采用工程塑料造型模板一體澆筑飾面混凝土技術(shù)研究

李立?！∈Y銀超　豆保振

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的整體提高，各種新型有機(jī)材料得到廣泛應(yīng)用。在建筑、市政行業(yè)領(lǐng)域，給排水管道、檢查井、化糞池等傳統(tǒng)混凝土小型構(gòu)件目前己部分被新型工程塑料材質(zhì)所取代，材料性能的提升和跨行業(yè)應(yīng)用為土木工程施工技術(shù)措施的發(fā)展提供了新思路，本文以曹妃甸河道工程混凝土造型飾面擋墻施工工藝為依托簡單介紹了工程塑料模板的制作方法、成品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和在實(shí)際施工中的使用效果。

關(guān)鍵詞：工程塑料造型模板混凝土飾面異型結(jié)構(gòu)

1.工程概況

本工程河道護(hù)岸結(jié)構(gòu)均為“L型”鋼筋混凝土擋墻，擋墻臨水面設(shè)計(jì)有總高度2m、厚度4cm的矩陣式素混凝土造型飾面。該類河道護(hù)岸總長度37.07KM（左右岸合計(jì)），造型飾面總面積74132m2。（見圖1）

此前，上海、南京、曹妃甸等地區(qū)施工該類飾面混凝土?xí)r均采用泡沫造型模板進(jìn)行砼澆筑。該模板為日本專利技術(shù)，材料密度、強(qiáng)度、剛度均較低，施工時(shí)需要采用膠粘劑將其貼附在平面鋼模上，拆除時(shí)極易破損，基本無法周轉(zhuǎn)，且膠粘劑、脫模劑均為廠家配套產(chǎn)品，模板及輔材單價(jià)極高。河道工程若采用此類造型模板將極大地提高工程總造價(jià)，為此，項(xiàng)目通過大量調(diào)研、比選，提出采用工程塑料材質(zhì)制作造型模板并一體澆筑混凝土飾面的施工方法。

2.工程塑料造型模板的原理

工程塑料造型模板是采用特種塑料顆粒經(jīng)高溫熔融、高壓注塑等加工工藝形成的混凝土專用模板。由于塑料材質(zhì)可方便地在高溫液態(tài)與低溫固態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，故可根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)施工需要將工程塑料加工成為各種形狀、尺寸、花紋和造型的模板。

在材料性能上，只要合理地選用和改進(jìn)注塑原材、注塑工藝，不僅能夠使生產(chǎn)出的造型模板具有混凝土施工所需高強(qiáng)度、高剛度、高耐沖擊性等要求，同時(shí)還能夠使其具有質(zhì)量輕、易于回收利用等特點(diǎn)。

使用時(shí)，工程塑料造型模板與普通膠合板施工方式基本一致，可直接替代膠合板進(jìn)行安裝支設(shè)。

3.工程塑料造型模板制作工藝

3.1材料選擇

目前較常用于工程建設(shè)領(lǐng)域的塑料制品有ABS、聚丙烯等材質(zhì)，多以小型結(jié)構(gòu)成品（如給排水管道、檢查井、化糞池）出現(xiàn)，產(chǎn)品環(huán)向剛度大但強(qiáng)度較低。為選取適宜用作造型模板的塑料材質(zhì)，我項(xiàng)目先后采用ABS、聚丙烯、改性增強(qiáng)聚丙烯、聚碳酸酯等材料進(jìn)行了樣品模板試制，經(jīng)過比選，聚碳酸酯材料具有較高的強(qiáng)度、剛度及彈性模量，能夠滿足混凝土模板技術(shù)要求，且材料本身具有溫度敏感性低、耐候性佳、高溫徐變低、成型收縮率低、尺寸安定性好及無毒無味可降解等特點(diǎn)，適宜用作混凝土模板原材。

3.2模板設(shè)計(jì)

根據(jù)結(jié)構(gòu)物造型要求及施工工藝要求進(jìn)行造型模板設(shè)計(jì)，模板設(shè)計(jì)時(shí)需要提前考慮施工階段的組拼、拆除方法、連接方式以及根據(jù)施工措施需要增加的輔助設(shè)計(jì)，以易于現(xiàn)場操作為主旨，同時(shí)考慮模板材料力學(xué)特性和經(jīng)濟(jì)性。在模板設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)根據(jù)所采用的工程塑料材質(zhì)進(jìn)行模板體系驗(yàn)算，明確需要增加的措施結(jié)構(gòu)位置（如對拉螺栓孔位），在不影響模板施工安全的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，盡可能減少對造型效果的破壞。大面積使用造型模板時(shí)，可將模板分為較小模塊單元單獨(dú)設(shè)計(jì)加工，一方面可充分利用工程塑料質(zhì)量輕、易于人工倒運(yùn)、拼裝的特點(diǎn)，另一方面可降低破損模板的更換難度，減少后期投資。在模板設(shè)計(jì)時(shí)，推薦采用三維設(shè)計(jì)方式，對模板結(jié)構(gòu)、造型尺寸進(jìn)行精確標(biāo)注，同時(shí)方便對設(shè)計(jì)效果進(jìn)行直觀確認(rèn)。（見圖2、圖3）

模板設(shè)計(jì)完成后，開始進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)為正、反兩面，合模后形成整體。聚碳酸酯塑料在220℃時(shí)呈流態(tài)，注塑模具的設(shè)計(jì)需要考慮高壓注塑入口、排氣口和水冷管道布置。

