關(guān)于鋁合金模板與木模板組合工藝問題的研討

王 歡，苗 碩，郭德強(qiáng)

（1.中建鋁新材料河南有限公司，河南 鶴壁 458030；2.中建七局安裝工程有限公司，河南 鄭州 450000）

進(jìn)行模板工程的目的，是保證混凝土工程質(zhì)量與施工安全、加快施工進(jìn)度和降低工程成本。建筑模板的優(yōu)劣便直接關(guān)系到工程的質(zhì)量。鋁模板作為一種在建筑方面，新型綠色環(huán)保、高效、并可多次重復(fù)利用的新型模板系統(tǒng)，因其展現(xiàn)出的耐用性、利用率、優(yōu)秀的支撐系統(tǒng)等優(yōu)異表現(xiàn)，在國內(nèi)慢慢被大規(guī)模使用和認(rèn)可。而木模板的低成本，更高的可操作性等優(yōu)異性能也被廣泛利用[1]。但兩者模板均有弊端，是否可以使用兩種模板組合工藝，即可滿足工程需要，且使用方便，降低使用成本。

1 鋁合金模板與木模板及其他建筑模板發(fā)展及工藝了解

1.1 鋁合金模板

鋁合金模板作為新興的建筑模板，鋁合金模板技術(shù)于20世紀(jì)60年代年起始于美國，先后在加拿大、巴西、韓國和印度等多個(gè)國家和地區(qū)受到重視并應(yīng)用于建筑行業(yè)。我國于20世紀(jì)80年代引入建筑鋁合金模板，一經(jīng)出現(xiàn)便被大量使用，之所以成為建筑模板的寵兒，深究其原因，我們不難發(fā)現(xiàn)鋁合金模板的優(yōu)點(diǎn)：①優(yōu)秀的耐用性。全鋁材質(zhì)，不會生銹，易于保管，沒有失火安全隱患。②超高的利用率。在保證建筑物的整體強(qiáng)度的條件下，周轉(zhuǎn)使用壽命可達(dá)150次以上，在回收時(shí)也具有較高的回收價(jià)值，可一直循環(huán)利用。③優(yōu)秀的支撐系統(tǒng)。使用快拆技術(shù)，一套模板、三套支撐完成整個(gè)建筑施工。④更好的操作性與安裝性。作業(yè)簡便，拼裝較快，可解決木工短缺等問題，鋁合金模板強(qiáng)度高、重量輕，可全部使用人工拼裝、轉(zhuǎn)運(yùn)，不依賴起重機(jī)械，適應(yīng)性廣，降低塔吊占用及運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用。也不使用釘子，可避免現(xiàn)場人員被扎傷手腳等安全事故，文明施工效果明顯，且現(xiàn)場整潔，無廢舊木模板堆積現(xiàn)象。⑤混凝土的成型質(zhì)量與成型后的平整光滑度。⑥施工精度和拼縫精度更高，可達(dá)清水墻效果，減少二次抹灰作業(yè)成本。⑦施工時(shí)間短，整體澆筑，一次成型。⑧低碳環(huán)保等其他優(yōu)異的性能。這些優(yōu)點(diǎn)便是鋁合金模板備受建筑行業(yè)青睞的原因。且鋁模板是標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，不斷循環(huán)利用，跟其他傳統(tǒng)建筑模板相比較，能夠滿足絕大部分需求。但鋁合金模板并不是完美的，我們避其鋒芒，尋找更深層次的答案，可以發(fā)現(xiàn)盡管鋁合金模板優(yōu)勢非常明顯，但其昂貴的成本與造價(jià)是不可忽視的，也是客觀存在的事實(shí)。在超高層或是標(biāo)準(zhǔn)層較多的建筑物或多次循環(huán)利用時(shí)，平均成本才會相較于木模板、鋼模板和塑料模板等其他建筑模板達(dá)到同一起跑線，甚至更省錢，但并不是每個(gè)項(xiàng)目都會是這樣的情況。在非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，或是狹小空間或是存在很多變更的時(shí)候，鋁合金模板卻變得會麻煩一些，不如木模來的簡單，便于運(yùn)輸。綜上所述，我們不難發(fā)現(xiàn)，鋁合金模板最大的短板就在于成本與價(jià)格和復(fù)雜變化多次的情況。

