我国建筑铝模板产业的崛起对绿色施工的推动作用

2018年12月25日 9:5 12545次浏览 来源:   分类: 铝应用   作者:

导读: 我国建筑铝模板产业的崛起将促进我国模板脚手架的技术进步,必将推进我国绿色建筑施工技术的快速发展。

1、铝模板产业崛起的背景

当前,我国处于城市化快速发展阶段,城镇住宅建设任务繁重,高层和超高层建筑都是以钢筋混凝土为主体,建筑模板是必不可少的施工材料和重要机具。建筑模板技术涉及资源和能源的消耗、影响环境保护,对工程质量、造价和效益有直接作用。当今我国建筑业劳务市场出现劳务费用大幅度上涨,熟练专业技术人员十分短缺,因此用传统施工技术,普遍出现严重的质量、进度、安全和材料浪费问题。不少施工企业都在积极寻找劳务、节省材料、保证进度质量和安全文明的施工新技术、新材料、其中最为显著的是铝模板、铝框胶合板模板及由此衍生的早拆模板支撑技术,统称为铝模板技术。采用铝模板技术是符合我国“以钢代木”和”建筑业10项新技术"政策,符合低碳节能减排和绿色施工技术,将会推动我国模板技术的进步,推动模板工程化和有 利于缩短我国与国外模板技术的差距。

 

据统计,全钢大模板和组合钢模板的产量和使用面积占总量不到1/4,主要用于剪力墙和柱; 而木( 竹) 胶合板占据 75% 以上,除了用于墙和柱之外,几乎都用于水平结构部位。铝合金及塑料等建筑模板极少。大量的建筑工程,特别是这些工程的水平结构,几乎都是采用传统的满堂红支撑架和散装散拆,低质高耗的木胶合板模板和方木。不仅造成资源浪费、影响环境,还给项目管理带来困难。

纵观国外的模板技术,在现浇混凝土结构工程中,由于劳动力的昂贵,模板工程一般要占工程造价的50%~60%。因此国外对于模板材料的选择非常重视。国外铝模板的材料结构主要有:1、优质木胶合板模板与铝工字梁、铝肋组装成墙体或楼板模板;2、铝框的人造板模板( 各种木胶合板、塑料板等新型材料板面) ,其中大模板用于墙柱,较小规格用于楼板和梁;3、铝模板和铝支撑体系,按建筑结构形状整体组拼浇筑,单块面积大而轻、拼装拆卸简便、周转使用次数多、施工效率很高、清水混凝土效果很好。

 

国外的铝模板技术应用发展已有50多年历史,极其广泛应用于钢筋混凝土建筑结构的各个领域。但我国建筑铝模板产业的萌芽,大约在21世纪初期。实际工程应用结果证明,铝模板体系应用在墙、梁、柱和楼板结构的整体浇筑施工中,结合楼板模板的快拆体系,使用效果很好,取得清水混凝土质量。模板高度一般在1.2~1.8m左右,宽度400~500mm,质量轻,施工效率很高,特别适合缺少劳务来源和劳务费用昂贵的港澳地区。由于一次性投入较高,加上内地廉价劳务资源十分充足,铝模板技术不为内地施工工程接受。铝模板比钢模板轻,装拆简便,搬运轻便,而且不生锈,易修复; 比木胶合板模板耐用,拼装简便;因此,有不少超高层工程施工都采用铝模板技术,而且应用效果十分显著。

2、 建筑铝模板的应用及其效果

1)适合各种复杂形状的墙柱、楼板梁、楼梯门窗洞口和阳台飘板等各种混凝土结构,组合成完整混凝土结构的模板体系,承载能力可达60kN/㎡。如图1 所示。

 

图1 各种结构部位的铝模板安装

2) 既适用于我国南方地区人工传递模板的整体安装浇筑施工方法,也适用于北方地区先墙柱后梁板的大模板塔式起重机施工方法。在后一种施工方法中,可以通过悬臂延伸法和过渡连接件法将水平楼板模板延伸到已浇筑的混凝土墙柱位置。如图2、3所示。

 

图2 竖向结构可调模板

 

图3 水平结构模板

3)单块墙、柱铝模板最大面积2400mmx600mm,梁、楼板、铝模板最大面积2000mmx1500mm,都比组合钢模板国标最大面积1500mmx300mm大得多,但最大质量不超过18~20kg/㎡。因此人工组拼操作简便灵活,易装快拆,施工效率高,劳力资源丰富,减少技术工人的使用。并通过预留洞口逐层人工递送模板和支撑,免去塔式起重机和中转材料的堆放环节,便于组织施工,减轻劳动强度,降低装拆模板成本和搬运运输成本。

