鋼模板和鋁合金模板的對比分析研究

劉運高

(華北水利水電大學 土木與交通學院，河南 鄭州 450045)

0 前 言

在整個建筑工程施工中，確保模板工程的施工安全是不可忽略的組成部分。另外，模板工程的投入占據較長的工期和較高的成本，據統計，模板的支建工程約占工程量的50%，鋼筋混凝土結構工程總費用的20%～30%耗費在模板工程上。同時，由于模板工程本身也將消耗大部分優質的建筑材料，在保證工程質量的前提下，對模板工程的投入進行控制，將能顯著降低整個建筑工程的造價。所以對模板材料的選擇是重中之重。

1 鋼模板

鋼模板一般分為兩類：全鋼模板和組合鋼模板。在力學性能上，鋼模板不管是強度、剛度還是穩定性都具有極大的優越性，鋼模板設計應符合鋼結構設計要求，根據《鋼結構設計規范》(GB50017-2017)[1]，鋼結構的最小設計強度抗剪強度最低為115 N/mm2，承載力應根據鋼的材質確定，鋼材應符合以下要求：材料最低采用Q235型鋼、抗拉強度375～460 N/mm2、屈服點205～460 N/mm2、延伸率20%～26%。另外，全鋼模板和組合鋼模板在力學性能上存在著差異，組合鋼模板的剛度不及全鋼模板的剛度，承載力約為全鋼模板的50%，這是因為組合鋼模板存在拼接面尺寸小、拼縫多等缺陷。

鋼模板中的全鋼模板主要應用于小高層及高層建筑中的剪力墻部位。組合鋼模板大部分用于基礎、柱、梁、板、墻等部位。

鋼模板在經濟性上具有較高的優越性。鋼模板的最低周轉率約為50次，大型木模板約為15次，一般木模板約為7次，鋼模板可比木模板提高工效2～4倍(工效包括安裝、拆模、電焊、鑿毛、搭設)，達到相同周轉率的成本僅為木模板的50%。賴品丞[2]介紹了鋼模板在大截面框架柱施工應用中，與以往采用傳統木模板施工的工程實例對比研究后，發現采用傳統木模板施工引起豎向構件垂直度、平整度不易控制的問題在采用鋼模板施工工藝時得到了解決，且混凝土澆筑完成后成型漂亮，混凝土色澤均勻，陰陽角平順筆直，表面平整光滑、垂直度好，達到了清水混凝土較好的效果(中級抹灰標準)。但是鋼模板在酸性、水、潮濕的條件下易腐銹，有一定的局限性。又由于鋼材與混凝土的熱膨脹系數相差不大，模板和新澆的混凝土容易粘合一起，必須使用脫模劑才易脫模。另外，鋼模板中的全鋼模板由于其自重大，質量約125 kg/m2，在施工中較為不便，必須配備相應的起重設備和人工輔助，其對節點多及結構復雜的建筑成模困難；一次投入較高，模板設計加工周期長，對預埋件位置調整適應能力較差；特別是設計、使用都是一次性的大型構件模板時，設計的尺寸精度要求高、制作的難度大，局限性較大，因而它的發展受到了一定的制約。組合鋼模板使用方便，裝拆靈活，比較適合人工操作。

2 鋁合金模板

鋁合金模板主要由墻體模板及加固體系、頂板模板和快拆支撐體系、封閉式樓梯模板體系與其他細部節點等體系構造而成[3]。《組合鋁合金模板工程技術規程》(JGJ386-2016)[4]表明，鋁合金模板應采用現行國家標準《一般工業用鋁和鋁合金擠壓型材》(GB/T6892)[5]中的Al6061-T6或Al6082-T6擠壓鋁合金型材，最小的抗拉強度為260 MPa，彈性模量7×104MPa，剪變模量2.7×104MPa。鋁合金模板拼縫精度高穩定性較好，組合成的整體模板承載能力可達到60 kN/m2，是傳統木模板承載力30 kN/m2的2倍左右。

鋁合金模板適用于混凝土現澆結構的各種形狀的墻柱、梁板、樓梯等工程部位，適用于大面積高層、超高層建筑。

鋁合金模板的經濟效益顯著。首先，鋁合金模板質量輕，僅20 kg/m2，可以人工搬運裝拆，無需機械設備協助，拆模后其混凝土的表面完全實現了清水混凝土的要求，并且不需要刮膩子，減少了一部分成本支出；該模板拼裝靈活不受限制，標準板和局部非標準板可以相互搭配，相同構件的標準板不分類別可以互相使用，加快了拼裝速度。其次，鋁合金模板屬于可再生材料，在施工中完全符合環保節能的要求，報廢后可全部回收，殘值可達到30%以上，維修費用低，周轉次數高達300～500次；耐濕、不怕冷、不怕熱、不怕酸堿、抗變形能力強等特性，使其能在各種溫度環境下正常作業，不受天氣影響。另外，鋁合金模板以銷釘和楔片為主進行連接，這種拆裝操作的構件技術很好地實現了拆裝速度的提升，融入頂板支撐系統的早拆技術省去了木模的支護以及碗扣式腳手架或鋼管扣件，高效且節約了材料的成本、降低了工程費用。但是鋁合金模板有一種獨有的特性，表面有一層氧化薄膜不易與混凝土粘貼，易與表面混凝土反應使表面強度降低。鋼模板和鋁合金模板技術經濟性能指標對比如表1所示。

表1 鋼模板和鋁合金模板技術經濟性能指標對比

3 結束語

綜合以上兩種模板的對比分析，發現每種模板有自己獨特的特點及本身適用的工程條件，同時模板之間存在著相同的優缺點。對比發現鋁合金模板更適合應用在裝配式建筑中，自重輕是鋼模板不可替代的，將為工程實際模板安裝減少很多工程量，具有明顯的經濟實用性。

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