高性能水泥基復(fù)合材料在磚胎模施工中的應(yīng)用研究

申詩(shī)文，李友，孟珊，劉鍇，于博文

（1.中國(guó)建筑第二工程局有限公司，廣東 深圳 518000；2.中建二局（廈門(mén)）建設(shè)有限公司，福建 廈門(mén) 361000）

1 引言

高性能水泥基復(fù)合材料以其優(yōu)越的強(qiáng)度、耐久性、工藝性能和環(huán)保性，已經(jīng)在現(xiàn)代建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。 磚胎模則是一種在磚墻施工中必不可少的工藝設(shè)備， 能夠提供更加均勻、平整和美觀的表面效果，特別適用于需要防水或模板不易拆除的部位。 二者作為建筑施工的重要組成部分，對(duì)工程的質(zhì)量和效率有決定性的影響。

2 水泥基復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用

2.1 水泥基復(fù)合材料的種類(lèi)及發(fā)展歷程

水泥基復(fù)合材料是一種由顆粒型復(fù)合材料（如混凝土）和纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料（如纖維混凝土）組成的材料。 顆粒型復(fù)合材料（如混凝土）作為水泥基復(fù)合材料的主要成分之一，具有良好的承載能力和耐久性，由水泥、骨料和水混合而成，通過(guò)水化反應(yīng)形成堅(jiān)固的石材狀體，能夠適應(yīng)各種形狀和結(jié)構(gòu)的要求，廣泛應(yīng)用于建筑工程中的基礎(chǔ)、墻體、地板等部位。 而纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料（如纖維混凝土）則在顆粒型復(fù)合材料的基礎(chǔ)上添加了纖維材料，如鋼纖維、玻璃纖維或聚合物纖維等，在材料中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了材料的韌性和抗拉強(qiáng)度，能有效抵抗裂縫的擴(kuò)展和抗沖擊能力，提高了材料的耐久性和抗震性能。 水泥基復(fù)合材料的組成和比例可根據(jù)不同的工程需求進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到所需的性能要求，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括建筑結(jié)構(gòu)、道路、橋梁、隧道、水利工程等[1]。

1980 年，高性能纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料首次問(wèn)世，標(biāo)志著水泥基復(fù)合材料的新時(shí)代的到來(lái)。 隨著時(shí)間的推移，水泥基復(fù)合材料的混凝土基體的組成不斷進(jìn)行優(yōu)化， 經(jīng)歷了從普通水泥基材料向環(huán)保水泥基聚合物（Geopolymer）、聚合物水泥基材料的發(fā)展，以及對(duì)無(wú)宏觀缺陷（MDF）水泥基和超高強(qiáng)水泥（DSP 水泥）基材料等超高性能水泥基材料的引入。此外，20世紀(jì)90 年代，還出現(xiàn)了新型高性能纖維增強(qiáng)塑料（FRP）筋材，進(jìn)一步推動(dòng)了水泥基復(fù)合材料的發(fā)展。

水泥基復(fù)合材料的發(fā)展得益于基體性能的優(yōu)化和纖維品種的增多， 這兩方面的進(jìn)展為水泥基復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展提供了重要支持。 基體性能的優(yōu)化包括對(duì)混凝土基體材料成分、結(jié)構(gòu)和性能的不斷改進(jìn)，從普通水泥基材料向環(huán)保水泥基聚合物和聚合物水泥基材料的轉(zhuǎn)變， 以及對(duì)超高性能水泥基材料的引入，使得水泥基復(fù)合材料在力學(xué)性能、耐久性和環(huán)境友好性方面都取得了顯著提升。