33模板加工

模具生產(chǎn)完成后安裝入大型注塑壓力機(jī)，采用注射成型工藝進(jìn)行模板加工。加工前，應(yīng)先對注塑機(jī)料筒、噴嘴、模具進(jìn)行預(yù)熱。注塑時(shí)，料倉溫度控制在240℃-300℃之間，噴嘴溫度在270℃-300℃之間，模具溫度應(yīng)控制在70℃-120%之間，所有工、器具溫度不得超過340℃以防聚酯碳酸塑料發(fā)生高溫分解。

工程塑料模板應(yīng)采用高壓低速控制注塑過程，注塑壓力宜為70-140MPa，螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在30-120r/min內(nèi)，注塑至模具充滿后進(jìn)行保壓，保壓壓力為注塑壓力的85%，持荷至澆筑口固化封口，冷卻后方可脫模。

3.4成品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

模板在出廠前應(yīng)進(jìn)行尺寸檢查驗(yàn)收，由于工程塑料造型模板為我項(xiàng)目創(chuàng)新成果，目前尚無詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，我項(xiàng)目參照現(xiàn)行《混凝土模板用膠合板》標(biāo)準(zhǔn)對造型模板成品作以下要求：

①單塊模板長邊尺寸偏差≤3mm，短邊尺寸偏差≤3mm，平均厚度與公稱厚度間允許偏差≤0.8ram，每塊模板內(nèi)厚度最大允許偏差≤1.4mm；單塊模板平整度最大凹凸≤0.5rmn；垂直度不得超過0.8mm/m；四邊邊緣垂直度不得超過1mm/m；邊緣不得有毛刺、飛邊。

②模板試拼，一組模板試拼后采用三米直尺對模板橫向上、中、下三處、縱向間隔2m進(jìn)行平整度檢測，要求各單元間拼縫縫隙和錯(cuò)臺≤1mm，相鄰單元高低差≤2mm。

4.工程塑料造型模板的使用方法

為保證模板拼縫處平整度，模板單元組拼時(shí)應(yīng)將粘灰面向下平放在搭設(shè)好的竹膠板平臺上。將要組拼的相鄰兩單元模板邊緣對齊，穿人連接螺栓并簡單緊固，之后將拼縫處按壓至與平臺貼合后將連接螺栓擰緊。以此為方法逐漸將單塊模板單元組合形成較大面積模板，為充分發(fā)揮工程塑料模板質(zhì)量較輕的優(yōu)點(diǎn)，模板一次拼裝尺寸以易于人工搬運(yùn)為度，運(yùn)抵現(xiàn)場后進(jìn)行二次拼接，最終形成模板整體。

模板拼裝完成后進(jìn)行脫模劑涂刷，脫模劑的選擇范圍較寬廣，與傳統(tǒng)脫模劑基本無差別，但不得使用堿性脫模劑。同時(shí)，對拆除后的模板進(jìn)行清理時(shí)不得采用丙酮類溶劑，不過由于聚碳酸酯工程塑料本身具有一定隔離性，清除模板上偶然粘附的灰漿時(shí)一般僅采用鋼刷刷除即可。

擋墻端模采用竹膠板制作，形狀須根據(jù)造型模板表面效果進(jìn)行設(shè)計(jì)加工。造型模板表面立體效果較為復(fù)雜時(shí)，應(yīng)在端模在與造型模板交接處粘貼一道1cm厚硬海綿條，以封堵端?？障叮乐巩a(chǎn)生漏漿。

安裝完成的造型模板尺寸偏差應(yīng)滿足如下要求：

工程塑料造型模板安裝允許偏差與檢驗(yàn)方法表4.1

造型模板其他施工工藝與傳統(tǒng)膠合模板無較大差別，不再贅述。

5.造型飾面混凝土澆筑要點(diǎn)

混凝土澆筑時(shí)，由于造型模板表面并不平整，為減少氣泡在模板凹凸部位的聚集，宜選擇流動性較好、坍落度較大的混凝土，且需嚴(yán)格控制振搗質(zhì)量，有條件的情況下宜增加附著式振搗器。實(shí)際施工時(shí)可在保證混凝土強(qiáng)度的基礎(chǔ)上通過適當(dāng)增加水泥用量、提高砂率等方法提高混凝土和易性。在澆筑擋墻時(shí)，混凝土坍落度宜分區(qū)控制：澆筑墻體底部加腋部分時(shí)，調(diào)節(jié)混凝土坍落度控制在14-16cm，在保證流動性同時(shí)防止由于坍落度過大造成泌水現(xiàn)象影響表面觀感；澆筑墻體上部混凝土?xí)r，調(diào)節(jié)混凝土坍落度控制在16-18cm，以利于使用凈漿填補(bǔ)造型飾面表面缺陷。

混凝土澆筑時(shí)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，甭管混凝土保持連續(xù)、充盈，防止夾氣。采用振搗棒對混凝土進(jìn)行振搗時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量管控，切實(shí)做到無大量氣泡放出時(shí)方可抽棒，同時(shí)避免過振。

澆筑過程中安全員需注意觀測模板形變量，出現(xiàn)較大變形時(shí)應(yīng)立即停止?jié)仓?、采取處置措施?/p>

6.社會、安全、環(huán)保等方面的效益

工程塑料造型模板的應(yīng)用，能在保證混凝土結(jié)構(gòu)物功能性的同時(shí)極大提升其表面的裝飾效果，具有較高推廣應(yīng)用價(jià)值。更重要的是為解決異形構(gòu)件模板制作難題提供了一種新方法，可廣泛應(yīng)用于各行業(yè)混凝土工程施工。

安全及環(huán)保方面，使用聚碳酸酯材料制作的工程塑料造型模板除具有無毒、無味的特點(diǎn)外，更具有可降解、可回收、可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)，避免了使用泡沫造型模板易造成的白色污染，環(huán)保意義深遠(yuǎn)。