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      新型建筑模板發展概況

      2020-11-04 08:34:34

      模板系統的發展概況

      廠家直銷建筑模板工程在國外有相當長的發展歷史,最初的混凝土模板是采用木制散板,按結構形狀拼裝成混凝土的成型模型。這種模板裝拆很費時間和勞動力,拆模后成一堆散板,材料損耗也很大。

      20世紀初,開始出現了裝配式定型木模板, 根據工程需要,預先設計出一套有幾種不同尺寸的定型模板, 由加工單位進行批量生產。

      20世紀50年代后半期,在法國等國家開始出現了大型模板,采用機械代替人工,進行大塊模板的安裝、拆除和搬運,采用流水法進行施工,從而提高勞動效率,節省勞動力和縮短施工工期,這種施工方法很快便普及到歐洲各國。

      20世紀60年代,又開始發展組合式定型模板,這種模板是在原來的裝配式定型模板的基礎上加以改進的,加上配套的拼裝附件,可以拼裝成不同尺寸的大型模板。它與此前尺寸固定的大型模板不同,由于采用模數制設計,可以通過板塊的組合變化大型模板的尺寸。

      20世紀70年代以來,模板發展為體系化,形成了具有各種不同特點的模板體系。模板制作出現了不少專業模板工廠,模板工廠不僅能設計、制作模板,供應配套附件和支撐系統,還生產必要的輔助材料和專業工具。

      模板的體系化

      上世紀70年代以來,歐美、日本等國家的模板規格已各具特色,如適用于各種澆筑混凝土墻體的大模板體系,適用于各種混凝土結構的組合式模板體系,適用于澆筑混凝土樓板、平臺的臺模體系,適用于同時澆筑混凝土墻體與樓板的隧道模體系,適用于筒體結構和高層建筑的滑動模板、爬升模板及提升模板體系,以及適用于壩堤施工的懸臂模板體系等。在當前模板工程中,大模板體系和組合式模板體系的應用范圍最廣,使用量最多。

       1、墻體模板體系

      目前國外墻體模板體系主要有無框模板體系、鋼框膠合板模板體系和鋼模板體系三種。

      1)無框模板體系。用木工字梁或型鋼作檁條,面板為實木模板或膠合板模板, 還有一種膠合板模板和鋼連接件連接的簡易無框模板。無框模板的特點是價格較低,使用靈活,可以拼裝成各種形狀的模板結構,尤其是形狀比較復雜的結構。

      2)鋼框膠合板模板體系。有小型鋼框膠合板模板、輕型鋼框膠合板模板和重型鋼框膠合板模板三種。

      小型鋼框膠合板模板的邊框和肋為熱軋扁鋼,板厚一般為6mm,邊框截面高度為63~80mm,面板為12mm 膠合板,規格尺寸較小,一般規格為1500mm×900mm,其特點是重量輕,適宜手工操作,裝拆方便靈活。

      輕型鋼框膠合板模板, 其邊框和肋為冷彎型鋼,或邊框為空腹鋼框,肋為冷彎型鋼,邊框截面高度為100~120mm,面板為14 mm 膠合板,其特點是模板規格尺寸較大,一般規格為3000mm×900mm,模板重量較輕,強度和剛度較大,裝拆靈活。

      重型鋼框膠合板模板。其邊框和肋均為空腹鋼框,邊框截面高度為140~160mm,面板為18mm膠合板,其特點是模板規格尺寸大,規格為3300mm×2400mm,模板強度和剛度大,可承受混凝土側壓力80kN/m2。

      鋼框膠合板模板的共同特點是鋼框的強度和剛度都較大,模板組裝時不需要附加縱橫楞條,只需用夾具將兩塊模板的邊肋夾緊固定即可,因此裝拆速度很快,省工省料,非常方便。

      3)鋼模板體系。有全鋼大模板、輕型鋼模板和組合鋼模板三種。

      全鋼大模板的特點是模板強度和剛度較大、使用壽命長、模板面積大、模板上可帶有支撐架、裝拆和搬運方便、操作簡便等,主要適用于墻體結構混凝土施工。按其結構形式可分為整體式、拼裝式和模數式三種, 但模板重量較大,目前在歐洲應用較少。

      輕型鋼模板既有全鋼大模板面積大的特點,又具有重量輕、便于人工操作、使用范圍廣等特點,可用于各類墻、板、梁、柱和圓形結構的混凝土工程,裝拆靈活,配件輕巧,裝拆作業方便,施工效率高,混凝土表面平整,受到施工單位的歡迎。