2.2 主要應(yīng)用領(lǐng)域

水泥基復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域是其發(fā)展的重要標(biāo)志。以鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料為例， 普通鋼纖維混凝土（SFRC）已經(jīng)成為被研究最多、應(yīng)用最廣泛的一種水泥基復(fù)合材料。 SFRC 廣泛應(yīng)用于各種重大和重要工程項(xiàng)目中，其出色的性能使得結(jié)構(gòu)更加耐久、穩(wěn)定且抗震性能更強(qiáng)。 此外，高性能纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，如漬漿結(jié)維混凝土（SIFCON）和漬漿網(wǎng)片混凝土（SIMCON），在軍事工程方面表現(xiàn)出了特殊的優(yōu)勢(shì)，其力學(xué)性能按數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)，使得其在軍事防護(hù)、航天航空等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[2]。 從橋梁工程角度來(lái)說(shuō)，加拿大Sherbrooke 采用超高性能水泥基復(fù)合材料（RPC200）建造了世界上第一座活性粉末混凝土（RPC）步行橋。 相比傳統(tǒng)混凝土，RPC200 水泥用量降低了40%，這意味著在橋梁建設(shè)中可以使用更少的水泥材料，從而減少了對(duì)自然資源的消耗，不僅有益于環(huán)境保護(hù)， 還能減少建設(shè)成本；RPC200 的結(jié)構(gòu)自重也大幅減少，減少了原自重的1/2～2/3，也就是在橋梁的自重負(fù)荷下，RPC200 可提供與傳統(tǒng)混凝土相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和穩(wěn)定性，同時(shí)減輕橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)支撐和基礎(chǔ)的要求； 相較于傳統(tǒng)混凝土，RPC200的制備過(guò)程更加簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的施工工藝，能夠更高效地進(jìn)行施工；RPC200 具有自流平的特性，使其在施工過(guò)程中能更好地填充和覆蓋構(gòu)件表面，提高施工質(zhì)量和美觀度。

3 磚胎模施工技術(shù)優(yōu)點(diǎn)與綜合應(yīng)用

3.1 磚胎模的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

磚胎模是一種特殊的胎具， 在砌筑磚墻時(shí)被用于對(duì)表面進(jìn)行抹光和整形的工藝。 相比傳統(tǒng)的磚墻施工，采用磚胎?？商峁└泳鶆?、平整和美觀的表面效果。 磚胎模一般用于需要防水或模板不易拆除的部位，如地下室外墻等。 磚胎模是在施工中使用的一種臨時(shí)性模板，并不是工程的實(shí)體部分，而是作為施工中的一項(xiàng)措施，其費(fèi)用通常計(jì)算在實(shí)體費(fèi)用中。 磚胎模的設(shè)計(jì)和制作需根據(jù)具體工程要求進(jìn)行， 以確保最終砌筑的磚墻尺寸和強(qiáng)度符合要求。 磚砌胎模在預(yù)制工程中的應(yīng)用是為了保證預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量和外觀。 通過(guò)使用磚砌胎模，預(yù)制構(gòu)件的表面可呈現(xiàn)出磚砌的效果，使其更具美觀性和裝飾性。 磚砌胎?？杀ＷC砌筑的準(zhǔn)確性和一致性， 提升預(yù)制構(gòu)件的整體質(zhì)量。 為了進(jìn)一步改善預(yù)制構(gòu)件的外觀質(zhì)量，一般會(huì)對(duì)磚砌胎模進(jìn)行粉刷處理，以增加構(gòu)件表面的光滑度，遮蓋磚砌胎?？赡艽嬖诘蔫Υ煤筒痪鶆蛏剩箻?gòu)件的外觀更加一致和美觀。磚胎模在其他工程中也有廣泛的應(yīng)用，一般情況下，磚胎模主要用于基礎(chǔ)梁的施工。 當(dāng)基礎(chǔ)梁的側(cè)模不方便使用磚砌構(gòu)建時(shí)，磚胎?？勺鳛橐环N替代方案。 在這種情況下，胎模的內(nèi)壁通常需要進(jìn)行粉刷處理，以確保表面的平整度和美觀度，因此，磚胎模本身不需要粉刷。 此外，磚塊模具也可應(yīng)用于巖石地基表面， 在進(jìn)行爆破作業(yè)后， 巖石基礎(chǔ)表面會(huì)存在不平整的情況，磚塊模具的應(yīng)用能夠?yàn)楹罄m(xù)的建筑工程提供平整的基礎(chǔ)。

