鋁合金模板在建筑工程中的應用與改進

汪首銘

鋁合金模板整體系統是由鋁合金模板系統、支架系統、緊固連接系統、附件系統四個方面構成的具有完整配套的組合使用配件系統。鋁合金模板因其諸多優良特點，經過不斷發展，目前在建筑行業得到廣泛使用，但在實際使用過程中還存在不足。鋁合金模板脫膜劑的使用會對施工過程有影響，而且板面材質還可能與脫膜劑和混凝土發生反應，也會對鋁合金模板的再循環使用造成損害。為了提高鋁合金模板的利用率，設計和施工單位都致力于采取措施或改進材質來規避這些問題。

1.工程概況

位于北京市西城區三里河一區E 區危舊房改造項目，總建筑面積為55296.66平m2。主體結構1 棟住宅分8 個單元，建筑高度19.60m 至46.70m 不等。建筑規模為檐高：1 單元17.48m，2 單元、3 單元、4 單元、5 單元43.2m，6 單元34.3m，七單元34.2m，八單元32.0m，標準層層高：2.8m。本工程為框架剪力墻結構，其中地上8 個單元所使用的模板體系為鋁合金模板體系，如圖1 所示。此體系適用于住宅類工程，能有效縮短工期。

圖1 鋁合金模板

2.鋁合金模板安裝存在問題

2.1 鋁合金模板安裝要點

（1）本工程3 層以上所有構件均有變截面，主要為剪力墻截面，厚度縮小10mm、20mm、30mm、40mm 不等，橫梁、樓板也隨之變化。變截面處采用鋁合金模換板處理，成本會大幅增加。

（2）鋁合金模板銷緊后拼縫嚴密，與現澆筑混凝土容易形成密閉空間，澆筑過程中鋁合金模板與混凝土發生化學反應產生的氣體無法排出。樓梯踏步、陽臺窗臺結構氣泡無法排出，混凝土表面出現坑洞麻面現象，導致觀感質量較差。

（3）不同鋁合金模板脫模劑的選擇使用會直接影響混凝土觀感質量[1]。

2.2 鋁合金模板安裝存在問題

鋁合金模板安裝合格率，與工程質量完成優良程度緊密相關。為確保工程質量、節約成本、按期完成工程，在鋁合金模板首層安裝及拆模后，對該層的鋁合金模板安裝質量進行調查統計。選取3 個區（2 單元、3 單元、4 單元）共取點200 個，按照不同取點混凝土觀感質量（粘模、表面氣泡）、截面尺寸、平整度、垂直度四個維度完成標準進行觀察分析，計算并統計，其統計結果如表1 所示。

由表1 和圖2 可見：在目前施工狀態下，拆模后混凝土觀感質量合格率最低，為76%，說明混凝土表面有大量的氣泡坑，呈麻面并且粘有鋁合金膜，造成觀感不好。平整度和垂直度合格率較好，表明模板安裝操作較好。綜合四個考核維度，鋁合金模板安裝合格率為84%。影響這一結果的因素是鋁合金模板安裝質量。

圖2 鋁合金模板安裝合格率

表1 鋁合金模板安裝合格率統計分析表

2.3 影響鋁合金模板安裝合格率原因分析

要提高鋁合金模板安裝合格率，在其它問題維持現狀的情況下，需要提高鋁合金模板拆模后的觀感質量（粘模、氣泡等）。經過實地調查、訪談，從施工過程的“人、機、料、法、環”等方面進行分析，得出造成鋁合金模板安裝合格率低的原因如下：

（1）工人振搗未嚴格按照技術交底實施。

（2）鋁合金模板未留置排氣孔或預留排氣孔數量不足，導致氣體無法排出。

（3）脫模劑涂刷不均勻以及脫模劑中含有與混凝土發生化學反應的成分。

（4）鋁模板表面鍍膜在清理模板中脫落，混凝土與鋁材發生化學反應。

通過對以上原因逐個驗證，施工人員是否認真負責；鋁合金模板是否設置足夠數量的排氣孔；脫模劑是否涂刷均勻，薄厚一致；脫模劑中是否含有與混凝土發生化學反應的成分以及鋁合金模板表面鍍膜在清理模板過程中脫落后混凝土與鋁材是否發生化學反應。查找出鋁合金模板排氣孔數量不足及脫模劑選用不當是導致鋁合金模板合格率低的主要原因。

3.改進措施和實施方法

3.1 增加排氣孔

對于樓梯、陽臺等特殊部位，混凝土澆筑振搗時應加強實時監督，必要時安排監管人員旁站管理，還可增加振搗時長；在密封嚴實的鋁合金模板上增加相應的排氣孔，使混凝土中的氣泡順利排出。如圖3、圖4 所示，通過對鋁合金模板的改進，脫模后臺階、陽臺等處混凝土表觀得到了很好的改善，平整無麻面，說明氣泡無法排出的問題得到了有效的解決。

