PERI大模板脹模原因分析及防治

摘要：某核電站核輔助廠房墻體模板使用德國PERI大模板體系，因墻體長度與大模板拼裝長度存在偏差，需用普通模板來填充兩塊大模板之間的空擋。在混凝土澆筑后發現普通模板部位出現了不同程度的脹模。通過對脹模原因分析，采取了相應的措施后，脹模得到了有效控制。

關鍵詞：PERI大模板 普通模板 脹模

1 施工情況

1.1 PERI大模板介紹 施工現場使用的大模板由面板、加勁肋（次龍骨）、支撐桁架、穩定機構等組成。面板為1.8cm厚膠合板；加勁肋（次龍骨）為8×24cm的工字木，按間距33cm布置；主龍骨由兩槽鋼背對（留2.5cm間隙）焊接而成，整體尺寸為8×10cm，按間距1.7m布置；墻體兩側模板用穿墻螺栓拉緊，頂部用螺栓固定，支撐桁架由兩根可調節的撐桿連接組成，兩撐桿一端連接并固定在混凝土地面上，另一端分別固定在最上、下排的主龍骨上，通過調節撐桿來控制墻體的垂直度。現場使用的大模板的尺寸，由5.7m、4.2m、7.1m三種高度與1.22m、1.83m、2.44m、3.66m四種寬度組合而成。

1.2 墻體脹模 由于現場墻體長度與模板模數很難正好相符，兩塊模板間的空擋采用普通模板進行填充。例如NXQ1C23段墻體長6.5m，高5.65m，寬0.6m，配一塊1.22m，兩塊2.44m模板長度為6.1m，這樣就會存在0.4m空擋。現場模板安裝時空擋部位用普通模板來填充。普通模板的加固方式為：次龍骨7×8cm木方，主龍骨為2×8cm鋼板帶，鋼板帶嵌在大模板的主龍骨內，用卡具固定，將兩端主龍骨連接。主龍骨與次龍骨間17cm的空隙用木方填充，并打入木楔使次龍骨緊靠主龍骨。

核輔助廠房C區7月份共澆筑13段墻體，有5段墻體在普通模板與大模板拼縫處存在5mm左右錯臺，另有4段墻體在普通模板部位出現脹模，脹模部位中間比兩端略高，脹模約1～2cm。

2 原因分析

進過多次觀察，組織質檢、工長進行分析，認為產生脹模的主要原因為以下幾方面：

2.1 加固方法、使用材料 普通模板的加固方法、加固使用的材料與大模板不同，兩處模板受混凝土壓力而產生的變形不同。以NXQ1C23段墻體為例，由公式f=■可以看出，混凝土壓力引起模板變的變形量與荷載q、跨度l成正比，與彈性模量E、慣性矩I成反比。

對影響f的四個參數進行分析：

荷載q：由于大模板和普通模板處墻體截面尺寸相同，單位高度內混凝土對模板的壓力亦相同，即q相同。

跨度l：取單位高度模板進行分析，兩種模板主、次龍骨間距相同，主、次龍骨及模板由穿墻螺桿進行固定，在澆筑混凝土時，兩穿墻螺桿間模板可視為兩端固定，則兩穿墻螺桿間距離為計算模板變形的跨度l。

大模板穿墻螺桿布置間距為兩個次龍骨寬度為66cm，穿墻螺桿布置起自大模板邊緣處16.5cm處，墻體NXQ1C23普通模板寬40cm，普通模板兩側穿墻螺栓間距為40+16.5×2=73cm。由此可見普通模板的計算跨度大于大模板的計算跨度。

材料彈性模量E：大模板次龍骨工字木為一整體組合構件，由兩根木方和他們之間的斜撐組成，斜撐限制了木方的變形。所以，盡管普通模板與大模板的次龍骨尺寸相同，但由于構造不同，大模板次龍骨彈性模量要比普通模板次龍骨彈性模量大得多；在一定應力作用下，發生彈性變形小。

同理，大模板主龍骨由兩塊槽鋼組合而成，尺寸為8×10cm；普通模板主龍骨為2×8cm鋼板帶，大模板主龍骨的彈性模量比普通模板主龍骨的大。

截面慣性矩I：由矩形截面慣性矩I=■得知，由于兩種模板次龍骨尺寸相同，其截面慣性矩亦相同；大模板主龍骨截面尺寸較普通模板截面尺寸大的多，所以大模板截面慣性矩I要大。