3.2 與防水措施的結(jié)合應(yīng)用

為了保護(hù)建筑地下室內(nèi)部免受水的侵入和損害， 必須采取防水措施。 磚胎模的應(yīng)用提供了一種可行的解決方案，可確保地下室底板側(cè)壁在澆筑混凝土后具備良好的防水性能。 在磚胎模施工前，要在底板表面涂覆墊層材料[3]。 墊層的主要作用是提供額外的防水層，防止水分滲透到地下室底板內(nèi)部，可以通過(guò)使用防水涂料、防水膜或防水膠粘劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。 墊層的防水處理應(yīng)確保與底板表面和磚胎模之間形成有效的黏結(jié)，并具備良好的耐水性能。 在砌筑磚胎模時(shí)，確保防水層從底板墊層延伸到磚胎模表面， 即防水層必須覆蓋整個(gè)磚胎模的外表面， 確保與磚胎模之間的接觸緊密且無(wú)滲漏。 在澆筑混凝土?xí)r，混凝土的防水層能夠順利延伸到磚胎模上，進(jìn)而延伸到底板側(cè)壁混凝土墻上。 通過(guò)以上步驟，當(dāng)澆筑混凝土?xí)r，混凝土中的防水層能夠沿著底板側(cè)壁向上延伸， 混凝土防水層能夠有效覆蓋底板側(cè)壁混凝土墻的表面，從而形成一層連續(xù)、無(wú)縫的防水層， 確保整個(gè)地下室底板側(cè)壁在面臨外部水源滲透時(shí)具備良好的防水性能。

4 高性能水泥基復(fù)合材料在磚胎模施工中的應(yīng)用

4.1 具體應(yīng)用方法和步驟

蓮塘金岸里項(xiàng)目是由深圳市兆豐源房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司開(kāi)發(fā)的超高層住宅工程，位于深圳市羅湖區(qū)蓮塘街道。 該工程的外觀設(shè)計(jì)獨(dú)特、整體建筑風(fēng)格新穎、周?chē)h(huán)境優(yōu)美。 建筑結(jié)構(gòu)采用框剪結(jié)構(gòu)， 項(xiàng)目包含1 棟50 層的住宅樓、1 棟44 層的辦公樓、1 棟4 層幼兒園及配套商業(yè)，最大建筑高度176 m，總建筑面積為113 550 m2。本工程由中建二局（廈門(mén)）建設(shè)有限公司承建，并負(fù)責(zé)工程的施工管理和技術(shù)實(shí)施，確保項(xiàng)目按照設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行順利建造。 由于項(xiàng)目的外觀設(shè)計(jì)獨(dú)特，預(yù)計(jì)將成為當(dāng)?shù)氐貥?biāo)性建筑，為該地區(qū)增添一道亮麗的風(fēng)景線，其優(yōu)美的居住環(huán)境將為居民提供一個(gè)舒適宜居的居住空間。

基礎(chǔ)反梁通常位于樁基下方， 其作用是將荷載從建筑物傳遞到樁基上，并均勻分布到樁身上，保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和均勻承載。 基礎(chǔ)反梁尺寸的選擇取決于多個(gè)因素，包括建筑物的荷載大小、地基土質(zhì)條件以及設(shè)計(jì)要求等。 本工程為樁基筏板基礎(chǔ)， 基礎(chǔ)反梁的尺寸在400 mm×800 mm～600 mm×800 mm不等，為了保證基礎(chǔ)反梁胎模的剛度和穩(wěn)定性，項(xiàng)目選擇了厚15 mm 的水泥復(fù)合板作為胎模材料。 在制備水泥復(fù)合板時(shí)，使用了高性能水泥復(fù)合基材料作為基礎(chǔ)材料。 將高性能水泥復(fù)合基材料與適量的水進(jìn)行拌和，使其成為均勻的漿狀物，然后將漿狀物倒入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具中， 并采取適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)措施以排除氣泡和確保材料的致密性，經(jīng)過(guò)一定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，水泥復(fù)合板就可獲得所需的強(qiáng)度和剛度。 由高性能水泥復(fù)合基材料制備的水泥復(fù)合板具有較高的強(qiáng)度和剛度， 能夠承受反梁施工過(guò)程中的壓力和振動(dòng)，同時(shí)具備良好的耐久性和穩(wěn)定性。主要施工步驟如下：（1）清理基礎(chǔ)反梁施工區(qū)域，確保施工區(qū)域干凈平整，并進(jìn)行必要的測(cè)量和標(biāo)記。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)置適當(dāng)?shù)闹渭軄?lái)支持水泥復(fù)合板， 將厚15 mm 的水泥復(fù)合板切割成適當(dāng)?shù)拇笮?，確保板材的平整度和規(guī)格符合要求。 （2）將預(yù)制的水泥復(fù)合板放置在支撐架上， 確保板材與基礎(chǔ)反梁表面緊密貼合，并保持水平。 板材之間的連接可使用螺栓、鋼筋等方式進(jìn)行固定。 采用“三、一”砌筑法，將砂漿均勻地涂抹在水泥復(fù)合板上，并按照設(shè)計(jì)要求和控制線進(jìn)行砌筑。 確保磚與磚之間的立縫寬度為（10+2）mm，水平灰縫寬度為（10+2）mm。在施工過(guò)程中，進(jìn)行磚胎模的控制線及軸線交底，確保施工準(zhǔn)確無(wú)誤。 砌筑完成后，對(duì)磚胎模內(nèi)側(cè)進(jìn)行1∶3 水泥砂漿的抹面處理，壓光表面使其光滑平整。使抹面的質(zhì)量符合要求。（3）清理胎模內(nèi)部的雜物和積水，自檢胎模的質(zhì)量，確保磚胎模的表面清潔。 修理橫豎灰縫，使其符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 對(duì)比傳統(tǒng)方法的優(yōu)勢(shì)

