材質本身的特性限制,其周轉次數(shù)在4次以上時就易發(fā)生翹曲、起鼓、開裂等問題;二次使用時,往往難以處理板縫問題。木模板不能在水中浸泡,浸泡后若曝曬則易變形,造成混凝土面的不平整。在環(huán)保問題上,由于其可重復使用率低,故在施工過程中易產(chǎn)生大量的垃圾,對環(huán)境造成一定的影響[7]。
在工藝技術方面,木模板往往采用鋼管腳手架支撐,較為費工費時,木模板施工需要大量的板材及鋼管支架,這就要求多人配合才能進行安裝,并且其周轉需要塔吊配合。由于耗材量大,且對存儲環(huán)境有一定的要求,故木模板進場需要專門設置堆放區(qū),否則容易造成損傷浪費。一般條件下,木模板的拆模時間在7 d左右,其安裝質量由施工人員的技術決定。木模板在周轉時易對其表面造成損傷,為保證混凝土面平整,需另外找平抹灰;木模板拆裝易產(chǎn)生廢釘,且材質屬于易燃物,故現(xiàn)場安全隱患較多。
竹膠合板模板相較于木膠合板模板,其材料更加環(huán)保;但是由于竹子的硬度高,所以其二次加工不如木模板方便;單價方面稍高于木模板;正確使用情況下,其周轉次數(shù)可以達到20次[8]。其他方面的工藝技術特點基本與木模板相同。木膠合板和竹膠合板如圖1所示。
圖1 木膠合板和竹膠合板
組合鋼模板(圖2)又稱為鋼模板,具有尺寸小、質量輕、拆裝靈活、通用性強、部件強度高、可多次周轉等特點。雖然一次性價格較高,但攤銷費用低,用材相對環(huán)保[9]。雖然我國的組合鋼模板設計標準中,模板體系的規(guī)格達125種,但在實際市場上遠沒有這個數(shù)量,且多種配件往往難以找到生產(chǎn)、租賃的廠家,致使在施工應用中需要以其他非配套部件替換,導致鋼模板的使用效果差、效率低、質量難以保證。
圖2 組合鋼模板
在施工工藝方面,組合鋼模板若需要預組裝,則需在夯實的地面上或者專門的組裝平臺上進行;為減小拼縫的影響,要把控組合模板的質量,如2塊組合鋼模板的高低差不得大于2 mm等;鋼模板結構混凝土澆筑成形后往往會形成一個粗糙混凝土面,拆模后一般都要進行抹灰,且需要分類存放并進行合理地維護保養(yǎng),以延長其使用壽命。
相比于組合鋼模板,全鋼大模板(圖3)具有抗震性能好、整體板面更加平整、模板拼接縫少、漏漿概率低、無需現(xiàn)場預組裝、節(jié)省部分工時、無需抹灰工序等優(yōu)勢[10]。但由于全鋼大模板質量大、體積大,其周轉需要塔吊配合;為提高效率,減少塔吊吊運次數(shù),需在現(xiàn)場合理設置模板堆放點,且基本只能適用于一個特定項目,一次投入難以攤銷,成本較高。
圖3 全鋼大模板
鋼框竹膠合板模板(圖4)主要是采用竹制面板配以型鋼龍骨而組成的模板體系,荷載主要由鋼框架承擔,而竹制面板則能滿足混凝土面的觀感要求。鋼框竹膠合板模板極大減少了鋼的用量,故其質量較輕,但又具有較高的強度。其集合了竹膠合板模板和全鋼大模板的優(yōu)勢,具有易拆卸、拼縫少、可多次周轉、現(xiàn)場加工較為簡單的特點。相較于全鋼大模板,其一次性投入明顯降低。
圖4 鋼框竹膠合板模板
塑料模板(圖5)若根據(jù)材料劃分,則分類種類繁多,且各具特色。如玻璃纖維增強塑料,又稱玻璃鋼,具有質量小、強度高、彈性韌性好、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)點,在制作圓柱模板中有一定的應用。PVC復合塑料模板主要以改性聚丙乙烯塑料為原料,具有成本低、質量輕、易二次加工、絕緣阻燃、耐磨防水、材料表面平整光潔、脫模質量高、生產(chǎn)快捷、可塑性強、可多次周轉等優(yōu)異的綜合性能。在環(huán)保方面,PVC復合塑料板在報廢后可以實現(xiàn)全部回收再利用,但是塑料模板由于自身材料限制,往往具有熱軟冷脆、剛度低、收縮率較大的缺陷。根據(jù)模板的組合結構,塑料模板又可分為散拼式塑料模板和組合式塑料模板。其中組合式塑料模板相較散拼式,有施工更加便捷且周轉率更高的優(yōu)勢,同時也有非標準件的有效利用率更低、制作成本更高的劣勢。
圖5 塑料模板
鋁合金模板(圖6)是由采用擠壓成形的鋁合金硬質型材料焊接加工形成的帶肋面板、短板、主次肋面板系統(tǒng),具有穩(wěn)定性好、承載力高、可周轉次數(shù)高等特點。有數(shù)據(jù)顯示其周轉次數(shù)最高可達150次以上。雖然其一次性成本投人較高,但分攤成本較低。其質量遠小于鋼模板,故鋁模在施工周轉過程中無需安排塔吊吊運,僅需人工上下層遞運即可,搬運成本較低;材料表面平整光潔,脫模后混凝土面平整光潔,其全部配件都可重復使用,故施工現(xiàn)場一般不會產(chǎn)生相關垃圾。
圖6 鋁合金模板
在施工技術方面,鋁合金模板的質量小,單人即可進行搬運,裝拆方便,施工周期短,一套模板正常施工僅需4、5個工日;鋁合金模板使用后模板的修復維護較為困難,在施工過程中一般需要用到20%~30%的非標準件,這部分的模板周轉率低。鋁合金模板一般需要根據(jù)施工圖紙到廠家定制,故前期深化時間較長,變更成本高,根據(jù)市場數(shù)據(jù),鋁合金模板適用于高層(11層標準層以上)建筑,對于多層和地下室結構目前沒有經(jīng)濟優(yōu)勢。
DUO模板(圖7)源自德國,目前在我國的應用案例較少。DUO模板采用的是高分子復合材料,具有質量輕、承重力強、抗?jié)衲透?、通用性強等特點??芍貜褪褂寐蔬h高于木模板,一般可達50次以上;其操作非常方便、簡單,可以在較大程度上減少人工。在環(huán)保方面,模板通過耦合器連接,正常操作下幾乎不會產(chǎn)生噪聲污染。在施工技術方面,由于模板質量輕,故不需要塔吊即可安裝,一般2~3個工人便可完成現(xiàn)場的拆裝作業(yè)。但由于目前國內應用較少,其一次性成本和維護費用等數(shù)據(jù)還不完善。
圖7 DUO模板
目前國內模板市場百花齊放,在“兩提兩降一環(huán)保”的目標下,模板系統(tǒng)的品類在不斷豐富,材質在不斷創(chuàng)新,管理體系和標準也在不斷完善。項目可以根據(jù)自身的特點,結合當?shù)氐拇蟓h(huán)境選擇合適的模板系統(tǒng),在保證施工質量的前提下,降低施工成本,保護當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。