墻體用聚苯免拆模板工程適用性研究★

熊珍珍，鄭 政，劉官印，袁 驥

(1.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013； 2.中國建筑技術集團有限公司，北京 100013； 3.中國五洲工程設計集團有限公司，北京 100053； 4.北京電力工程有限公司，北京 100070)

1 概述

近年來，我國建筑仍以混凝土結構為主，大多采用傳統的現澆方式建造，不但工業化程度低、建筑垃圾多，而且施工速度慢，與國家的綠色發展、節能環保政策不符。目前，現澆結構工程的鋼筋、模板和混凝土分項工程中，預拌混凝土基本實現了商品化，成型鋼筋技術也不斷發展，模板技術相對落后。因此，革新模板技術將大幅度提高現澆混凝土結構的工業化水平。

我國在免拆模板產品方面做了許多有價值的研究和工程應用。目前，針對現澆混凝土結構，免拆模板產品構造形式主要有以下幾種：

1)免拆復合保溫模板[1]，將保溫芯材與水泥基面層相結合，保溫芯材主要有擠塑聚苯板(XPS)型、模塑聚苯板(EPS)型、石墨改性模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(SEPS)型、聚氨酯板(PU)型、植物纖維型、PU玻璃棉型、礦渣棉復合板型[2]、巖棉型和玻璃棉型。

2)將有筋擴張網與現澆泡沫混凝土組合[3]的外墻外保溫免拆模板。

3)空心免拆模板，如由鋼筋桁架連接兩側預制混凝土板的雙皮墻[4]空心模板、由鋼筋籠與預制混凝土模板組合而成的PI體系[5]墻體空心模板、由聚苯模塊積木式錯縫插接拼裝成空腔的聚苯模塊墻體空心模板[6]、由混凝土和鋼筋預制的帶圓孔空心的EVE空心板[7]、由石膏預制帶有圓孔空心的石膏復合混凝土剪力墻空心模板[8]等，此類免拆模板的模板與鋼筋二合一或保溫與鋼筋二合一，施工速度快，結構整體性好。

4)由工廠定型生產的鋼絲網架聚苯夾芯板[9]為基板，兩側噴涂混凝土的CL體系剪力墻模板、SW體系剪力墻模板以及一些其他類型的墻體模板，該類產品可縮短工期，提高工效。

聚苯免拆模板是一種源于意大利的工廠自動化生產的新型免拆模板，與其他類型免拆模板不同的是，它由鋼筋梯架、對拉栓和內外兩側EPS保溫板組成(如圖1所示)，將模板、保溫和鋼筋一體化。免拆模板在工廠自動化生產，形成標準化的部品，現場安裝后無需拆除。該模板具有如下特點：

1)模板規格多樣化，可以根據墻體厚度和節能要求靈活選擇；2)聚苯免拆模板具有一定的剛度，在合適的對拉栓間距條件下，可安全承擔施工階段澆筑混凝土產生的水平荷載，節省模板和支撐；3)保溫與結構一體化，解決了傳統外墻外保溫易脫落的問題；4)施工安裝操作簡便、速度快，節省勞動力。該產品符合我國建筑節能和建筑工業化的要求，具有鮮明建筑工業化特點和顯著優勢。現行國家標準GB 50016建筑設計防火規范規定：當建筑的外墻外保溫系統采用燃燒性能為B1，B2級的保溫材料時，應在保溫系統中每層設置燃燒性能為A級的水平防火隔離帶，而且需要用不燃材料設置厚度不小于50 mm的防火保護層。由于該產品的保溫板通常采用B1級的EPS板，需增設防火隔離帶和相當厚度的防火保護層才能滿足我國防火規范的要求。為了在我國推廣應用該免拆模板產品，提高現澆混凝土結構的工業化水平，本文首先對墻體用聚苯免拆模板的保溫材料進行改進，并驗算其承載力，使其在達到我國防火標準的前提下滿足施工要求，然后對改進后的免拆模板部品進行工程適用性驗證。

2 免拆模板部品改進及驗算

為滿足國家標準GB 50016建筑設計防火規范的要求，需要改進免拆模板兩側的保溫板的燃燒性能，甄選燃燒性能可以達到A2級并具有一定強度的輕質材料。在施工階段免拆模板需要抵抗混凝土澆筑的側壓力，由于兩側保溫板通過對拉栓和圓盤套管連接，除兩側保溫板要滿足抗彎承載力外，圓盤套管與對拉栓之間的抗拉拔承載力、圓盤套管與保溫板之間的抗沖切承載力也應滿足工程施工要求。

2.1 保溫板篩選

經大量調研篩查，燃燒性能可以達到A級的材料中，巖棉板質量輕、導熱的系數小、化學穩定性強，但吸水率高且強度低；玻璃棉板體積密度小、熱導率彽、吸音性能好，但玻璃棉是一種人造纖維，具有細小的灰塵，對人體危害大，不適用于直接使用；泡沫玻璃保溫板和發泡陶瓷保溫板容重小、導熱系數小、吸水率小且耐久性好，但材料價格較高；復合水泥發泡保溫板導熱系數偏高、保溫性能差且容重高；加氣混凝土板較保溫材料容重大，且板材易吸水、吸濕；聚合聚苯板保溫節能效果好、強度比巖棉、玻璃棉板等高、吸水率低，并且成本低，價格遠遠低于市場上同類A級阻燃型保溫材料。因此，初步確定選用聚合聚苯板代替EPS保溫板并檢測其材料性能。

