高性能水泥基復合材料在磚胎模施工中的應用研究

申詩文，李友，孟珊，劉鍇，于博文

（1.中國建筑第二工程局有限公司，廣東 深圳 518000；2.中建二局（廈門）建設有限公司，福建 廈門 361000）

1 引言

高性能水泥基復合材料以其優(yōu)越的強度、耐久性、工藝性能和環(huán)保性，已經在現(xiàn)代建筑工程中得到了廣泛的應用。 磚胎模則是一種在磚墻施工中必不可少的工藝設備， 能夠提供更加均勻、平整和美觀的表面效果，特別適用于需要防水或模板不易拆除的部位。 二者作為建筑施工的重要組成部分，對工程的質量和效率有決定性的影響。

2 水泥基復合材料的發(fā)展與應用

2.1 水泥基復合材料的種類及發(fā)展歷程

水泥基復合材料是一種由顆粒型復合材料（如混凝土）和纖維增強水泥基復合材料（如纖維混凝土）組成的材料。 顆粒型復合材料（如混凝土）作為水泥基復合材料的主要成分之一，具有良好的承載能力和耐久性，由水泥、骨料和水混合而成，通過水化反應形成堅固的石材狀體，能夠適應各種形狀和結構的要求，廣泛應用于建筑工程中的基礎、墻體、地板等部位。 而纖維增強水泥基復合材料（如纖維混凝土）則在顆粒型復合材料的基礎上添加了纖維材料，如鋼纖維、玻璃纖維或聚合物纖維等，在材料中形成網狀結構，增強了材料的韌性和抗拉強度，能有效抵抗裂縫的擴展和抗沖擊能力，提高了材料的耐久性和抗震性能。 水泥基復合材料的組成和比例可根據(jù)不同的工程需求進行調整，以達到所需的性能要求，具有廣泛的應用領域，包括建筑結構、道路、橋梁、隧道、水利工程等[1]。

1980 年，高性能纖維增強水泥基復合材料首次問世，標志著水泥基復合材料的新時代的到來。 隨著時間的推移，水泥基復合材料的混凝土基體的組成不斷進行優(yōu)化， 經歷了從普通水泥基材料向環(huán)保水泥基聚合物（Geopolymer）、聚合物水泥基材料的發(fā)展，以及對無宏觀缺陷（MDF）水泥基和超高強水泥（DSP 水泥）基材料等超高性能水泥基材料的引入。此外，20世紀90 年代，還出現(xiàn)了新型高性能纖維增強塑料（FRP）筋材，進一步推動了水泥基復合材料的發(fā)展。

水泥基復合材料的發(fā)展得益于基體性能的優(yōu)化和纖維品種的增多， 這兩方面的進展為水泥基復合材料應用領域的擴展提供了重要支持。 基體性能的優(yōu)化包括對混凝土基體材料成分、結構和性能的不斷改進，從普通水泥基材料向環(huán)保水泥基聚合物和聚合物水泥基材料的轉變， 以及對超高性能水泥基材料的引入，使得水泥基復合材料在力學性能、耐久性和環(huán)境友好性方面都取得了顯著提升。

2.2 主要應用領域

水泥基復合材料的廣泛應用領域是其發(fā)展的重要標志。以鋼纖維增強水泥基復合材料為例， 普通鋼纖維混凝土（SFRC）已經成為被研究最多、應用最廣泛的一種水泥基復合材料。 SFRC 廣泛應用于各種重大和重要工程項目中，其出色的性能使得結構更加耐久、穩(wěn)定且抗震性能更強。 此外，高性能纖維增強水泥基復合材料，如漬漿結維混凝土（SIFCON）和漬漿網片混凝土（SIMCON），在軍事工程方面表現(xiàn)出了特殊的優(yōu)勢，其力學性能按數(shù)量級增長，使得其在軍事防護、航天航空等領域得到廣泛應用[2]。 從橋梁工程角度來說，加拿大Sherbrooke 采用超高性能水泥基復合材料（RPC200）建造了世界上第一座活性粉末混凝土（RPC）步行橋。 相比傳統(tǒng)混凝土，RPC200 水泥用量降低了40%，這意味著在橋梁建設中可以使用更少的水泥材料，從而減少了對自然資源的消耗，不僅有益于環(huán)境保護， 還能減少建設成本；RPC200 的結構自重也大幅減少，減少了原自重的1/2～2/3，也就是在橋梁的自重負荷下，RPC200 可提供與傳統(tǒng)混凝土相當?shù)膹姸群头€(wěn)定性，同時減輕橋梁結構對支撐和基礎的要求； 相較于傳統(tǒng)混凝土，RPC200的制備過程更加簡單，不需要復雜的施工工藝，能夠更高效地進行施工；RPC200 具有自流平的特性，使其在施工過程中能更好地填充和覆蓋構件表面，提高施工質量和美觀度。

