关于铝合金模板在施工中的应用探讨

2020-10-30张瑜年

工程质量 2020年3期

张瑜年，张明

（甘肃华兰工程监理有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

为了保护绿色建筑的发展，国家也不断要求绿色建筑在建设中遵守可持续发展的政策，持续宣传绿色建筑，促进人与环境的和谐发展。

为了减轻木材资源不足带来的压力，中国逐步开发出像钢铁模板、竹子模板、塑料模板和其他模板一类的新型模板，以在一定程度上节约木材。但在积极宣传使用的过程中，仍存在严重的浪费地区资源、不当使用、无法保障混凝土结构等缺点，形成的质量等许多问题不能满足环保建筑的要求。随着对绿色建筑的需求的增加，铝合金模板在高层建筑和超高建筑中得到了广泛的应用，因为它具有良好的铸造质量、高回转率和环保效益［1］。

1 铝合金模板概念

铝合金模板是一种由铝合金材料制成的模板结构系统，也称为铝模板，它消除了市场上许多模板系统的缺陷，大大提高了模板技术的性能。在过去的几年里，被广泛地用于中国的高层建筑和超高层建筑。它的结构由四部分组成：铝板、支架、绳索和配件；模板的形式主要包括平模板、连接模板、阴阳角模等，以及横截面和封堵边，形成平模板，用于分担自身重量和混凝土承重。与此同时，模板由别针、楔子等拼接在一起。用于墙体、地板和梁的构件。在施工过程中（见图 1），角构件通常是通过连接角板、内外角板和其他形式的模板来构建的。支撑系统主要在模板系统中起支撑作用，以确保模板施工的总体稳定性，主要包括纵向支撑和侧支撑。固定系统主要是保证混凝土的成型质量，不会在浇灌过程中变形或受损，因此包括墙螺丝钉、连接器及其他铝制模具不会损坏，包括模板组装，以满足建筑质量等方面的要求。

图1 铝模板现场安装展示

2 铝合金模板优点

2.1 铝合金模板特点

铝合金模板系统在中国的模板市场上仍然是一种新型的模板系统，但它的特点是满足高建筑和高模板技术的需求，主要体现在以下方面。

1）一旦合并完成，对建筑而言是便捷的。模压板采用铝合金结构，使模压板垂直、水平连接并支撑成一个整体，并将所有模具板连接在一起后浇筑一次混凝土；与此同时，铝合金模板的表面质量比传统模板高得多，而且没有松散连接造成的泄漏。此外，铝模型很轻，有效地减少了劳动量。现场施工方便、简单、高效，没有复杂的工艺流程，保证混凝土浇筑进度和整体质量［2］。

2）参考早期拆模的相关原则。铝合金建筑模板通常采用一层模板和三层支撑。模板板必须先拆卸，钢头和钢支架必须专门用于执行早期拆卸理论中的“拆板不拆柱”原则，使地板处于短脉冲加载状态。只要混凝土强度达到设计强度的 50 %，模板地板就可以拆除。当设计强度达到时，所有的纵向支撑都被移除，下层建筑就可以完成［3］。

3）有利于工业建设。在前期施工准备阶段，为了便于施工和提高施工效率，样品供应商根据工程项目的要求，对样品的规格和尺寸进行不断深入的设计，尽可能满足工程施工对样品的要求；并在运往现场前，对铝合金样品的质量进行检验和验收，并进行整体组装，尽可能减少现场样品数量（见图 2、图 3）。

图2 模板调整

图3 铝合金模板施工式样

4）更多的周转率和长时间的使用。根据铝模型的相关数据，美国的使用记录超过 3 000 次，中国的建筑记录超过 200 次。每次销售的成本都远低于传统模型，铝模型的其他值的回收价值也很高。考虑到成本，这是应用程序的唯一客观值。由于铝合金模型的高销量，铝合金模型的使用寿命比传统板长得多，这大大节省了木材资源，减少了中国木材市场的短缺。

2.2 铝合金模板优势

2.2.1 自重轻稳定性能好

铝制模板是市场上最轻的金属模板，因为它的密度较小，每平方米成品的质量不足 25 kg，大大降低了建筑自重。铝制模板的所有部件都与铝制模板组装在一起，形成一个完整的框架结构体系，整体硬度大，稳定性好，承受能力强，应用范围为 10～60 kN/m2，不会出现扩展、爆炸等现象。

2.2.2 周转率比较高施工质量高

一套完整的铝合金建筑模板如果注意保养，合理规范进行施工，能达到 300 次以上的周转次数，周转率较高，进而降低摊销成本，应用在高层中满足较高周转率时，优势明显突出。

2.2.3 施工效率高施工现场整洁

由于铝合金外壳的高度标准化，其优点是它的快速拆卸速度是传统外壳的 2～3 倍，提高了施工效率；短期周期满足劳动力短缺或高成本的要求，短期周期也大大降低了管理成本。铝合金外壳通过一个支撑结构系统，支撑室基本上为 1.5 m。在施工过程中，工人可以使用它，所有的配件都可以多次使用。在模板被移走后，几乎没有垃圾，场地又干净又整洁（见图 4）。

图4 楼梯模板安装示意图

2.2.4 应用范围广回收价值高

铝模板可用于一般混凝土构件的墙面、梁、地板、柱、楼梯，以及阳台、窗台、浮板等特殊要求构件，可满足模板技术的基本要求。

由于铝模板属于保护环境的建筑材料，对环境的影响有限。使用后，铝废料可以大量回收，购买价格可以达到 50 %。与此同时，它还减少了传统木板的使用，这符合低碳社会的概念和绿色环境的保护且具有良好的市场前景和模具工业发展的新趋势［4］。