2.2 改進后的產品性能

以GB/T 5486無機硬質絕熱制品試驗方法為依據[10]，進行聚合聚苯板的密度、強度、燃燒性能等材料性能測試，測試結果見表1。將對拉栓兩端擰緊圓盤套管并安裝于萬能試驗機的上下鉗口，進行抗拉拔承載力測試，得到圓盤套管與對拉栓之間的抗拉拔承載力為3.17 kN。同樣利用萬能試驗機，將對拉栓一端安裝于底部鉗口，另一端擰緊圓盤套管并穿過50 mm厚聚合聚苯板，聚合聚苯板采用專用連接件與試驗機的上部鉗口相連接，進行抗沖切承載力測試，得到圓盤套管與50 mm厚聚合聚苯板之間的抗沖切承載力為1.94 kN。

表1 聚合聚苯板材料性能試驗結果

2.3 改進后承載性能驗算

假定聚苯免拆模板混凝土墻體的高度為3 m，根據JGJ 162建筑施工模板安全技術規范的方法[11]計算模板最大側壓力為46.52 kN/m2?？紤]免拆模板有多道對拉栓，對拉栓間距200 mm，聚合聚苯板采用50 mm厚并按多跨連續梁進行驗算。按最大側壓力驗算結果見表2。初步判定免拆模板部品滿足工程要求，需通過工程試驗進一步驗證。

表2 免拆模板部品抵抗側壓力驗算結果

3 工程適用性試驗研究

3.1 試件設計

為驗證聚苯免拆模板的工程適用性，設計制作一件L型墻體進行測試。墻體由3組聚苯免拆模板拼裝而成，其中，1組尺寸為1 200 mm×370 mm×3 000 mm，其余兩組尺寸為600 mm×370 mm×3 000 mm，墻體內側聚合聚苯板厚50 mm、高2 850 mm，外側聚合聚苯板厚100 mm、高3 000 mm)，聚苯免拆模板中空220 mm，用鋼筋梯架和對拉栓連接兩側聚合聚苯板，對拉栓間距200 mm。L形聚苯免拆模板組裝如圖2所示。

為監測混凝土澆筑過程中聚合聚苯板的變形，在混凝土澆筑前，在墻體轉角內側50 mm厚聚合聚苯板上沿高度方向布置5個位移計，第一個位移計距聚苯免拆模板底部150 mm，其余從下到上間隔分別為400 mm，600 mm，600 mm，600 mm。

3.2 試驗過程

安裝工藝流程為：基礎安裝限位導軌→模板與基礎連接→斜撐安裝→邊緣構件鋼筋安裝→邊緣封堵模板安裝→混凝土澆筑→初凝后插入倒U型鋼筋。

3.2.1 聚苯免拆模板安裝

1)在澆筑鋼筋混凝土基礎時預埋間距為200 mm的倒U型鋼筋，待基礎完成后用錨栓將冷彎薄壁U型鋼導軌固定于基礎上。

2)安裝聚苯免拆模板(見圖3)。先安裝L形墻體一側的聚苯免拆模板，將免拆模板內側50 mm厚聚合聚苯板插入U型鋼內。聚苯免拆模板的鋼筋梯架與基礎上的倒U型鋼筋錯位布置，間隔100 mm。聚苯免拆模板就位、調平對中后，安裝斜撐，斜撐與水平地面的夾角約為40°～60°。隨后安裝墻體轉角位置豎向鋼筋并在已安裝的免拆模板內插入水平鋼筋并綁扎。再安裝另一側免拆模板，待免拆模板就位、調平對中后，在免拆模板空腔內插入水平鋼筋并綁扎，最后用專用連接件進行轉角封堵和端頭封堵，并在轉角及端頭部位等間距插入建筑錨栓，以便在混凝土澆筑后將混凝土與封堵部位的聚合聚苯板連接錨固牢靠。

3.2.2 混凝土澆筑

為避免振動棒對模板產品的沖擊，澆筑時不振搗。為保證混凝土澆筑密實，采用坍落擴展度不小于600 mm的自密實混凝土進行澆筑(見圖4)。為減小混凝土對免拆模板的沖擊力，采用溜管進行澆筑。澆筑完成待混凝土初凝后，插入倒U型鋼筋，為上一層結構的連接做準備，U型鋼筋間距為200 mm，與鋼筋梯架間隔為100 mm(見圖5)。

3.3 變形測試

混凝土澆筑過程中，聚苯免拆模板未發生破損，且聚合聚苯板變形值很小，最大側移值為2.02 mm，約為墻體高度的1/1 485。

4 結語

1)對墻體用聚苯免拆模板產品進行改進研究，由燃燒性能A2級的聚合聚苯板代替EPS保溫板，確定了墻體用聚苯免拆模板所需的聚合聚苯板性能指標：抗壓強度不低于0.9 N/mm2，抗折強度不低于0.6 N/mm2。

2)完成了聚苯免拆模板安裝、鋼筋安裝和混凝土澆筑等工藝，驗證了墻體用聚苯免拆模板產品及其連接的可靠性、施工工藝的可行性和合理性。聚苯免拆模板產品性能指標、產品構造及工程適用性試驗成果納入了T/CECS 378—2019聚苯免拆模板應用技術規程。

3)墻體用聚苯免拆模板產品的模板、保溫和鋼筋一體化，不但滿足我國建筑防火規范的要求，還有效提高了我國現澆混凝土結構的工業化水平，具有廣闊的應用前景。