【铝模那些事儿】新型铝合金模板使用的总结与反思

【铝模那些事儿】新型铝合金模板使用的总结与反思1铝合金模板发展概述1.1铝合金模板产业崛起的背景当前，我国处于城市化快速发展阶段，城镇住宅建设任务繁重。高层和超高层建筑都是以钢筋混凝土为主体，建筑模板是必不可少的施工材料和重要机具。建筑模板技术涉及资源和能源的消耗、影响环境保护，对工程质量、造价和效益有直接作用。当今我国建筑业劳务市场出现劳务费用大幅度上涨，熟练专业技术人员十分短缺，因此用传统施工技术，普遍出现严重的质量、进度、安全和材料浪费问题。不少施工企业都在积极寻找劳务、节省材料、保证进度质量和安全文明的施工新技术、新材料。其中最为显著的是铝模板、铝框胶合板模板及由此衍生的早拆模板支撑技术，统称为铝模板技术。采用铝模板技术是符合我国“以钢代木”和《建筑业10项新技术》政策，符合低碳节能减排和绿色施工技术，将会推动我国模板技术的进步，推动模板工程化和有利于缩短我国与国外模板技术的差距。据统计，全钢大模板和组合钢模板的产量和使用面积占总量不到1/4，主要用于剪力墙和柱；而木（竹）胶合板占据75%以上，除了用于墙和柱之外，几乎都用于水平结构部位。铝合金及塑料等建筑模板极少。大量的建筑工程，特别是这些工程的水平结构，几乎都是采用传统的满堂支撑架和散装散拆、低质高耗的木胶合板模板和方木，不仅造成资源浪费、影响环境，还给项目管理带来困难。纵观国外的模板技术，在现浇混凝土结构工程中，由于劳动力的昂贵，模板工程一般要占工程造价的50%~60%。因此国外对于模板材料的选择非常重视。国外铝模板的材料结构主要有：①优质木胶合板模板与铝工字梁、铝肋组装成墙体或楼板模板；②铝框的人造板模板（各种木胶合板、塑料板等新型材料板面），其中大模板用于墙、柱，较小规格用于楼板和梁；③铝模板和铝支撑体系，按建筑结构形状整体组拼浇筑，单块面积大而轻、拼装拆卸简便、周转使用次数多、施工效率很高、清水混凝土效果很好。国外的铝模板技术应用发展已有50多年历史，极其广泛应用于钢筋混凝土建筑结构的各个领域。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，亦大量应用了铝合金模板技术。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。我国建筑铝模板产业的萌芽，大约在21世纪初期，相对落后于国外的发展步伐。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，我们先探讨一下深入了解一下铝合金模板。1.2铝合金模板的简介（1）铝合金模板的定义铝合金模板是指按模数制作设计，铝模板经专用设备挤压后制造而成，由铝面板、支架和连接件三部分系统所组成的具有完整的配套使用的通用配件，能组合拼装成不同尺寸的外型尺寸较复杂的整体模架，装配化、工业化施工的系统模板。如图1所示。图1铝模板三部件（2）铝合金模板的制作流程，如图2所示。图2铝模板的制作流程（3）铝合金模板的实体作业解析及细部构造做法，如图3所示。图3实体作业解析及细部构造（4）铝合金模板的成型质量，如图4所示。图4成型质量1.3铝合金模板产品发展所处的阶段我国模板发展主要经历以下几个时期：20世纪50年代木模板；60年代钢丝网水泥模板、手动滑升模板；70年代小钢模板、整体大模板、液压滑升模板(小千斤顶、小钢模)、钢管架；80年代定型组合大钢模板、液压滑升模板(大千斤顶、定型大钢模)、门形架；90年代钢框竹胶板模板、胶合板模板、碗扣架、早拆模板支撑系统、定型整体大模板、液压爬升模板、桥梁模板。直到21世纪，铝合金模板开始在国内建筑施工中应用，最近几年应用日益普遍。