预制混凝土模板的研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 国外建材科技　２００７年第２８卷第２期　预制混凝土模板的研究　王丽丽　，季学宏２，潘　茜　（１．武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉４３００７０；２．武汉科宏新型建材有限公司，武汉４３００００）　摘　要：　主要研究如何用预制混凝土模板取代木模板，介绍了水泥材料制成的混凝土模板的优点、模板的型号设　计、生产组合方式，并对这种模板进行了抗折试验和受力分析，根据有限元建模分析得出了浇筑梁时，侧模板的最小　支撑距离。　关键词：　混凝土模板；技术要点；　生产组合；　最小支撑距离　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　Ｃｅｍｅｎｔ　Ｔｅｍｐｌａｔｅ　ＷＡＮＧ　Ｌｉ—ｌｉ　，ＪＩ　Ｘｕｅ—ｈｏｎｇ　，ＰＡⅣＸ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００７０，Ｃｈｉｎａ￣２．Ｗｕｈａｎ　Ｋｅ　Ｈｏｎｇ　Ｘｉｎ　Ｘｉｎｇ　Ｊｉａｎ　Ｃａｉ　Ｌｉｍｉｔｅｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆｏｒｍ　ｂｏａｒｄ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　ｏｎ　ｈｏｗ　ｆｏｒｍ　ｂｏａｒｄ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｓ　ｗｏｏｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃａｓｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｍａｉｎｌｙ，ｔｈｅ　ｗａｙ　ｈａｖｉｎｇ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈａｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｆｏｒｍ　ｂｏａｒｄ　ｍｅｒｉｔ，ｔｈｅ　ｆｏｒｍ　ｂｏａｒｄ　ｔｙｐｅ　ｔｈａｔ　ｃｅｍｅｎｔ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｉｓ　ｍａｄｅ　ｉｎｔｏ　ｄｅｓｉｇｎ，　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｉｎ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｏ　ｔｈｉｓ　ｆｏｒｍ　ｂｏａｒｄ　ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ　ｔｏ　ｂｒｅａｋ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ａｃｃｅｐｔ—　ｉｎｇ　ａ　ｆｏｒｃｅ　ｕｐ，ｈａｖｅ　ｂｕｉｌｔ　ｍｏｄｅｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｈａｖｉｎｇ　ｒｅａｃｈｅｄ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｍｕｍ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｌｉａｎｇ　Ｓｈｉ，ｏｂｌｉｑｕｅ　ｔｏｎｅｓ　ｆｏｒｍ　ｂｏａｒｄ　ｐｒｏｐｐｉｎｇ　ｕｐ　ｄｉｓｔａｎｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｃｅｍｅｎｔ　ｔｅｍｐｌａｔｅ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ；ｌｉｓｔ　ｓｕｓｔａｉｎｅｄ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　目前，在各种房屋建筑施工中，最主要的模板是　足民用建筑所有模板的需求。　