      組合鋼模板具有使用靈活、通用性強,裝拆靈活、搬運方便,承載能力強、使用壽命長等特點,這種模板的種類很多,使用范圍也很廣,既適用于工業和民用建筑,也適用于筒倉、橋梁、隧道、水壩等構筑物。

      2、樓板模板體系

      國外樓板模板施工方法很多,主要有活動支柱體系和臺模體系兩種。

      1)活動支柱體系。每層樓板施工后,拆除支柱,再移到上一層施工。這類體系使用的支柱為鋼支柱或鋁合金支柱,面板為膠合板、鋼框膠合板模板或鋁框膠合板模板,橫梁為木工字梁、型鋼或鋼桁架等,利用這些支柱、面板、橫梁相互組合,形成了多種多樣的施工方法。

      2)臺模體系。也稱飛模,由面板和支架兩部分組成,可以整體安裝、脫模和轉運,利用起重設備在施工中層層向上轉運使用,適用于各種結構體系的現澆混凝土樓板和梁的模板工程。

      20世紀60年代,臺模施工首先在歐洲推廣應用,臺模施工可以一次組裝多次重復使用,節省裝拆時間,施工操作簡便,具有顯著的優越性, 發達國家已形成各具特色的臺模體系。

      3、柱模板體系

      國外柱模板體系也很多,有木梁和木模體系、型鋼和鋼模體系、型鋼和鋼框膠合板模板體系等,采用木梁、型鋼與木模、鋼框膠合板模板或鋼模板組合,形成各種柱模板施工方法。

      4、筒體模板體系

      國外筒體模板一般采用型鋼和鋼框膠合板模板體系,也有采用全鋼模板體系。調節筒模的方法,以前采用轉動中央調節螺桿,或四角緊伸器來使四面模板移位,這種調節方法比較麻煩。目前國外模板公司采用新的調節方法,施工非常方便。如德國PERI 模板公司采用在四面模板中間各加一塊梯形TSE模塊,通過提插梯形模塊來完成筒模的裝拆。奧地利DOKA模板公司在筒模四角采用可調角模,各角模頂部固定一個螺管,螺管內插一根方管,方管上有兩處與角模相連,調節螺管帶動方管上下,改變角模角度來完成筒模的裝拆。意大利ALPI模板公司和FARESIN模板公司在筒模四角采用三角形模板,通過拉插三角形模板來完成筒模板的裝拆施工。

      5、爬升模板體系

      爬升模板由大模板、爬升系統和爬升設備三部分組成,吸收了滑模和大模板兩者的優點,能像滑模一樣以墻體為支承點,利用爬升設備自下而上逐層爬升,又與大模板支模形式相似,能得到大面積支模的效果。爬升模板在橋墩、筒倉、煙囪和高層建筑等高度較大、形狀比較簡單、墻壁較厚的模板工程中得到大量應用。爬升模板可采用人工爬模和自動爬模兩種方法。

      爬模于20世紀70年代中期首先在西歐興起,由于爬模不需要連續爬升施工,工人操作較易掌握。另外,爬模施工是在混凝土達到一定強度后脫模,混凝土結構尺寸和表面質量都較好,施工也較安全可靠,所以很快在歐洲、南美、日本、非洲等地推廣應用,并形成多種形式的爬模施工方法。

      6、單面模板體系

      單面模板主要適用于大壩、護坡、大型基礎等,由于只有單面模板,不能用對拉螺桿,因此模板的支撐體系必須堅固,能承受較大的混凝土側壓力。

      7、橋梁模板體系

      橋面箱梁等構件一般采用預制工藝制作,隨著橋梁設計和施工技術的進步,在高速鐵路和公路的橋梁設計中,已向大體積、大噸位的整孔預制箱梁方向發展。在現澆箱梁的施工中,已大量采用移動模架造橋機及掛籃,廣泛應用于城市高架、輕軌、高速鐵路和公路橋施工。

      8、隧道模板體系

      在隧道襯砌施工中,已廣泛使用模板臺車,近幾年模板臺車技術不斷創新,從平移式發展到穿行式,從邊頂拱模板發展到全斷面模板。目前模板臺車主要有穿行式全斷面模板臺車、平移式全斷面模板臺車、針梁模板臺車、穿行式馬蹄形模板臺車、非全圓斷面模板臺車等,廣泛應用于公路、鐵路、水利水電的隧道施工中。

