關于清水混凝土模板技術的探索性試驗研究

張永恒，岳仁峰，韋帥，王偉

（北京市政建設集團有限責任公司第二工程處，北京 100144）

關于清水混凝土模板技術的探索性試驗研究

張永恒，岳仁峰，韋帥，王偉

（北京市政建設集團有限責任公司第二工程處，北京 100144）

通過大量的混凝土試驗對清水混凝土模板工藝進行了探索性研究，包括不銹鋼模板、混凝土透水模板布、亞克力板和模板貼紙四種不同的模板處理技術。經試驗發現采用不銹鋼模板和亞克力板作為混凝土模板成型的混凝土表面呈光面效果，采用混凝土透水模板布和模板貼紙作為混凝土模板成型的混凝土表面呈亞光效果。

清水混凝土；不銹鋼模板；混凝土透水模板布；亞克力板；模板貼紙

近年來，隨著我國基礎設施建設的蓬勃發展，清水混凝土技術在市政橋梁工程、高鐵工程、機場工程以及地鐵管片工程中得到了廣泛應用。由于清水混凝土一次澆注成型，不做任何裝飾，直接采用混凝土的自身質感以及精心設計的外觀作為飾面，從而減小了二次裝飾的費用，減少了二次裝修污染，節約了垃圾處理和裝修材料等相關費用，同時縮短了施工工期，節約了人力、機械等費用，最終降低了工程總體造價[1]。因此，清水混凝土符合國家環保產業政策，體現了環保、節能和創建節約型社會理念，具有良好的推廣應用前景。

清水混凝土不僅對混凝土本身工作性能、密實度、入模坍落度以及振搗工藝有著較高的要求，而且對混凝土的模板處理工藝更有著嚴格的要求[2]，從而滿足清水混凝土的表觀效果。為達到清水混凝土的表觀效果，目前普遍采用PVC板、BT-20模板漆、進口Wisa板以及膠合板等處理技術對混凝土模板表面進行處理[3][4]，為了尋求更多的清水混凝土模板處理工藝，本文通過大量混凝土試驗對不銹鋼模板、混凝土透水模板布、亞克力板和模板貼紙四種不同的模板處理技術進行了探索性試驗研究。

1 清水混凝土配合比

1.1 試驗原材料

試驗采用粵秀P·O42.5級水泥；Ⅰ級粉煤灰；細度模數為2.6的河砂；5～20mm連續級配碎石；聚羧酸系高效減水劑；混凝土拌和用水使用生活用自來水。

1.2 混凝土配合比

清水混凝土配合比及其拌合物性能見表1，聚羧酸系高效減水劑摻量為膠凝材料質量的1.0%。

2 清水混凝土模板處理技術

試驗方法：首先采用普通鋼模板對混凝土拌合物成型，然后再分別采用不銹鋼模板、混凝土透水模板布、亞克力板和模板貼紙四種不同的模板處理技術，對混凝土拌合物成型，最后進行混凝土表觀觀察及氣泡統計。試驗時嚴格采用表1所示混凝土配合比進行混凝土攪拌，對混凝土入模坍落度控制在160±10mm,使用同一振搗棒振搗并采用相同的振搗時間。

2.1 普通鋼模板

采用普通鋼模板對清水混凝土拌合物成型，脫模后混凝土表面粗糙無光澤，表面有較多小氣泡，如圖1所示。

2.2 不銹鋼模板

表1 清水混凝土配合比與拌合物性能 kg/m3

不銹鋼模板內壁光亮平滑如圖2所示，可明顯降低模板與混凝土之間的粘結力，使混凝土與模板接觸面處氣泡易于逸出，從而減少混凝土表面氣泡，提高混凝土表面光潔度，彌補模板表面缺陷。采用不銹鋼模板成型的混凝土表觀如圖3所示。

不銹鋼模板板面平整度高，模板表面易于清理，有利于混凝土的表面平整和順直。由于鋼材強度高，因此不銹鋼模板具有較高的強度和剛度，易于控制模板尺寸和側向撓度，同時鋼材的可加工性好，可以進行各種機械加工，模板邊沿可加工的盡可能平直，模板拼裝時縫隙嚴密，可有效防止流漿現象。

2.3 混凝土透水模板布

混凝土透水模板布是一種纖維組織，使用時粘貼在模板表面如圖4所示，混凝土透水模板布分為表層、中間層和黏附層，混凝土澆注后，在混凝土內部壓力、透水模板布毛細作用及震搗棒共同作用下，混凝土中的氣泡及部分游離水分由混凝土內部向表面遷移，通過透水模板布中間層排出，從而降低了混凝土表層水膠比，減少了混凝土內部毛細孔的形成，混凝土孔隙率降低，混凝土內部更加致密[5]，同時減少混凝土表面氣泡，從而提高面層混凝土的致密性。采用混凝土透水模板布成型的混凝土表觀如圖5所示。