２）制造模板的材料是水泥制品材料，使用对象　木模板，其次是钢模板。椐据统计资料表明；我国每　年用于建筑模板的木材，总量为８００万１２＂１。上下。而　其中的木质胶合扳和细木工扳，绝大多数是用灌木　也是水泥制品材料。它们同属一个材料品种，物理性　能指标和物理变化都是完全相同的。所以模板和混　凝土结构之间的亲和性较好，固态结合稳定。　３）使用本模板，施工现场的施工工艺就简化了，　因为制造模板的工程已全部在工厂完成，模板运到　和未成年树木生产的。大量的砍伐灌木同样会破坏　森林植被，造成水土流失山体滑坡等重大自然灾害。　所以，从长远利益和国计民生出发，必须对建筑上大　量使用木材的问题进行彻底的改造。本文主要研究　施工现场，由专业人员进行组合装配。当混凝土结构　达到设计强度后仅需拆除支撑和夹具，模板不需要　拆除。这样就节省了拆除模板的人工。模板工程的　费用约占混凝土结构工程费用的１／３，支撑用工量约　如何使用预制混凝土模板取代传统的模板。　１预制混凝土模板的优点－　本课题的技术要点是在建筑结构施工中，用水　占１／２，因此，模板设计是否合理，对节约木材，降低　工程成本关系重大＿】］。　４）本模板没有改变混凝土结构的截面面积，不　影响结构的设计荷载。它只是结构表面的一层保护　泥材料制成的混凝土模板取代木模板。以下将对技　术要点进行详细阐述：　１）预制混凝土模板是以水泥作为胶结料，用几　种材料组合的砂浆制成模板。这种模板，不仅生产工　艺简洁制造成本低廉，而且可塑性很强，几乎可以满　４８　层。由于这个保护层和基层是榫槽构造，所以保护层　不会脱落。模板的作用有２个：在浇筑建筑结构的混　维普资讯 http://www.cqvip.com 凝土的时候，起到了模板的作用；当建筑结构的混凝　土自身有了强度以后，模板的作用就演变成建筑结　构表面的保护层或装饰层。这样就省去了建筑结构　表面装饰的人工费和材料费。并且模板表面十分光　洁，不需要对建筑结构的表面进行处理。　２产品的规格型号设计　建筑结构的组成主要有３个部分：混凝土柱、　梁、板。混凝土模板也是３个系列：柱模板、梁模板、　板模板。有了这３种模板，基本上满足了当前民用建　筑的需求。因为民用建筑结构的组成部分主要有３　个部分：柱、梁、板。　２．１模板定型　模板的定型是根据使用性能决定的。模板要有　效的抵抗在浇筑混凝土的过程中所产生的张力和侧　压力，所以其厚度、宽度、长度是几经试验后确定的。　２．２模板的厚度确定　板宽≤５００　ｍｍ的板厚为１０　ｍｍ，板宽≥５００　ｍｍ的板厚为１３　ｍｍ燕尾槽厚度统一为４　ｍｍ。见示　意图１（图１中①为板基层②为燕尾槽）。确定模板的　规格型号要服从一个前提：方便安装和操作。每块模　板的重量必须在３Ｏ　ｋｇ以内。模板重量是由几何尺　寸决定的，而模板的几何尺寸的是由建筑结构的几　何尺寸决定的。　图１模腔内壁　３配方及生产方式　模板要和建筑结构的混凝土相结合，而且结合　以后不再分离，这就要求２种材料是同一性质的。配　方是根据产品的使用过程和使用性质决定的。模板　在使用初期需要承受相当大的冲击压力。因为在浇　筑建筑结构的混凝土的时候，均需要用插入式振动　泵对混凝土进行振动，这时就会产生很强的张力和　侧压力。所以模板的设计强度必须满足这些要求。本　配方就是依据同种同性以及满足以上强度要求的原　则设计的。　３．１产品配方及原料　配方及原料属于申请专利内容，暂不公布。　３．２生产工艺　生产工艺是保证模板质量的一个非常重要环　节。原材料的选定、配方的确认和计量，以及原料的　混合时间等等，都是十分重要的工艺程序。只有保证　了这些程序的准确性才能有效的保证质量。而合理　２００７年第２８卷第２期　的生产线及机械设备是以上各种要求的基本保证。　下面是生产工艺的具体规定：　根据配方，将水泥等材料进行充分的轮碾式干　混，目的是使各种原料均匀地混合在一起不产生偏　夕现象。