      9、其他材料模板

      1)塑料模板。在歐洲和美國考察中,看到不少模板公司研制開發了各種形式的塑料模板。如德國MEVA 模板公司在2002年開發了鋼框塑料板模板,由于這種塑料板材質輕、耐磨性好,使用壽命長,可以周轉使用500 次以上,并且清理和修補簡便,該公司已逐步將木膠合板面板改為塑料板面板,大量租賃經營,效果很好。

      德國PECA模板公司研制了在鋼筋框上貼塑料布,作為一次性模板,主要用于基礎、樓板等模板施工,施工簡便,可節省大量費用。

      斯洛文尼亞EPIC集團公司開發了塑料模板體系,模板、連接件、橫梁等均采用復合材料制作,可用于基礎、墻體、樓板等結構的模板工程。

      在美國國際混凝土博覽會上,看到很多塑料模板,有全塑料墻體模板、樓板施工用塑料模殼、塑料柱模板、泡沫塑料一次性模板,既可作墻體模板又可作為墻體外墻的塑料模板等,品種很多,用途很廣。

      另外,在韓國考察中也看到大量采用GMT塑料模板作樓板模板,并且可與膠合板通用,使用效果很好。日本開發了一種輕型塑料模板,重量為6.8kg/m2,比木膠合板輕20%以上,主要用于樓板模板,加上木框可作墻體模板。

      2)樹脂裝飾模板。目前,歐美等國家研制了各種清水混凝土裝飾模板,如美國SYMONS模板公司開發了各種樹脂裝飾襯模,共有七大類,193種和705個規格,其中有線條型、木紋型、磚塊型、石塊型、石料型、平滑凹槽型等,品種規格非常多,可廣泛用于各類建筑物的外墻和地坪。美國ACC 模板公司研制的樹脂裝飾模板,可以澆筑出各種仿石塊的混凝土墻面,可與鋼框膠合板模板組合使用。

      德國NOE模板公司研制的樹脂裝飾襯模,有130多種不同的花紋,可用于橋梁、立交橋、建筑物外墻、公共建筑的地坪等。由于在混凝土內可加入各種顏料,澆筑的混凝土可以一次成型且有各種花紋、各種顏色的外裝飾。這種模板施工工藝非常有前途。

      3)鋁合金模板。美國和加拿大采用鋁合金模板較多,過去美國CONTECH 模板公司主要采用鑄鋁合金模板,這種模板具有用鋁量多、價格高、使用壽命長、模板精度高等特點。目前,主要采用鋁合金型材,這種模板重量輕,強度和剛度好,使用壽命長,能多次周轉使用;板面經過涂刷處理后,易脫模不生銹;模板精度高,澆筑后的混凝土表面很漂亮,可用于墻、梁、柱、樓板、樓梯等各種部位。美國SYMONS、WTF、PFI 等模板公司還生產裝飾鋁合金模板,可以澆筑各種圖形的混凝土墻面和地面。

      歐洲采用鋁框膠合板模板用作樓板模板施工比較多。在韓國考察時,看到的幾乎全部為鋁合金模板施工的工程。這種模板重量輕,一個人就可以搬運,使用壽命長,可以周轉使用上百次,模板回收率高,在墻、梁、柱、板的模板施工中,結合樓板模板采用快拆模體系,使用效果好,采用租賃方式利于施工企業的綜合經濟效益。

      另外還有玻璃鋼模板、透水模板、透光模板、紙模板等。

      支承系統

      1、支承系統的發展概況

      很早使用的腳手架是木腳手架,20世紀初,英國首先應用了用連接件與鋼管組成的鋼管支架,并逐步完善發展為扣件式鋼管腳手架。20世紀50年代,日本開始大量應用扣件式鋼管腳手架。

      20世紀30年代,瑞士發明了可調鋼支柱,由于這種支柱具有結構簡單、裝拆靈活等特點,在很多國家得到普遍應用。20世紀80年代以來,為增加鋼支柱的使用功能,不少國家在鋼支柱的轉盤和頂部附件上做了改進,使鋼支柱的使用功能大大增強。20世紀90年代,歐洲又開發了鋁合金支柱,目前歐美不少模板公司都已生產,并已在工程中大量應用。