通過近幾年市場的鋁模板產(chǎn)量及遞增速率來看，雖然受疫情影響，各個(gè)行業(yè)受影響嚴(yán)重，但鋁模板市場仍有巨大潛力空間。2014～2019年，我國鋁合金模板產(chǎn)量由100萬平米快速增加至4920萬平米，CAGR達(dá)118%。根據(jù)中國基建物資租賃承包協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，截至2020年12月底，全國鋁合金模板市場保有量達(dá)6200萬平方米（含非標(biāo)模板），相關(guān)鋁合金模板研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、租賃承包企業(yè)800余家。

鋁合金模板國外方面：國外政府對建筑模板行業(yè)市場監(jiān)管十分嚴(yán)格，對質(zhì)量差、技術(shù)落后的模板產(chǎn)品實(shí)行淘汰制，鼓勵(lì)行業(yè)積極研發(fā)新型優(yōu)質(zhì)模板，制定了優(yōu)惠政策大力推廣新型優(yōu)質(zhì)模板，優(yōu)勝劣汰的市場競爭機(jī)制之下涌現(xiàn)出多家頭部企業(yè)。以德國PERI、奧地利DOKA、韓國金剛、韓國三木等為代表的國外鋁合金模板企業(yè)，通過產(chǎn)品研發(fā)，技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品技術(shù)性能，不斷滿足施工工程的需要，目前已經(jīng)成長為鋁合金模板行業(yè)巨頭，業(yè)務(wù)輻射全球。

鋁合金模板國內(nèi)方面：我國模板企業(yè)在吸收歐洲和韓國等國技術(shù)的基礎(chǔ)上，對技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。鋁合金模板企業(yè)生產(chǎn)廠家眾多，生產(chǎn)的模板品種規(guī)格多樣，較難建立統(tǒng)一的鋁合金模板產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，給鋁合金模板的推廣應(yīng)用和市場管理帶來一定的困難[2]。鋁合金模板行業(yè)是完全競爭行業(yè)，市場化程度較高，市場競爭較為激烈，鋁合金模板行業(yè)內(nèi)企業(yè)的競爭包括：與其他建筑模板企業(yè)的競爭及鋁合金模板行業(yè)內(nèi)卷嚴(yán)重。

圖1 鋁合金模板拼裝完成圖

圖2 2014-2021年鋁模板產(chǎn)量及增速圖

1.2 木模板

木模板相較于鋁合金模板來講，在建筑行業(yè)中，已經(jīng)使用數(shù)年，其優(yōu)劣性分化明顯。木模板的優(yōu)點(diǎn)：①成本低、重量較輕。②柔韌性較好、成型較好、可再次進(jìn)行加工，也沒有模數(shù)限制。③板面平整、承載力強(qiáng)等其他優(yōu)異的特性。而其中成本低廉且重量較輕和可再次加工這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不少項(xiàng)目選擇使用木模的主要原因。當(dāng)項(xiàng)目遭遇復(fù)雜、特殊形狀要求或是變化次數(shù)較多的情況下，木模板相較于鋁合金模板更易于加工，在現(xiàn)場即可處理完成，也可以更快的投入使用，哪怕在場內(nèi)加工也會以更快的速度加工完成，也更方便運(yùn)輸，從而可以有效地減少工期。而鋁合金模板是標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，施工的結(jié)構(gòu)圖及建筑圖紙需要十分準(zhǔn)確，對項(xiàng)目的技術(shù)工作要求較高，需要提前做好施工前的圖紙變更和圖紙會審工作。在鋁模板加工出來后，現(xiàn)場安裝基本上不能修改，如若有設(shè)計(jì)變更、總包變更修改的，則需提前跟廠家溝通，重新設(shè)計(jì)，加工及制作，再從廠家運(yùn)至施工現(xiàn)場，而木模板在工地上可以隨意切割，變更更加方便。當(dāng)然木模板缺點(diǎn)也不容忽視：①木模板易燃，泡水后容易變形，需要額外做好防火和防水的工作。②木質(zhì)建筑模板的木材消耗量大、加工損耗多，重復(fù)使用率低，周轉(zhuǎn)次數(shù)少，再利用價(jià)值低，資源破壞大，需要二次抹灰，長遠(yuǎn)來看提高了綜合成本。③加工精度低，容易變形等。

