全铝合金模板技术介绍

第 1/9 页 全铝合金组合模板技术介绍 天津恒工模板有限公司 刘辉 【简介】 全铝模板技术，在发达国家已经有50年的应用历史。那么，到底是什么原因使看似昂贵的铝合金材料，应用于建筑领域的混凝土浇筑呢？本文试图在回答这个问题的过程中，简要介绍一下全铝合金模板技术。 全铝合金组合模板系统自1962年在美国诞生以来，已经有近50年的应用历史。在美国、加拿大等发达国家，以及像墨西哥、巴西、马来西亚、韩国、印度这样的新兴工业国家的建筑中，均得到了广泛的应用。各国在推广使用的过程中，也积累了大量铝模板的设计、制造、应用和施工经验。 在金融海啸前，美国每年的铝模板市场规模大约有一亿美元，被当地四五家铝模板制造公司瓜分。墨西哥的保障房，亦大量应用了全铝模板技术。仅以一家总部位于哥伦比亚的铝模板制造公司为例，在墨西哥福克斯总统的任期内，就以其铝模板技术，参与建造了超过100万套保障房的建设。韩国在十年前，还主要使用胶合板，至今其高层住宅楼的施工中，已经有80%采用铝模板技术。 在人们简单的认知里，铝合金制成的模板，一定是非常昂贵，一定容易损坏，一定不适用于像中国这样施工管理水平相对较落后国家。那么，到底是什么原因，使铝模板技术不仅在像美国、加拿大等这样的发达国家得到了广泛的应用，也在诸如墨西哥甚至印度这样经济水平落后于中国的国家中，得到了积极的推广呢？一定有一个必须采用铝模板技术的理由。那这个理由是什么呢？在回答这个问题前，我们先探讨一下传统施工方式存在的问题。 一、传统模板施工方式存在的问题 以木胶合板和木方背楞为主的简支简撑的传统施工方法，均依赖现场施工人员的技术水平和管理水平的临场发挥，许多问题由施工现场随机处理，工程质量和施工效率在这样粗放的模式下均存在大量不可控的因素。导致的施工质量、施工效率和施工安全问题亦比比皆是，难以有效控制好。 传统施工法的墙模、顶模和支撑系统中，即使局部采取了一些较好的产品和工艺，由于缺乏系统整合，总体效率亦难全部发挥出来。例如在北京等北方地区广泛使用的全钢大模板系统，部分地解决了墙模简支简撑施工法带来的弊端，但该类模板的设计特点决定了只能应用于墙模，无法解决与顶模和支撑系统有效配合的问题，也就决定了此类模板无法实现墙板和顶板的一次浇筑，使墙模快速浇筑的优势无法在整个施工流程中完整发挥出来。 目前广泛应用于楼顶板的支撑系统，多为钢管扣件和碗扣式脚手架。这些系统与楼顶板模板系统各自独立，缺乏一体化设计，大量存在着施工效率低下、浪费材料和工时的现象，甚至由于支撑设备和施工方案的不当而造成的安全事故，亦屡有发生，甚至造成严重的人员伤亡事故。目前国际普遍流行的早拆体系，亦难于在此类支撑方案中得到真正有效的应用和实施。 随着我国劳动力成本的迅速提高，过去靠充足低廉的劳动力支撑的经济增长模式，己经不可持续。反映在建筑业上，那种靠人海战术，采用低效率、低成本模板系统的施工方法，也已经难以维持。施工企业首先面临的是招工难的问题，目前在一些大城市的建筑木工，每人每天300-350元的待遇，也很难找到。按这个成本，再加上保险等其他费用，每月每个工人的支出，已经接近2000美元，这已是中等发达国家的工资待遇水平。以目前国家的政策导向，在未来的5年内，人均的收入还要翻番。可以预见，这一天的到来，将不是线性的，第 2/9 页 很可能用不了5年，工资就要翻番。而招工难的问题，不会因为工资的增长而解决，很可能会更加严重。而工人的技能，也不会因工资的翻番而必然得到提高。 仅以目前的工资水平核算，我国支撑和模板的施工预算成本，包括设备和工时成本，已经接近甚至超过了像韩国和台湾这样工资水平远远超过我国的国家和地区。究其原因，是我们现在施工中仍然广泛沿用着传统的效率低下的木模板和粗放型的施工方法。不仅大量地浪费了木材等森林资源，违背国家的产业政策导向，增加碳排放，而且由此也造成了施工成本的大幅提高。 解决这些问题的要点是：采用效率高、模数化、可反复使用次数高的新型模板和支撑系统，以及与之相适应的有效节约施工现场工时成本的新型施工方法。把传统上发生在建筑工地的问题和许多由工地现场处理的工作，尽量多地在工厂处理、完成。这就是建筑施工工厂化的概念。工厂化的概念，已经在像日本这样的发达国家得到了广泛的应用和推广，在工程质量、施工效率和成本控制等诸多方面，均有良好的表现。