      20世紀50年代以來,美國首先開發了門式腳手架,不久歐洲各國也先后引進并發展這種腳手架,形成了各種規格的門架體系。1955年,日本許多建筑公司開始引進這種門式腳手架,但當時日本扣件式鋼管腳手架仍占主導地位。后來,由于扣件式鋼管腳手架安全事故不斷發生,腳手架的安全性被提到日程上來。

      1963年,日本一些規模較大的建筑公司開發、研究或購買門式腳手架,由于門式腳手架裝拆方便,承載性能好,安全可靠,在一些工程中開始大量應用。門式腳手架首先使用在地下鐵道、高速公路的支架工程中,1965年隨著超高層建筑的增多,腳手架的使用量也越來越多。1970年各種腳手架租賃公司開始激增,由于租賃腳手架能滿足建筑施工企業的要求,減少企業投資,所以,門式腳手架應用量迅速增長。目前,門式腳手架仍在大量應用,并且對門架的安全護欄進行了改進。

      20世紀70年代中期,英國SGB模板公司首先研制成功碗扣式腳手架,至今在世界各地已得到推廣應用,許多國家的腳手架廠都有這種產品,只是其局部構造稍有不同。20世紀80年代,德國萊亞(Layher)公司首先研制成功圓盤式腳手架,隨后歐美等發達國家開發了各種類型的插銷式腳手架。該腳手架的插座、插頭和插銷種類和品種規格很多,以兩種形式為主,即盤接式腳手架和插接式腳手架。

      2、支承系統的工具化

      歐洲模板公司研制的腳手架和支架的品種規格非常多,這種工具化的支承系統使模板的組裝和拆除靈活方便。

      1)鋼支柱。鋼支柱在國外樓板和梁模板施工中應用相當普遍,鋼支柱大部分為螺紋封閉式,并且在鋼支柱的轉盤和頂部附件上做了很多改進,各家模板公司都有新穎設計,使鋼支柱的使用功能大大增加。

      2)鋁合金支柱。近幾年鋁合金支柱在歐洲不少模板公司都已生產,并在工程中得到大量應用。支柱采用帶槽的方形鋁合金管作套管,插管是四角帶齒牙的鋁合金管,其特點是重量輕,承載能力大,單根支柱可承載60kN,支柱之間可用橫桿連接成支架, 可承載90kN,提高承載力和穩定性;插管為通長螺紋,即使幾個螺紋有問題也無妨;插管上有標尺,可預調支柱高度。

      3)門式支架。在歐洲應用已久,目前在不少工程中還大量應用,但在結構上已做了改進,門框改為封閉框,提高了門框的剛度,門架在搬運和使用過程中不易變形。日本在20世紀60年代就開始廣泛使用門式支架,由于其安全性較好,因此目前仍在大量應用,且對門架的安全護欄做了改進。

      4)碗扣式支架。碗扣式支架是英國SGB模板公司的專利,已有30多年的應用歷史,目前歐洲仍在少量應用,在亞洲、非洲等國家正在大量推廣應用,日本應用也比較多,不過做了改進,在橫桿上加了兩個連接件,以增強碗扣架的整體剛度。我國也大量推廣應用碗扣式支架,但是沒有充分發揮碗扣式支架的使用功能,有些部件沒有學到手,如活動碗扣,方便與扣件鋼管支架連接;伸縮橫桿方便施工圓弧形結構。

      5)插銷式支架。20世紀80年代以來,歐美等發達國家開發了各種類型的插銷式腳手架,是立桿上的插座與橫桿上的插頭,采用楔形插銷連接的一種新型腳手架。由于具有結構合理、承載力高、裝拆方便、節省工料、技術先進、安全可靠等特點,在歐、美發達國家應用廣泛,是當前國際主流腳手架。插銷式腳手架的插座、插頭和插銷種類很多,如插座有圓形、方形、梅花形、V 形耳、U 形耳等。圓盤式支架是在一個直徑120mm、厚18mm的圓盤插座上,可以連接8個不同方向的橫桿和斜桿,插頭的構造設計先進,組裝牢固可靠,目前是歐洲應用最普遍的腳手架。

      6)方塔式支架。方塔式支架在歐洲的橋梁、高架橋等工程中大量應用,具有結構合理、使用安全可靠、適用范圍廣、承載能力大、使用壽命長等特點。另外,還有其他各種形式的承插式腳手架。


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