圖3 木模板施工圖

2 鋁合金模板與木模板組合工藝可行性分析

無論是鋁合金模板還是木模板或是傳統(tǒng)的鋼模板、竹膠模板或是塑料模板，都不能同時(shí)滿足建筑施工的所有要求，施工時(shí)只能做出取舍。另外，從對各種建筑模板的優(yōu)劣對比我們可以明顯的發(fā)現(xiàn)，相較于其他模板，鋁合金模板與木模板的特性更為優(yōu)秀和突出，無論從使用角度、成型效果，還是從市場使用率來看鋁合金模板與木模板都是建筑施工最好的選擇。

所以我們是否可以選擇將鋁合金模板與木模板組合使用，揚(yáng)長避短，彌補(bǔ)兩大工藝自身的缺陷，分別發(fā)揮兩種建筑模板自身的特性，尋求是否可以產(chǎn)生1+1＞2的結(jié)果。

在不改變鋁合金模板和木模板加工及使用機(jī)制的前提下，我們可以做出一些適時(shí)地改變?nèi)ビ鲜┕ば枨螅┤缭诠?jié)點(diǎn)復(fù)雜、空間狹小、造型較多，或是使用鋁合金模板難以操作施工、鋁合金模板異形件過多、樓面C槽不常用或是難以加固、加工困難等情況下，選擇使用木模版。在變化層變化較多、較大、且不為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)的部分，放棄鋁合金模板，而使用木模板與鋁合金模板組合使用，這樣即可以提升操作性與操作速度，保證工期，另一方面，木模板重量較輕，也方便搬運(yùn)，施工安全。兩種模板的相互結(jié)合施工，各自的缺陷可以有效地進(jìn)行互補(bǔ)，既可以增加鋁合金模板的標(biāo)件率，更多的型材去生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)板，也可以避免大范圍使用木模板造成的木材浪費(fèi)，還可以節(jié)約工期，降低成本，保證項(xiàng)目進(jìn)度。

故從理論角度，鋁合金模板與木模板組合工藝可以達(dá)到我們目標(biāo)期待中1+1＞2的效果。

3 某項(xiàng)目案例分析

對于大部分鋁模項(xiàng)目，均存在變化層，或奇偶變化等非標(biāo)層。首層、頂層一般為非標(biāo)準(zhǔn)層，非標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)相對標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)的層高、梁、板尺寸會有局部變化。如本工程頂層（31層）為非標(biāo)準(zhǔn)層，層高增加12cm（即墻柱增高），頂板原三小間位置降板取消，梁截面尺寸及標(biāo)高改變、空調(diào)板等懸挑板做法改變等。由于以上所述部分變動而導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)層鋁模無法正常使用，如若因此一層而重新配置一套新的模板，對項(xiàng)目進(jìn)度和成本都是相當(dāng)不友好的。所以由此衍生出了鋁木結(jié)合的形式，利用標(biāo)準(zhǔn)層鋁模進(jìn)行二次深化與木模結(jié)合，重新配模,以達(dá)到節(jié)約成本，保證工期，材料周轉(zhuǎn)等多贏的效果。