圖3 鋁合金模板開孔

圖4 開孔后脫模效果

3.2 脫膜劑的優化選用

目前鋁合金模板脫模劑的生產標準和使用技術還有待提高，而且市售多種脫模劑又難以緊密地附著在鋁合金模板上。有的脫模劑表面性能存在不足，在施工過程中混凝土中排出的氣體會附著在鋁合金模板界面上，脫模后造成混凝土表面孔洞過多，或者混凝土砂漿黏附在模板表面，造成混凝土表面不平滑[2]。模板在使用過程中，需定期清除表面殘余凝固的混凝土，必要時還需要進行打磨清理，這樣就會造成模板表面粗糙程度更大，從而對脫模劑的使用量增加，導致拆模后混凝土表面更容易出現坑洞麻面，模板使用壽命也會降低。

（1）選取三種不同脫模劑：機油、市售水性脫膜劑、自配水油雙性脫膜劑。進行小試試驗，觀察是否與鋁板、混凝土發生反應，如圖5A 所示。均勻地涂刷上三種脫膜劑并標號1#－水油雙性脫膜劑、2#－機油、3#－水性脫膜劑。其余在振搗時長，混凝土配比不變的情況下考察拆模后混凝土表觀是否平滑，表面是否發生腐蝕現象以及其腐蝕程度如何，是否存在黏膜，有氣泡等麻面現象，從而確定哪一種脫模劑的效果最好。

如圖5B 所示，在選用的三種脫膜劑中，拆模后刷有2#－機油、3#－水性脫膜劑對應混凝土表觀還可以觀察局部有明顯氣泡孔存在（圖5B 中紅色圈內），而刷有1#具有堿性的脫模劑的混凝土的表觀質量會有所改善，氣孔減少，說明1#－水油雙性脫模劑實際效果遠遠好于2#－機油、3#－水性脫模劑。

圖5 不同脫膜劑實驗效果圖

（2）鋁合金化學性質比較活潑，在自然環境下，模板表面容易被氧化形成一層極薄的致密氧化膜，這層膜對模板基體具有一定的防護作用。而混凝土中漿體的pH 值都超過10，鋁合金模板中的鋁與氫氧根發生化學反應而被腐蝕，會直接導致鋁合金模板使用壽命降低。因此，在其使用前要經過必要的表面處理[3，4]。

將鋁合金模板背面鋁材人工打磨出合金粉，通過鋁合金粉與脫膜劑進行反應，根據反應后的合金粉質量變化來判定該脫膜劑是否有效。觀察實驗現象，是否有氣泡產生，是否彼此互溶。如圖6所示。圖6A/B 分別為1#－水油雙性脫膜劑和3#－水性脫膜劑與合金粉反應實驗。

圖6 合金粉與脫膜劑反應實驗

1#－水油雙性脫膜劑和3#－水性脫膜劑與合金粉反應一定時間后，觀察到1#－水油雙性脫膜劑中并無明顯氣泡產生，稱取反應前后鋁合金粉質量幾乎沒有變化，判定出1#脫膜劑與合金粉幾乎不發生反應。而3#－水性脫膜劑則能觀測到微量的氣泡產生。因此，1#－水油雙性脫膜劑更加適合此次工程實施。

4.效果分析及建議

施工現場拆模結束實際效果如圖7A/B，分別為局部近距離和遠距離觀察混凝土表觀，表面平滑無氣泡，無分化現象。這一結果正說明通過優化選用脫模劑、增加鋁合金模板孔數，大大提高了鋁合金模板的混凝土表觀質量。在項目結束后對本工程8 個單元所有樓層觀感質量問題進行統計，共檢查了101 段，不合格點為3 個，總體合格率達到92%。通過對最終效果的核查，將本工程鋁合金模板觀感質量提升到98%，超過了預期的目標值，很好地達到了公司高質量標準要求。

圖7 施工結束混凝土表觀效果

在類似本工程中所有混凝土現澆結構，建議每2m 或結構在兩側對應部位設置排氣孔，能夠有效地排除混凝土中所產生的氣泡；在選用適合鋁合金模板的專用脫模劑時，建議提前準備與混凝土相同性質的具有強堿性的脫膜劑，并對進場脫模劑進行實際檢測，確定脫模劑與混凝土和鋁模板均無化學反應而造成模板損壞，合理選用脫模劑，改善鋁合金模板施工的混凝土表觀質量[3]。

5.結語

鋁合金模板在建筑工程中的應用使施工標準得以提高，充分保證建筑質量，并能在施工中循環利用，節省成本。但存在安裝合格率低的問題，本工程通過增加模板孔數、優化選用脫模劑，使得鋁合金模板安裝合格率明顯提升[4]，通過進一步改善鋁合金模板板面鈍化材質，研制出更加優良的脫膜劑，降低鋁合金模板與混凝土反應性。相信在未來的建筑市場，鋁合金模板體系會發揮更大的優勢來提升建筑施工的質量，贏得更加廣闊的市場前景。