高性能水泥復(fù)合基材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性，可滿(mǎn)足工程中對(duì)胎模的強(qiáng)度和剛度要求， 使材料可根據(jù)需要進(jìn)行切割和拼裝，適應(yīng)不同形狀和結(jié)構(gòu)的要求，特別適合應(yīng)用于異型軸線或交點(diǎn)處復(fù)雜的施工情況。 在上述案例的水泥復(fù)合板胎模的支設(shè)過(guò)程中， 高性能水泥復(fù)合基材料進(jìn)行水泥復(fù)合板胎模制備可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而靈活的支撐方式。 使用小木樁固定下方，用小鐵絲拉入固定在板間的土中固定上方，以及在需要支撐的部位加設(shè)小木棍等方法，可靈活地支撐水泥板胎模，確保剛度和穩(wěn)定性。 同時(shí)，高性能水泥復(fù)合基材料不僅具有良好的耐久性，能夠抵抗外界環(huán)境因素的侵蝕和損害，延長(zhǎng)胎模的使用壽命，還可提高施工效率，節(jié)約人力資源，減少工程成本[4]。 此外，采用高性能水泥基材料制備的水泥復(fù)合板作為胎模還可帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 相比傳統(tǒng)的磚胎模施工方式，水泥復(fù)合板在材料和人工成本上都能夠節(jié)省。 在傳統(tǒng)方式下，從土方開(kāi)挖到砌磚再進(jìn)行粉刷，施工程序繁多且耗費(fèi)時(shí)間，而使用水泥復(fù)合板胎模則能夠明顯減少施工過(guò)程中的工作步驟和所需的耗材，尤其在地下室胎模這一措施中，采用水泥復(fù)合板可節(jié)省近50 萬(wàn)元的費(fèi)用。 從環(huán)保角度分析，高性能水泥基復(fù)合材料在磚胎模施工中具有較好的環(huán)保性能。 采用高性能水泥基復(fù)合材料制備水泥復(fù)合板可有效降低對(duì)環(huán)境的影響，高性能水泥基復(fù)合材料制備使用的原材料和添加劑更加環(huán)保，減少了對(duì)自然資源的消耗， 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物和污染物較少，能夠降低能源消耗和廢棄物排放。 由于材料本身具有較高的強(qiáng)度和耐久性，可減少施工過(guò)程中的能源消耗，不會(huì)產(chǎn)生有害氣體和污染物的釋放， 對(duì)室內(nèi)外空氣質(zhì)量沒(méi)有明顯的負(fù)面影響。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)深入研究和實(shí)踐， 發(fā)現(xiàn)高性能水泥基復(fù)合材料在磚胎模施工中具有明顯的優(yōu)勢(shì)， 證明了高性能水泥基復(fù)合材料在磚胎模施工中具有重要的應(yīng)用價(jià)值， 能夠提高工程的質(zhì)量和效率，為建筑工程實(shí)踐提供了新的思路和方法，期待在未來(lái)能夠推動(dòng)建筑施工技術(shù)持續(xù)發(fā)展。