問題一：頂層層高增加（墻體高度增加）。

解決方案：在鋁模底部增加木方墊高，通過對拉螺栓/M14螺栓將木方與鋁模進(jìn)行連接固定，以實(shí)現(xiàn)層高增高的目的。

圖4 非標(biāo)準(zhǔn)層圖紙分析標(biāo)注

圖5 墻柱增高節(jié)點(diǎn)實(shí)例

圖6 標(biāo)準(zhǔn)層圖紙

圖7 變化層圖紙

問題二：梁截面尺寸變化。

解決方案：將鋁模中，原梁側(cè)板其中一塊取消，換成截面增加后所需高度的木模板，外側(cè)使用短木方支撐,模板之間采用對拉螺栓/M14螺栓進(jìn)行連接固定。

圖8 梁高變化現(xiàn)場實(shí)例

問題三：31層頂板降板取消

由于31層頂板為屋面層，故需將原衛(wèi)生間、廚房、陽臺等位置的降板取消，板面高度統(tǒng)一。

圖9 降板取消現(xiàn)場實(shí)例

解決方案：用原有鋁模板支模，在鋁模上部用相應(yīng)高度的方木墊高木模板，以達(dá)到取消降板的目的。

運(yùn)用鋁木結(jié)合的組合施工工藝勢必會涉及到鋁模與木模的連接，這也是保證質(zhì)量的重要一環(huán)，節(jié)點(diǎn)可采用螺栓固定、對拉螺桿固定等。各節(jié)點(diǎn)連接要做到穩(wěn)定、牢固，以保證澆筑過程中不出現(xiàn)任何安全質(zhì)量問題。

圖10 節(jié)點(diǎn)連接示意圖

圖11 成型效果圖

從項(xiàng)目反饋及成型效果來看，此項(xiàng)目使用的鋁合金模板與木模板組合工藝是成功的，既避免了二次設(shè)計(jì)，二次投入，減少了運(yùn)輸、人工、設(shè)計(jì)、安裝等成本，又縮短了工期，達(dá)到項(xiàng)目要求。

針對鋁模樓棟非標(biāo)準(zhǔn)層施工，目前行業(yè)內(nèi)通常采用兩種做法：

（1）非標(biāo)層結(jié)構(gòu)施工用傳統(tǒng)木模替代；

（2）利用標(biāo)準(zhǔn)層鋁模進(jìn)行二次深化，并進(jìn)行二次配模。

據(jù)此已完成項(xiàng)目我們可以發(fā)現(xiàn)，此項(xiàng)目采用鋁木結(jié)合的施工方式，不僅可以縮短工期，還能夠降低工程施工成本，減少材料二次投入，是鋁模樓棟非標(biāo)準(zhǔn)層施工的最佳選擇，與目標(biāo)期待的理論一致。

4 結(jié)語

鋁合金模板與木模板系統(tǒng)各有優(yōu)勢，均為建筑施工提供了便利與支持，只是側(cè)重點(diǎn)不同。鋁合金模板與木模板的組合工藝充分發(fā)揮出了散拼木模板配模靈活、操作簡潔的優(yōu)點(diǎn)，及時(shí)消除了由于鋁模樓棟非標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)件尺寸的變化對鋁模板固定尺寸產(chǎn)生的限制，標(biāo)準(zhǔn)層又發(fā)揚(yáng)了鋁模板的標(biāo)準(zhǔn)化特性，從而對鋁合金模板的實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生顯著的補(bǔ)充效應(yīng)，可以避免工期的延誤，有效節(jié)約施工成本。鋁合金模板與木模板的組合是技術(shù)與施工的完美結(jié)合，互相成就，未來鋁合金模板與木模板的組合工藝將會是市場的追捧的寵兒，必將展現(xiàn)出極高的潛力。