混凝土透水模板布在施工中容易污染，施工時應采取相應的保護措施，避免模板布表面產生刮痕、油漬、泥點、污水等。施工前需要對鋼模板基底除銹、除油、干燥，以便膠粘劑的噴涂和模板布的張貼。鋼模板基底處理完成后，根據模板尺寸對模板布進行裁剪，若是基底部分模板，裁剪時邊緣處應預留5cm左右的富余量，以免混凝土底部邊緣產生水痕。

2.4 亞克力板

亞克力板由甲基烯酸甲酯單體(MMA)聚合而成，屬于無透氣性的憎水性面材，具有良好的表面硬度和光澤如圖6所示，用于混凝土模板可降低模板與混凝土之間的粘結力，從而使混凝土表面氣泡容易逸出。水泥與水經過化學反應，生成C-SH(水化硅酸鈣)凝膠體、水化鐵酸鈣凝膠體、Ca(OH)2晶體、水化鋁酸鈣晶體和水化硫鋁酸鈣晶體，水泥漿產生的上述凝膠體和晶體在亞克力板表面均勻分布而產生鏡面光亮的效果，成型后的混凝土效果如圖7所示。

亞克力板的機械強度和韌性較大，具有良好的熱塑加工性質，易于加工成型，有良好的機械加工性質，可用鋸、鉆、銑、車、刨進行加工。亞克力板對自然環境適應性很強，即使長時間日光照射、風吹雨淋也不會使其性能發生改變，抗老化性能好，有利于室外施工作業。

2.5 模板貼紙

實驗采用純天然木纖維貼紙作為模板貼紙進行混凝土模板表面處理如圖8所示，木纖維貼紙主要是由雙層木漿纖維層壓成型，是具有良好透氣性的親水性材料，其良好的透氣性可降低氣液相的表面張力，使潤濕角減小，氣泡脫離固體表面而破裂或逸出，從而減少混凝土表面氣泡，改善混凝土外觀質量，而且木纖維貼紙抗拉伸和撕裂強度較高，可直接粘貼在模板表面，施工操作方便簡單，成型后混凝土表觀如圖9所示。

圖8 采用模板貼紙進行模板表面處理

圖9 采用模板貼紙成型后的混凝土外觀

模板貼紙粘貼前需將模板基底清除干凈并干燥，按模板尺寸剪切后即可直接粘貼于模板表面。粘貼時用刮板由中間向兩側刮平，排出空氣，粘貼后如局部有小氣泡，用針刺破，排氣貼牢，模板貼紙粘貼完工后，要采取保護措施，確保貼紙面的潔凈和無損傷。吊裝和安裝模板時要避免貼紙被劃破和污損，混凝土振搗過程中避免振搗棒接觸模板壁，以免損傷模板貼紙。

3 機理分析

通過對清水混凝土模板工藝的試驗研究發現，能夠達到清水混凝土表觀要求的材料一般分為兩種：一種是表面光滑的憎水性材料，降低模板與混凝土之間的粘結力，在振搗棒的振搗作用下有利于氣泡的逸出；另一種是具有良好透氣性的親水性材料，可降低液相的表面張力，使固液相潤濕角減小，氣泡脫離固體表面而破裂或逸出，減少混凝土表面氣泡，改善混凝土外觀質量。同時由于水泥與水經過化學反應，生成的C-SH(水化硅酸鈣)凝膠體、水化鐵酸鈣凝膠體、Ca(OH)2晶體、水化鋁酸鈣晶體和水化硫鋁酸鈣晶體，在光滑的模板表面均勻分布可產生鏡面光亮的效果。

4 結論

1) 具有較高強度和剛度的不銹鋼模板不僅內壁光亮平滑，而且易于控制模板尺寸和側向撓度，能夠保證混凝土表面的平整光亮，雖然用于施工時一次性投入資金較多，施工費用高，但周轉次數較多。

2) 混凝土透水模板布優良的透氣性和透水性可以有效消除混凝土表面氣泡，降低混凝土表層水膠比，成型后的混凝土表面呈亞光效果，能夠達到清水混凝土的各項要求。

3) 采用亞克力板作為混凝土模板成型的混凝土表面平整、光亮如鏡，但通過大量實驗發現亞克力板作為側模時會在混凝土表面形成少量氣泡或水痕，因此亞克力板是用作底模或采用反打技術施工時的最佳面板材料。

4)模板貼紙由于其良好的透氣性，使得成型后的混凝土表面平整無氣泡，施工方便簡單，成本較低。

[1]戴永寧.南京長江第三大橋清水混凝土施工技術[M].北京：人民交通出版社，2006：3-6.

[2]李強,孟聞遠,李辛民等.清水混凝土工程模板體系的分析、選型與設計[J].混凝土,2006(11)：82-86.

[3]張良杰，張為增著.新型建筑模板實用技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.

[4]郭杏林主編.模板工程施工細節詳解[M].北京：機械工業出版社，2007.

[5]張永恒,趙欣,王曉東.透水模板布對清水混凝土耐久性能影響的實驗研究與分析[J].商品混凝土,2010(6)：39-41.

張永恒(1983-)，男，北京市人，碩士，主要從事市政工程項目施工管理及其技術研究工作。

[單位地址]北京市石景山區西井路甲9號（300450）