同时排除一部分原材料中的空气，使砂浆料　在浇筑产品时保证其密实性。搅拌的时间一般在５　ｍｉｎ以上。当干料混合充分后，加入水再进行轮碾式　强制搅拌，这个环节需要４～５　ｍｉｎ。搅拌好的料浆定　量平铺在专用模具上并括平。再将模具放置在专用　辊式成型压力机上进行辊压，拆除模框以后进行静　停养护（不能使用振动机械，因为振动成型会导致纤　维和粗颗粒偏夕）。当养护至１２＂－１６　ｈ后（依照天气　情况决定时间），根据模板的初凝强度，即可进行模　板表面的燕尾槽加工和拉毛处理，燕尾槽是本技术　的关键技术。然后进入水养护和温养护。当模板强　度到设计标准后，再进行加工模板的拼装企口和连　接企口，再分类编号码垛。至此模板在工厂的生产程　序全部完成，成为待出厂产品。　４模板的组合方式　木模板的组拼方式有２种，其一是散支散拆，其　二是利用散支散拆木模，将其中短或窄的旧板材按　一定的规格尺寸拼制成定型模块继续使用［２］。模板　是在工厂按照委托方的建筑施工图制作完成的，然　后运到施工现场进行组合装配。分别如图２，图３，图　４所示。　图２柱模板组合方式　图３梁模板组合方式　４９　维普资讯 http://www.cqvip.com 凸日　图４板模板组合方式　５模板的抗折强度实验和模板的受力　分析　结构构件拆模，出迟，出场，吊装，张拉，放张，及　施工期间临时负荷时的混凝土强度，应根据同条件　养护的标准尺寸试件的混凝土强度而确定［３］。　５．１模板的抗折强度实验　将模板所用的材料做成不同的试块，并充分养　护，再进行抗折实验。　１）尺寸为４０　ｍｍＸ　１５　ｍｍ×８０　ｍｍ和４０　ｍｍ×　１５０　ｍｍ的试块。　预载：２Ｏ　Ｎ；试验速度：０．０５　ＭＰａ／ｓ。　．　表１测试结果　２）尺寸为４０　ｍｍ×１５　ｍｍ×１００　ｍｍ的试块：　预载：２０　Ｎ；试验速度：０．０５　ＭＰａ／ｓ。　表３测试结果　７５９　６．３７　１４．７８　３９．８８　５８９．４４　ｓ　１４８　０．９０３　０．５００　５　０．５２６　３　２６．７１　１９．４５　１４．１７　３．３９　１．３２　４．５３　５０　２００７年第２８卷第２期　５．２模板的受力分析　因为混凝土模板是脆性材料，侧压力过大会导　致混凝土模板开裂，所以应控制混凝土模板的支撑　间距．浇筑混凝土时，如何保证模板不产生大的位　移，如何让模板不开裂，是本课题的难点。选用截面　尺寸是３００　ｍｍ×５００　ｍｍ的梁。在浇筑梁时，先采用　整块钢板把底模托住，然后再加支撑，将钢板和侧模　同时支撑住。这样浇筑混凝土时，冲击力、混凝土与　模板的重力以及振捣力传给底模的力都由钢板来承　受，所以不需要考虑底模的受力和变形。这样就可以　将模型简化为只考虑侧模的受力和变形。由于每块　侧模大小一样，而且是在每块模板中等间距的加支　撑，所以每２个支撑之间，模板的受力和变形都是一　样的，这样又可以将模型简化为考虑２个支撑之间　的模板的受力和变形。　文中用有限元模拟了梁的浇筑时，模板的受力　与变形情况。在模拟模板的本构关系时，采用了多线　性等强硬化模型。　６　结　论　本模板较其它模板，生产工艺简单，适用性广，　成本低廉，并且节省了拆模的程序。在大力提倡保护　生态环境的今天，更是节省了木材，减少了对森林植　被的破坏，保护了人类赖以生存的自然资源。　在计算的过程中，支撑之间的间距以５０　ｍｍ为　模数逐步增大。结果表明，当支撑间距增大到４００　ｍｍ时，混凝土开裂。笔者建议在施工过程中侧模的　支撑间距不宜大于３００　ｍｍ。该文结论与试验结果相　近，具有一定的参考价值，可供施工人员参考。　参考文献　［１］　宁仁岐．混凝土结构工程施工及验收手册［Ｍ］．北京：　中国建筑工业出版社，２００５．　［２］　张　忠．主体结构工程施工［Ｍ］．武汉：中国地质大学　出版社，２００５．　［３］　杨嗣信．混凝土工程现场施工［Ｍ］．北京：人民交通出　版社，２００６．　收稿１３期：２００７—０３—０９．　作者简介：王丽丽（１９８２一），硕士生　Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｌｙｌｉ７２７＠ｔｏｍ．ｃｏｍ