我国建筑施工的发展方向，也必然会循着这个路子走下去，目前施工中的诸多问题，才会迎刃而解。 二、全铝合金模板系统的设计思路 全铝合金组合模板技术，恰恰是顺应了市场需求，解决了上述施工中存在的问题，才得以首先在发达国家诞生并被广泛应用。是市场规律这只无形的手，决定了当一个国家的经济发展水平达到一定程度后，人的价值变得重要，施工安全和施工效率，是任何施工企业不得不追求的目标时，像铝合金模板这样科技含量较高的产品，必然得到了发展应用的空间。更多地采用高效率的设备，从而尽量大地减少对人工的依赖，是工业化国家不得不走的路。铝合金模板技术，恰恰适应了这种趋势。 全铝模板技术自诞生以来，自美国开始，在世界许多国家的应用过程中，得到了不断的发展与完善，在很多细节上已经演变成许多不同特色的产品设计。本文以天津恒工模板有限公司设计、制造的快铝装M54模板系统为例，对全铝模板技术，做个简要的介绍。恒工模板为美国著名模板公司制造OEM的模板产品已经有十年的历史，积累了大量设计、生产和制造的经验和技术储备。快铝装M54模板系统是该公司在综合国外相关技术的优点的基础上，结合国内的施工时间，设计、制造的全铝模板系统。 快铝装M54模板系统的不同之处，不仅是使模板使用次数的增加；也不仅是对施工工时成本的降低；更不仅是模板材料的更新，从而大量减少建筑业对森林资源的浪费与消耗，而是对建筑模板和支撑系统从施工设备到施工工艺的一体化整合，以革命性的思维方式为混凝土浇筑施工提供了完整的工厂化解决方案。 快铝装M54模板系统的设计思路，从根本上颠覆了上述设备和施工方案的传统模式。把施工现场由施工人员随机解决的大量不可控因素，最大限度地去除。在施工前，由专业人员通过计算机辅助设计，将该建筑工程所需的所有模板标准化、模数化、系统化。应用材料和建筑结构领域的最新科技，将墙模、顶模和支撑系统一体化。支撑系统采用国际最新的早拆体系的设计理念，与顶模实现完美结合，以提高模板周转率，减少模板使用量。 以由此设计出的模板系统工作图作为指导，列出该工程所需的模板和配件清单，在工厂经严格质量管理体系和工艺控制完成生产，并对每个模板和配件进行编码。在运往工地前，将根据施工现场情况在工厂进行100%的整体试装，将任何可能出现的误差和疏忽，解决在施工现场之外。如此有效地保证了现场的施工质量和施工效率，只需稍加培训的体力工人，即可按图通过简单的组装操作，快速、高效、安全地完成现场施工。 三、 国外全铝模板技术简介 全铝模板技术，基本遵循模数化、标准化、一体化的设计特点。最大模板板面为3000mm x 900mm的规格，其系统承载力设计均遵循60KN/m2的规范。其结构特点，在国外的应用第 3/9 页 中逐步演变为6-12系列和8-8系列。6-12系列指的是模板长边的锁销孔的距离，模板个底边到第一个孔的距离为6英寸（150mm），从第一个孔至第二个孔之后的距离，为12英寸（300mm）；而8-8系列的孔距均为8英寸（200mm），由于孔距的限制，造成模板背部横梁的间距和型材的式样不得不做出相应的调整，为了达到60KN/m2的承载力，8-8系列的横梁数量要多于6-12系列。见图一和图二。 图一 6-12系列 图二 8-8系列 四、 全合金铝模板的饰面效果 全铝模板的面板，可以根据不同的建筑设计风格，直接用混凝土做出不同的装饰花纹出来。相见图三和图四。 第 4/9 页

图三 饰面效果 图四 饰面效果 五、模板结构设计的重点 无论是6-12系列还是8-8系列，其结构特点，均采用了将挤压成异性型材的边料，焊接成一体的矩形结构框，再将适当厚度和强度的铝板全焊接在铝框上，以达到设计值的60KN/m2，并留有2:1的安全系数，同时宽度均可达到900mm。其结构设计和配件均经过严格的力学演算和强度试验验证，以保证在浇筑混凝土时不涨模，以及墙面的平整度在设计范围内。 目前国内有铝模板厂家生产的全铝模板，其结构是将边料和面板一起通过挤压成型。这样设计的好处是，减少焊接，工艺上容易实现。但由于铝型材挤压机吨位和成本的限制，其最大宽度只能在300mm-400mm之间。国外产品，对于小于300mm的配模型号，也采用如此工艺，但绝对不会用来做主面板上。如果以此宽度作为主要模板尺寸，则需要拼装的工作量成倍增加，拼出来的板面接缝较多，影响砼面平整度。 