采用工程塑料造型模板一體澆筑飾面混凝土技術研究

李立睿　蔣銀超　豆保振

摘要：隨著我國科學技術水平的整體提高，各種新型有機材料得到廣泛應用。在建筑、市政行業(yè)領域，給排水管道、檢查井、化糞池等傳統(tǒng)混凝土小型構件目前己部分被新型工程塑料材質所取代，材料性能的提升和跨行業(yè)應用為土木工程施工技術措施的發(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、成品質量標準和在實際施工中的使用效果。

關鍵詞：工程塑料造型模板混凝土飾面異型結構

1.工程概況

本工程河道護岸結構均為“L型”鋼筋混凝土擋墻，擋墻臨水面設計有總高度2m、厚度4cm的矩陣式素混凝土造型飾面。該類河道護岸總長度37.07KM（左右岸合計），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時均采用泡沫造型模板進行砼澆筑。該模板為日本專利技術，材料密度、強度、剛度均較低，施工時需要采用膠粘劑將其貼附在平面鋼模上，拆除時極易破損，基本無法周轉，且膠粘劑、脫模劑均為廠家配套產品，模板及輔材單價極高。河道工程若采用此類造型模板將極大地提高工程總造價，為此，項目通過大量調研、比選，提出采用工程塑料材質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。由于塑料材質可方便地在高溫液態(tài)與低溫固態(tài)之間進行轉換，故可根據混凝土結構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注塑原材、注塑工藝，不僅能夠使生產出的造型模板具有混凝土施工所需高強度、高剛度、高耐沖擊性等要求，同時還能夠使其具有質量輕、易于回收利用等特點。

使用時，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行安裝支設。

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領域的塑料制品有ABS、聚丙烯等材質，多以小型結構成品（如給排水管道、檢查井、化糞池）出現，產品環(huán)向剛度大但強度較低。為選取適宜用作造型模板的塑料材質，我項目先后采用ABS、聚丙烯、改性增強聚丙烯、聚碳酸酯等材料進行了樣品模板試制，經過比選，聚碳酸酯材料具有較高的強度、剛度及彈性模量，能夠滿足混凝土模板技術要求，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，適宜用作混凝土模板原材。

3.2模板設計

根據結構物造型要求及施工工藝要求進行造型模板設計，模板設計時需要提前考慮施工階段的組拼、拆除方法、連接方式以及根據施工措施需要增加的輔助設計，以易于現場操作為主旨，同時考慮模板材料力學特性和經濟性。在模板設計之前，首先應根據所采用的工程塑料材質進行模板體系驗算，明確需要增加的措施結構位置（如對拉螺栓孔位），在不影響模板施工安全的前提下進行設計優(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，可將模板分為較小模塊單元單獨設計加工，一方面可充分利用工程塑料質量輕、易于人工倒運、拼裝的特點，另一方面可降低破損模板的更換難度，減少后期投資。在模板設計時，推薦采用三維設計方式，對模板結構、造型尺寸進行精確標注，同時方便對設計效果進行直觀確認。（見圖2、圖3）

模板設計完成后，開始進行注塑模具設計，模具設計為正、反兩面，合模后形成整體。聚碳酸酯塑料在220℃時呈流態(tài)，注塑模具的設計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

模具生產完成后安裝入大型注塑壓力機，采用注射成型工藝進行模板加工。加工前，應先對注塑機料筒、噴嘴、模具進行預熱。注塑時，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。

工程塑料模板應采用高壓低速控制注塑過程，注塑壓力宜為70-140MPa，螺桿轉速應控制在30-120r/min內，注塑至模具充滿后進行保壓，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成品質量標準

模板在出廠前應進行尺寸檢查驗收，由于工程塑料造型模板為我項目創(chuàng)新成果，目前尚無詳細標準、規(guī)范要求，我項目參照現行《混凝土模板用膠合板》標準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進行平整度檢測，要求各單元間拼縫縫隙和錯臺≤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，模板單元組拼時應將粘灰面向下平放在搭設好的竹膠板平臺上。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)揮工程塑料模板質量較輕的優(yōu)點，模板一次拼裝尺寸以易于人工搬運為度，運抵現場后進行二次拼接，最終形成模板整體。

模板拼裝完成后進行脫模劑涂刷，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，對拆除后的模板進行清理時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，形狀須根據造型模板表面效果進行設計加工。造型模板表面立體效果較為復雜時，應在端模在與造型模板交接處粘貼一道1cm厚硬海綿條，以封堵端模空隙，防止產生漏漿。

安裝完成的造型模板尺寸偏差應滿足如下要求：

工程塑料造型模板安裝允許偏差與檢驗方法表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

混凝土澆筑時，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，且需嚴格控制振搗質量，有條件的情況下宜增加附著式振搗器。實際施工時可在保證混凝土強度的基礎上通過適當增加水泥用量、提高砂率等方法提高混凝土和易性。在澆筑擋墻時，混凝土坍落度宜分區(qū)控制：澆筑墻體底部加腋部分時，調節(jié)混凝土坍落度控制在14-16cm，在保證流動性同時防止由于坍落度過大造成泌水現象影響表面觀感；澆筑墻體上部混凝土時，調節(jié)混凝土坍落度控制在16-18cm，以利于使用凈漿填補造型飾面表面缺陷。

混凝土澆筑時應連續(xù)進行，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行振搗時，應加強質量管控，切實做到無大量氣泡放出時方可抽棒，同時避免過振。

澆筑過程中安全員需注意觀測模板形變量，出現較大變形時應立即停止?jié)仓⒉扇√幹么胧?/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用，能在保證混凝土結構物功能性的同時極大提升其表面的裝飾效果，具有較高推廣應用價值。更重要的是為解決異形構件模板制作難題提供了一種新方法，可廣泛應用于各行業(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、無味的特點外，更具有可降解、可回收、可重復利用的優(yōu)點，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。