3 磚胎模施工技術優(yōu)點與綜合應用

3.1 磚胎模的應用優(yōu)勢

磚胎模是一種特殊的胎具， 在砌筑磚墻時被用于對表面進行抹光和整形的工藝。 相比傳統(tǒng)的磚墻施工，采用磚胎模可提供更加均勻、平整和美觀的表面效果。 磚胎模一般用于需要防水或模板不易拆除的部位，如地下室外墻等。 磚胎模是在施工中使用的一種臨時性模板，并不是工程的實體部分，而是作為施工中的一項措施，其費用通常計算在實體費用中。 磚胎模的設計和制作需根據(jù)具體工程要求進行， 以確保最終砌筑的磚墻尺寸和強度符合要求。 磚砌胎模在預制工程中的應用是為了保證預制構件的質量和外觀。 通過使用磚砌胎模，預制構件的表面可呈現(xiàn)出磚砌的效果，使其更具美觀性和裝飾性。 磚砌胎模可保證砌筑的準確性和一致性， 提升預制構件的整體質量。 為了進一步改善預制構件的外觀質量，一般會對磚砌胎模進行粉刷處理，以增加構件表面的光滑度，遮蓋磚砌胎模可能存在的瑕疵和不均勻色彩，使構件的外觀更加一致和美觀。磚胎模在其他工程中也有廣泛的應用，一般情況下，磚胎模主要用于基礎梁的施工。 當基礎梁的側模不方便使用磚砌構建時，磚胎模可作為一種替代方案。 在這種情況下，胎模的內壁通常需要進行粉刷處理，以確保表面的平整度和美觀度，因此，磚胎模本身不需要粉刷。 此外，磚塊模具也可應用于巖石地基表面， 在進行爆破作業(yè)后， 巖石基礎表面會存在不平整的情況，磚塊模具的應用能夠為后續(xù)的建筑工程提供平整的基礎。

3.2 與防水措施的結合應用

為了保護建筑地下室內部免受水的侵入和損害， 必須采取防水措施。 磚胎模的應用提供了一種可行的解決方案，可確保地下室底板側壁在澆筑混凝土后具備良好的防水性能。 在磚胎模施工前，要在底板表面涂覆墊層材料[3]。 墊層的主要作用是提供額外的防水層，防止水分滲透到地下室底板內部，可以通過使用防水涂料、防水膜或防水膠粘劑來實現(xiàn)。 墊層的防水處理應確保與底板表面和磚胎模之間形成有效的黏結，并具備良好的耐水性能。 在砌筑磚胎模時，確保防水層從底板墊層延伸到磚胎模表面， 即防水層必須覆蓋整個磚胎模的外表面， 確保與磚胎模之間的接觸緊密且無滲漏。 在澆筑混凝土時，混凝土的防水層能夠順利延伸到磚胎模上，進而延伸到底板側壁混凝土墻上。 通過以上步驟，當澆筑混凝土時，混凝土中的防水層能夠沿著底板側壁向上延伸， 混凝土防水層能夠有效覆蓋底板側壁混凝土墻的表面，從而形成一層連續(xù)、無縫的防水層， 確保整個地下室底板側壁在面臨外部水源滲透時具備良好的防水性能。

4 高性能水泥基復合材料在磚胎模施工中的應用

4.1 具體應用方法和步驟

蓮塘金岸里項目是由深圳市兆豐源房地產開發(fā)有限公司開發(fā)的超高層住宅工程，位于深圳市羅湖區(qū)蓮塘街道。 該工程的外觀設計獨特、整體建筑風格新穎、周圍環(huán)境優(yōu)美。 建筑結構采用框剪結構， 項目包含1 棟50 層的住宅樓、1 棟44 層的辦公樓、1 棟4 層幼兒園及配套商業(yè)，最大建筑高度176 m，總建筑面積為113 550 m2。本工程由中建二局（廈門）建設有限公司承建，并負責工程的施工管理和技術實施，確保項目按照設計要求和標準進行順利建造。 由于項目的外觀設計獨特，預計將成為當?shù)氐貥诵越ㄖ瑸樵摰貐^(qū)增添一道亮麗的風景線，其優(yōu)美的居住環(huán)境將為居民提供一個舒適宜居的居住空間。