同时，近年来，“绿色建筑”的概念的提出，各国政府、学术界和产业界在寻找与研发“绿色建筑”用施工机械器具与材料及绿色建筑装饰材料与结构材料方面进行了大量有效的工作，并取得了突破性进展。具有一系列优异特性的轻量化铝材作为理想的“绿色建筑”材料越来越受到建筑业的青睐，大有以铝代木、以铝代塑、以铝代钢的趋势。铝合金建筑门窗、幕墙、围栏等装饰材料早已广泛使用已是不争的事实，铝合金模板和脚手架作为绿色建筑施工机械器具与材料以及铝合金结构材料为绿色建筑结构材料替代木材和钢材，在近几十年也取得了重大发展，并被认为是未来绿色建筑的发展方向。1.4铝合金模板的使用及生产单位随着高层建筑发展及人工费上涨，铝合金模板近年来在国内也迅速普及，万科、中海等大型房企和中建系统、上海建工等大型施工企业正在推广使用铝合金模板。佛山万科2012年已开始大面积使用铝合金模板。缤纷四季、金域蓝湾、万科城、水晶城、佛山万科广场、南海万科广场6个项目的27栋楼正在使用铝合金模板，施工总面积达61.6万㎡，占佛山2012年主体新开工总量的77.8%。佛山万科助理总经理常乐表示，未来佛山万科将继续加大力度推进节能环保型技术变革，争取在未来3年内全面实现取消抹灰工艺，并争取缩短1年的建造周期。中海地产2012年首次使用铝合金模板应用于佛山的“中海·千灯湖”项目，其他诸如东莞万科塘厦朗润园、成都万科海悦汇城、长沙万科城、侨鑫集团广州珠江新城F1-1等项目都使用了铝合金模板。铝合金模板取代木模正成为趋势。万科在珠海于2011年开始应用铝合金模板，2012年已全面铺开，先后有多个楼盘如斗门的“魅力之城”、金湾的“城市花园”、中山市坦洲镇的“金悦华庭”等都已使用。中信地产高端楼盘“中信·红树湾”部分楼栋也使用了铝合金模板。在铝模板市场，精明著称的广东企业最为先知先觉，据悉广东省内多数铝企涉足铝模板业务。其中最具代表的研发生产厂家是广东合迪科技有限公司。然而铝模板的推广，还需要相关部门出台标准，广东省已经出台《铝合金模板技术规范》（征求意见稿），现在就期待国标早日出台。其他的生产厂家也日益突起，例如中色铝业、广亚铝业、力尔铝业、晟通铝业。2铝合金模板的推广及应用2.1铝合金模板推广中的问题及解决方法（1）保证使用次数以降低成本采用高强度的6061、6005合金挤压成形，并焊接加强筋；按规范要求使用；对于使用达到一定次数而导致平整度超差的可进行人工或机械方法修正。（2）保证达到装饰装修验收精度的标准铝模板生产时都要对平整度、对角线、长度等进行检验；成品出厂前预验收时也会对表面高低差、表面平整度、层高垂直度等进行验收；设计有调整垂直度等性能设施。（3）保证应用灵活性模板成品有通用的长度和宽度模数（表1），可通过配模保证其通用性；不同工程通过更换部分非通用型材可保证其适应性。从表1可以看到，仅梁侧模板就有15个规格可以适用，增加了配模灵活性。表1梁侧模板规格（单位/毫米）2.2铝合金模板的应用及效果（1）适合各种复杂结构形状的墙柱、楼板梁、楼梯门窗洞口和阳台飘板等混凝土结构，组合成完整混凝土结构的模板体系，承载能力可达50~60kN/m2。如图5所示。图5墙、柱、梁、板模板（2）铝模板既适用于我国南方地区人工传递模板的整体安装浇筑施工方法，也适用于我国北方地区先墙柱后梁板大模板塔吊施工方法。在后一种施工方法中，可以通过悬臂延伸法和过渡连接件法将水平楼板模板延伸到已浇筑的混凝土墙柱体位。（3）单块墙、柱体铝模板最大面积2300mm×450mm，梁、楼板铝模板最大面积1200mm×600mm，最大重量不超过18~20千克/m2。因此人工组拼操作简便灵活，易装快拆，施工效率高，劳力资源丰富，减少技术工人的使用。通过预留洞口逐层人工递送模板和支撑，免去塔吊和中转材料的堆放环节，便于组织施工，减轻劳动强度，降低装拆模板成本和搬运运输成本。