2.3 铝合金模板缺点

铝合金模板工程在中国的开发时间短，具有很多优点，但利用率远低于传统的木材模板工程。况且，目前中国铝合金模板工程系统多采用国外先进技术，缺乏创新，在使用过程中不能满足我国建筑条件的要求。铝合金模板的局限性主要反映在以下几个方面。

1）在高层和超高层居住用建筑以及同一结构形态的多层建筑中，铝合金建筑系统能更好地反映固有优点，保证工程质量和工期，将建设费用最小化。但是使用的范围比较小。多层和小型高层建筑，特别是复杂结构的特殊情况下，铝合金模压造价常常高于现有结构。一般来说，不到 30 层的建筑不应考虑铝合金建筑施工。

2）图纸必须在设计过程中被完全理解。一旦加工，在现场施工过程中，就无法偶然修改规模及尺寸。因此，参与铝合金加工作业的所有当事人都要做好合作、沟通，防止现场的不利情况，减少发生问题。同时，为了满足所有者的特殊要求，设计师必须不断深化设计，以保证工程的正常布局。

3）初始投资成本太高。第一次使用铝合金模具工程的购买费用要比传统的木质模具工程的购买费用高得多，因此大部分建设公司选择建筑模具工程时都要丢弃铝制模具工程，因此对第一次使用铝材模具工程的投资成本高，直接影响到铝材模具工程的宣传和使用。

4）第一次使用铝合金模板，铝合金表面与混凝土之间会发生一些化学反应，气泡较小，直接影响混凝土成型的表面质量。同时，这种化学反应还会继续存在，作为再利用用途，使混凝土成型降低。

5）铝制建筑暂时还没有在地下室建筑工程系统设置中使用。主要用于高层和超高层大楼的标准层。由于复杂的建筑环境和地下室的特殊结构构成因素，铝合金模具工程的相关规格和尺寸无法满足要求。地下室疏松工程系统中，传统的木质模板工程使用，可以更好地满足地下室建筑模板工程的基础［5］。

3 铝合金模板施工工期对综合经济价值的影响

在施工项目中，除了人力成本、材料和机械成本以及其他消费成本外，施工时间是影响施工项目投资决策的最重要因素。然而，根据模板项目的要求，施工时间占了施工总时间的很大一部分。因此，施工单位需要在保证质量的基础上尽可能缩短施工时间。然而，如果建设时间缩短，劳动强度肯定会增加，效率也会降低。虽然施工管理成本是节约的，但直接成本肯定会增加，这将导致实际工程项目的一般成本增加，不利于工程项目。由于专业水平高，铝合金模板的施工时间通常比市场上的其他模板短。如果施工条件比较成熟，可以保证模板施工的正常速度。木板每层约 7 d，钢板每层约 6 d，铝板每层约 5 d。随着铝合金模板层数的增加，在不直接增加施工成本的情况下，可以节省更多的时间和缩短施工时间，这有利于控制工程造价，解决实际工程造价与施工造价之间的矛盾。在人们追求高层建筑和超高层建筑的过程中，由于城市土地资源的压力，铝制模板正开始与市场进行比较。相对于传统模板来说，铝合金模板质量较轻，结构简单，规格较多，稳固性强，操作步骤大大减少，安装起来简便快捷，每层工期一般情况下 4～5 d 便可完成，大大提升了施工效率，缩短了施工工期，节约了施工成本，为高层建筑施工企业创造了更高的经济收益。

4 铝合金模板在施工中的应用价值

4.1 经济应用价值

与传统的模具板相比，铝制模具板具有重量轻、结构简单、规格多、稳定性强、操作步骤明显减少、安装简单快捷的优点。每个楼层的施工时间可以在 4～5 d 内完成，大大提高了施工效率，缩短了施工时间，节约了施工成本，为高层建筑企业创造了更高的经济效益［6］。

4.2 社会应用价值

这种材料被用来制造可再生的铝模具，所以铝模具可以安装和使用多次。通常情况下，铝合金模板可以使用 300 多次而不会损坏。可以看出，铝制模具的回收价值很高，具有良好的节能环保性能，不会对生态环境造成任何损害，反映了中国绿色环保理念，促进了可持续发展，也改善了社会福利［7］。

5 铝合金模板在实践应用中的建议

5.1 铝合金模板在研发设计中的建议

加强相应标准，统一规范开发者和设计人员的合作；借鉴国外先进设计理论，总结设计存在的问题，综合考虑我国高层建筑的特点不断改进早拆模板相关支撑体系缺陷，开发统一设计铝合金施工配模软件和产品质量管理软件。研发铝模板的同时，借鉴其他模板的优点，开发铝模板和其他模板结合的新型模板结构体系，如借鉴塑料模板的优势，研发铝边框木塑胶合板相应模板，可减少铝合金的使用，同时很好利用浪费的木材，符合当前我国国情现状。

5.2 铝合金模板产品质量和施工中的建议

考虑到铝合金产品的质量和施工问题，借鉴国外最新科研成果，在此基础上加以创造，提高铝合金模板生产的质量。要严格控制原材料质量，制定统一的验收标准；电解铝工艺不断优化电解质工艺，在此基础上开发出污染环境小、生产效率高的新型铝材生产工艺；控制各工序，对铝合金模板操作人员进行专业培训，提高工作效率，确保工程顺利进行；加强各方合作交流，共同制定更好的解决方案，解决铝合金模板回收率低的问题；在施工过程中严格规划施工，满足进度要求，解决各个环节的质量问题；理安排施工工艺，注意保持铝合金框架施工工艺，降低模板损失率，提高周转率。