国内有厂家将如此结构的两到三片型材拼焊在一起，并增加所用型材的厚度，以达到900mm的合理板面，从由此类模板浇筑出来的砼面效果来看，平整度依然非常不理想。甚至比小幅面拼装出来的效果还差。究其原因，依然是这样的结构设计本身的问题，缺乏明确理论计算作为指导，也未做相应的浇筑试验验证。其结构设计特点决定了，两到三个独立的型材，经横梁连接后，并未形成一个完整的结构体，当混凝土浇筑中形成侧压力后，会使板面扭曲变形，形成板面竖向和横向的波浪纹。 六、表面处理与脱模剂的应用 全铝模板的应用中，另外一个需要特别关注的地方，就是脱模剂的选用。铝合金材料的特殊性能决定了，需要采用专门为铝合金模板设计生产的脱模剂，才能达到良好的砼面效果。目前国内的铝模板技术的推广和应用，处于刚刚起步阶段，国内的脱模剂厂家，对于铝模板第 5/9 页 产品的性能，还缺乏完整的了解，建议先使用进口脱模剂，以保证施工质量。待有关厂家将相关脱模剂产品吃透后，再逐步国产化。 七、 全铝模板技术的特点 全铝模板技术的重要特点，是可以方便地实现如下几大功能： 第一、一次浇筑。铝模板系统，将墙模、顶模和支撑等几大独立系统，有机地融为一体。一次将模板全部拼装完毕以实现一次浇筑。 第二、支撑采用早拆原理，只用一层楼面的模板，两层的支撑，尽可实现3-4天一层的浇筑速度。提高施工效率和模板周转率，以降低成本。 第三、方便实现工厂化施工。在工程的准备阶段，模板供应商已经根据建筑结构定制出完整的模板系统，并在运往工地前，实行整体拼装。这样，就减少了施工中工地可能发现并随即处理的各种不可预测的问题。 第四、使用寿命长，在美国使用的铝模板有超过3000次的记录。鉴于其残值回收率高的特点，铝模板从成本核算上，也有及其客观的应用价值。 八、 工程介绍 全铝模板的上述特点，决定了特别适合应用于重复性较强的施工项目中。以国外的应用经验来看，特别适合于高层住宅建筑中。墨西哥政府推出的保障房项目，以连排式的别墅为主，房型重复性较高，因此也大量地应用了铝模板技术。 香港高层住宅楼 第 6/9 页

危地马拉连排别墅 墨西哥连排别墅 第 7/9 页 九、全铝合金模板系统的操作特点 1）方案设计 施工前，对工程做好详细准确的分析和施工方案设计，配合快铝装M54模板系统模数化、系统化、标准化的产品系列，使在施工中可能遇到的问题，最大限度地在方案设计阶段解决。 2）品质精度 快铝装M54模板系统，采用高强度铝合金型材按不同模数焊接成各种标准化组件。产品制造工艺，按美国相关产品质量控制标准生产。模板的拼缝和总体精度均大大高于传统模板。 3）整体试装 传统模板及其施工方法中，许多安装问题均由施工现场的人员随机处理，施工效率和工程质量难以有效保证。快铝装M54模板系统在运往工地前，均针对该工程做100%的整体试装，将所有可能出现的问题均解决在工厂里，从而大大提高施工速度和精度。 4）施工效率 快铝装M54模板系统以销子和楔片为主的连接方式，使安装过程变得极为简单。普通的体力工人只需经简单培训即可上岗操作，所用工具仅为一把木工锤子。尤其在没有塔吊或塔吊不足的施工现场，由于铝模板自重轻的特点，可手工搬运，大大地加快施工进度，提高施工效率。拼装和浇筑的施工周期，轻易可达到4天一个楼层。 5）早拆技术 快铝装M54模板系统的顶模和支撑系统实现了一体化设计，将早拆技术融入顶板支撑系统，大大提高了模板的周转率。剔除了传统施工方法中大量应用的U型托和木方，以及钢管扣件或碗扣式脚手架，以产品和施工方式的合理设计，节约材料成本。 6）施工安全 快铝装M54模板系统的墙模、顶模和可调支撑乃至相关配件的设计，均经过完整的计算和实验验证，保证整个体系符合60KN/M2的设计标准，并按美国相关标准，留有2:1的安全系数，最大限度地去除了传统支撑方式由设备和施工带来的不确定性造成的安全隐患。 7）环保回收 快铝装M54模板系统采用可循环使用的高强度铝合金材料制成，可全部回收利用，基本去除了建筑施工对森林资源的依赖与浪费。施工现场不需任何加工，使环境保持整洁有序，不产生废物废料和噪音。 8）经济合理 以美国等发达国家的经验，如果使用维护得当，全铝模板循环使用次数可高达2500次。仅以这个数据的五分之一，也就是500次作为摊销标准，则每个平方米模板接触面积，每次浇筑的模板、支撑，包括所有配件的设备成本仅为2.5-3元。加上铝产品残值极高的特点，其经济性远远高于其他类型的模板。