經過以上分析可以看出，由于普通模板處跨度l比大模板的大，彈性模量和截面慣性矩要小，在q幾乎一樣的情況下，根據f=■，可以得出，普通模板的變形量要大。

2.2 模板側壓力大的部位的處理 NXQ1C23段墻體第一排主龍骨距地面20cm開始設置，主龍骨間距1.7m，共設置4排。

該墻體模板的最大側壓力位置計算：

墻體混凝土C30，設計坍落度160±30，混凝土初凝時間夜間8h32min，白天6h。

模板的最大側壓力，可根據混凝土的澆筑速度、澆筑高度、密度、坍落度、溫度、外加劑等主要影響因素，可按下列公式計算。

F＝0.22γct0β1β2V1/2

F＝γcH

式中F：新澆筑混凝土對模板的最大側壓力（kN/m2）。γc：混凝土的重力密度（kN/m3）。t0：新澆混凝土的初凝時間（h）。V：混凝土的澆筑速度（m/h）；根據現場澆注情況，取1.5。H：混凝土側壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度（m）。β1：外加劑影響修正系數，不摻外加劑時取1.0，摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2；β1取1.2。β2：混凝土坍落度修正系數，當坍落度小于100mm時，取1.10；不小于100mm時，取1.15。β1取1.15。

F＝0.22γct0β1β2V1/2

F夜間＝0.22×25×8.5×1.2×1.15×1.51/2

＝79kN/m2

F白天＝0.22×25×6×1.2×1.15×2.51/2

＝56 kN/m2

F＝γcH＝25×5.65＝141.25kN/m2

取最小值，F夜間=79kN/m2，F白天=56kN/m2。

故模板最大側壓力位置在：

h夜間=■ =3.16m；h白天=■=2.24m。

即，若墻體在晚間澆筑混凝土，澆筑頂標高以下3.16m位置處模板側壓力最大；白天澆筑頂標高以下2.24m處模板側壓力最大。

NXQ1C23段墻體第二排主龍骨設置在澆筑頂標高以下2.05m處，第三排設置在3.75m處，該段墻體混凝土澆筑于夜間進行，有以上數據可以看出，模板側壓力最大處在第二排主龍骨與第三排主龍骨之間中心部位，現場普通模板安裝時未在該部位進行加強。

2.3 布料位置 在澆筑混凝土時，混凝土布料口在普通模板處或距模板太近，混凝土對模板直接產生沖擊，使該處荷載突然變大。由前面的分析可以看出，荷載q與變形量成正比，在E和I都已確定的情況下，若使普通模板變形量變小，不在普通模板處布料，避免模板的瞬間荷載，是減小模板變形量的一個有效途徑。

2.4 木楔 在拆模時發現有木楔松動的情況。經分析認為，振搗混凝土會使模板及其支撐架產生振動，振動會造成木楔松動，致使次龍骨與主龍骨間產生空隙，導致脹模。

2.5 看模 混凝土澆筑過程中看模不到位，對木楔和穿墻螺桿松動的情況未及時進行處理。

3 改進措施

根據上述原因分析，現場對模板工程及混凝土施工做了相應改進，具體情況如下：①將普通模板次龍骨更換成與大模板次龍骨相同的工字木，工字木與鋼板帶之間1cm空隙用木條填充。后發現木條容易受壓變形，隨改用1cm厚塞鐵，效果良好。②在普通模板處布置穿墻螺桿，以減小計算跨度l；在模板側壓力最大部位增加主龍骨和穿墻螺桿。③在澆筑混凝土時，將混凝土布料點布置在普通模板兩側，避免混凝土對普通模板直接沖擊。④安排足夠的工人進行看模，出現螺桿松動及其他異常情況立即進行處理。

實施改進措施后，核輔助廠房C區8、9月份共澆筑31段墻體，除1段墻體由于加固木方斷裂，造成墻體脹模外，其他墻體普通模板處均未出現脹模，說明改進措施對控制普通模板處墻體脹模是有效的。在后續施工中，幾項措施作為PERI大模板防止脹模的成熟工藝在施工中得到了良好運用。

4 結束語

PERI大模板施工方便、靈活，周轉快，但是因受模數限制，且其加固主要靠穿墻對拉螺桿，因而模板可能會出現局部脹模。發現脹模后應按相關程序組織對脹模部分進行處理，并對脹模原因進行分析，制定相應的措施，通過施工檢驗措施是否得當，好的措施、經驗可以固化成為施工方案，以便得以繼承從而更好的指導施工。

參考文獻：

[1]《結構力學》第三版.李廉錕等主編.高等教育出版社.2004.

[2]《建筑施工手冊——混凝土工程》第四版.徐帆編.2003.