（4）用一套铝模板、三套支撑代替三套模板、三套支撑的传统支撑方法，实施早拆模板施工技术，大大节省模板材料，增加模板周转次数，加快施工进度。铝模板和木模板现场支撑对比，如图6所示。图6铝模板和木模板现场支撑对比（5）铝模板单块板面大，拼缝少、制作精度高、承载能力强，施工质量高，容易达到清水混凝土施工质量标准，不需要抹灰刮腻，降低批荡成本，节省装饰装修费用。2.3铝合金模板的综合经济效益分析（1）与传统木模板综合比较分析铝模板强度大、刚性好、重复利用次数高；施工技术简单，便于安装；不产生建筑垃圾，报废后回收价值可达30%，竹(木)模板的强度和刚度都不如铝模板，周转次数很低；而且施工现场凌乱，无回收价值，产生大量的建筑垃圾。铝模板耐酸耐碱耐湿，耐寒耐热，不变形，适用于各种施工温度环境下安全作业。如图7所示。图7铝模板与传统木模板比较（2）与传统木模板、组合钢模板和全钢大模板的技术经济指标对比与组合钢模板和扩大组合钢模板相比，建筑铝模板质量轻，单块面积大，人工操作简便，施工环境适应性强，在雨水多、潮湿地区施工，不会生锈，有氧化铝保护，使用寿命长，周转次数高，模板正常重复使用可达300次以上。运输、塔式起重机、维修保养和刮腻等均摊费用低，效益明显。回收价值高，报废后可全部回收，残值可达30%。与全钢大模板相比，全钢大模板重，完全依赖塔式起重机机械安装，施工成本高，适用于大型建筑的墙体和柱体，并且只适用于先墙柱后梁板的两次支模→浇筑→拆模的施工作业法。在整体浇筑时，只能用于外墙模板。而建筑铝模板质量轻，仅20kg/m2，可以人工搬运装拆，无需机械设备协助，既可以用于整体浇筑，也可以用于二次浇筑，适用范围较广。适用环境方面，钢模板由于其材质原因，怕酸怕水怕潮湿，易腐锈，故不能在一些特殊环境施工；而建筑铝模板耐酸、耐腐蚀，能适应更多的施工环境。由于钢材与混凝土的热膨胀系数相近，模板和新浇的混凝土容易牢固粘合，不易脱模；而铝模板表面有氧化保护，不易与混凝土粘贴，脱模比较容易。（3）建筑铝模板用于高层和超高层混凝土结构工程的成本分析以1栋30层房屋建筑项目为例，每层建筑面积1000m2，模板展开面积按建筑面积的2.7倍来估算，即单层模板展开面积为2700m2。用铝合金模板早拆技术，只需1层模板3套支撑。如果用木模板，需要6个层数的模板和3层支撑。使用建筑铝模板，材料及人工费用节约很多。结构面达到清水效果，进入装修阶段，内墙面可以省去抹灰找平工序，从质量上杜绝了室内墙面抹灰空鼓、裂缝的通病；从施工成本上分析，节约了水泥、砂的原材料耗用，以及抹灰用工，同时减少了周转材料的使用时间，节约材料及人工费约24元/m2；从工期上分析，室内装修阶段的工时缩短，工程进度按照每层可以缩短1~2d，对总工期有益。30层以上，模板和支撑投入成本随着楼层的增多，木模板投入并不减少，按楼层数增加，木材消耗量成正比增加；钢模板和铝模板，几乎没有材料的消耗，投入明显减少。特别是铝模板，容易实施早拆技术，总体成本减少更加明显。以上分析仅供参考，各地各时期都不相同。但可以通过上述分析，看出建筑铝模板的优势。如图8所示。图8模板支撑投入成本以及施工周期比较施工周期比较：木模板需要天数最多，钢模板其次，铝模板易实施早拆，天数最少。对于多栋建筑群，如小区工程，模板和支撑投入成本和经济效益差异更加明显。因此，工业发达国家越来越多地采用建筑铝模板技术。其他综合效益，从住户使用面积分析，房间净长宽可以增加3~125px的使用面。从设计安全方面分析，清水墙省去抹灰，楼体自重减轻，地震作用力相应减弱，减少抹灰坠落伤人，使结构抗震偏于安全。从社会信誉分析，使用该模板体系，施工现场环境整洁，大大提升了企业的整体形象。2.4铝合金模板与绿色建筑施工倡导绿色施工不再只是传统施工过程中