基礎反梁通常位于樁基下方， 其作用是將荷載從建筑物傳遞到樁基上，并均勻分布到樁身上，保證基礎的穩(wěn)定性和均勻承載。 基礎反梁尺寸的選擇取決于多個因素，包括建筑物的荷載大小、地基土質條件以及設計要求等。 本工程為樁基筏板基礎， 基礎反梁的尺寸在400 mm×800 mm～600 mm×800 mm不等，為了保證基礎反梁胎模的剛度和穩(wěn)定性，項目選擇了厚15 mm 的水泥復合板作為胎模材料。 在制備水泥復合板時，使用了高性能水泥復合基材料作為基礎材料。 將高性能水泥復合基材料與適量的水進行拌和，使其成為均勻的漿狀物，然后將漿狀物倒入預先準備好的模具中， 并采取適當?shù)恼駝哟胧┮耘懦龤馀莺痛_保材料的致密性，經過一定的養(yǎng)護時間，水泥復合板就可獲得所需的強度和剛度。 由高性能水泥復合基材料制備的水泥復合板具有較高的強度和剛度， 能夠承受反梁施工過程中的壓力和振動，同時具備良好的耐久性和穩(wěn)定性。主要施工步驟如下：（1）清理基礎反梁施工區(qū)域，確保施工區(qū)域干凈平整，并進行必要的測量和標記。 根據(jù)設計要求，設置適當?shù)闹渭軄碇С炙鄰秃习澹?將厚15 mm 的水泥復合板切割成適當?shù)拇笮。_保板材的平整度和規(guī)格符合要求。 （2）將預制的水泥復合板放置在支撐架上， 確保板材與基礎反梁表面緊密貼合，并保持水平。 板材之間的連接可使用螺栓、鋼筋等方式進行固定。 采用“三、一”砌筑法，將砂漿均勻地涂抹在水泥復合板上，并按照設計要求和控制線進行砌筑。 確保磚與磚之間的立縫寬度為（10+2）mm，水平灰縫寬度為（10+2）mm。在施工過程中，進行磚胎模的控制線及軸線交底，確保施工準確無誤。 砌筑完成后，對磚胎模內側進行1∶3 水泥砂漿的抹面處理，壓光表面使其光滑平整。使抹面的質量符合要求。（3）清理胎模內部的雜物和積水，自檢胎模的質量，確保磚胎模的表面清潔。 修理橫豎灰縫，使其符合質量標準。

4.2 對比傳統(tǒng)方法的優(yōu)勢

高性能水泥復合基材料具有優(yōu)異的力學性能和耐久性，可滿足工程中對胎模的強度和剛度要求， 使材料可根據(jù)需要進行切割和拼裝，適應不同形狀和結構的要求，特別適合應用于異型軸線或交點處復雜的施工情況。 在上述案例的水泥復合板胎模的支設過程中， 高性能水泥復合基材料進行水泥復合板胎模制備可實現(xiàn)簡單而靈活的支撐方式。 使用小木樁固定下方，用小鐵絲拉入固定在板間的土中固定上方，以及在需要支撐的部位加設小木棍等方法，可靈活地支撐水泥板胎模，確保剛度和穩(wěn)定性。 同時，高性能水泥復合基材料不僅具有良好的耐久性，能夠抵抗外界環(huán)境因素的侵蝕和損害，延長胎模的使用壽命，還可提高施工效率，節(jié)約人力資源，減少工程成本[4]。 此外，采用高性能水泥基材料制備的水泥復合板作為胎模還可帶來明顯的經濟效益。 相比傳統(tǒng)的磚胎模施工方式，水泥復合板在材料和人工成本上都能夠節(jié)省。 在傳統(tǒng)方式下，從土方開挖到砌磚再進行粉刷，施工程序繁多且耗費時間，而使用水泥復合板胎模則能夠明顯減少施工過程中的工作步驟和所需的耗材，尤其在地下室胎模這一措施中，采用水泥復合板可節(jié)省近50 萬元的費用。 從環(huán)保角度分析，高性能水泥基復合材料在磚胎模施工中具有較好的環(huán)保性能。 采用高性能水泥基復合材料制備水泥復合板可有效降低對環(huán)境的影響，高性能水泥基復合材料制備使用的原材料和添加劑更加環(huán)保，減少了對自然資源的消耗， 生產過程中產生的廢棄物和污染物較少，能夠降低能源消耗和廢棄物排放。 由于材料本身具有較高的強度和耐久性，可減少施工過程中的能源消耗，不會產生有害氣體和污染物的釋放， 對室內外空氣質量沒有明顯的負面影響。

5 結語

經過深入研究和實踐， 發(fā)現(xiàn)高性能水泥基復合材料在磚胎模施工中具有明顯的優(yōu)勢， 證明了高性能水泥基復合材料在磚胎模施工中具有重要的應用價值， 能夠提高工程的質量和效率，為建筑工程實踐提供了新的思路和方法，期待在未來能夠推動建筑施工技術持續(xù)發(fā)展。