4)用1套铝模板、3套支撑代替3套模板3套支撑的传统支撑方法,大大节省模板材料,增加模板周转次数,加快施工进度。

5)铝模板单块板面大、拼缝少、制作精度高、承载能力高、施工质量高,容易达到清水混凝土施工质量标准,不需要抹灰刮腻,降低成本,节省装饰装修费用。

3、建筑铝模板的综合经济效益分析

1) 与传统木模板综合比较分析 铝模板强度大、刚性好、重复利用次数高;;施工技术简单,便于安装; 不产生建筑垃圾,报废后回收价值可达 30%。竹( 木) 模板的强度和刚度都不如铝模板,周转次数很低; 而且施工现场凌乱,无回收价值,产生大量的建筑垃圾。铝模板耐酸耐碱耐湿,耐寒耐热,不变形,适用于各种施工温度环境下安全作业。如表1所示。

 

2) 与传统木模板、组合钢模板和全钢大模板的技术经济指标对比 与组合钢模板和扩大组合钢模板相比,建筑铝模板质量轻,单块面积大,人工操作简便,施工环境适应性强,在雨水多、潮湿地区施工,不会生锈,有氧化铝保护,使用寿命长,周转次数高,模板正常重复使用可达300次以上。运输、塔式起重机、维修保养和刮腻等均摊费用低,效益明显。回收价值高,报废后可全部回收,残值可达30%。

与全钢大模板相比,全钢大模板重,完全依赖塔式起重机机械安装,施工成本高,适用于大型建筑的墙体和柱体,并且只适用于先墙柱后梁板的两次支模、浇筑、拆模的施工作业法。在整体浇筑时,只能用于外墙模板。而建筑铝模板质量轻,仅20kg/m2,可以人工搬运装拆,无需机械设备协助,既可以用于整体浇筑,也可以用于二次浇筑,适用范围较广。适用环境方而,钢模板由于其材质原因,怕酸怕水怕潮湿,易腐锈,故不能在一些特殊环境施工;而建筑铝模板耐酸、耐腐蚀,能适应更多的施工环境。由于钢材与混凝土的热膨胀系数相近,模板和新浇的混凝土容易牢固粘合,不易脱模;而铝模板表而有氧化保护,不易与混凝土粘贴,脱模比较容易。如表2所示。

 

3)建筑铝模板用于高层和超高层混凝土结构工程的成本分析以1栋30层房屋建筑项目为例,每层建筑而积 1000㎡,模板展开而积按建筑而积

的2. 7倍来估算,即单层模板展开而积2700㎡用铝合金模板早拆技术,只需1层模板、3套支撑。如果用木模板,需要6个层数的模板和3层支撑。使用建筑铝模板,材料及人工费用节约很多。结构而达到清水效果,进入装修阶段,内墙而可以省去抹灰找平工序,从质量上杜绝了室内墙而抹灰空鼓、裂缝的通病;从施工成本上分析,节约了水泥、砂的原材料耗用,以及抹灰用工,同时减少了周转材料的使用时间,节约材料及人工费约24元/㎡;从工期上分析,室内装修阶段的工时缩短,工程进度按照每层可以缩短1~2d,对总工期有益。

30层以上,模板和支撑投入成本随着楼层的增多,木模板投入并不减少,按楼层数增加,木材消耗量成正比增加;钢模板和铝模板,几乎没有材料的消耗,投入明显减少。特别是铝模板,容易实施早拆技术,总体成本减少更加明显。以上分析仅供参考,各地各时期都不相同。但可以通过上述分析,看出建筑铝模板的优势。如图4所示。

 

图4 模板及支撑投入成本以及工期比较

施工周期比较:木模板需要天数最多,钢模板其次,铝模板易实施早拆,天数最少。对于多栋建筑群,如小区工程,模板和支撑投入成本和经济效益差异更加明显。因此,工业发达国家越来越多地采用建筑铝模板技术。

其他综合效益,从住户使用而积分析,房间净长宽可以增加3~5cm的使用面积。从设计安全方而分析,清水墙省去抹灰,楼体自重减轻,地震作用力相应减弱,减少抹灰坠落伤人,使结构抗震偏于安全。从社会信誉分析,使用该模板体系,施工现场环境整洁,大大提升了企业的整体形象。

4、建筑铝模板与绿色建筑施工

倡导绿色施工不再只是传统施工过程中所要求的质量优良、安全保障、施工文明、企业形象等,而是在保证质量和安全的前提下,努力实现施工过程中降耗、增效和环保效果的最大化。我国于2007年9月10日公布实施《绿色施工导则》(建质[2007] 223号)(以下简称《导则》),己经历4年。《导则》用于指导建筑工程的绿色施工,其内容由总则,绿色施工原则,绿色施工总体框架,绿色施工要点,发展绿色施工的新技术、新设备、新材料、新工艺和绿色施工应用示范工程等6部分组成。其中,绿色施工要点包括绿色施工管理、环境保护、节材、节水、节能、节地等四节一环保的绿色施工管理”6方而内容。绿色施工要点中关于节材与材料资源利用是《导则》中很重要的,且有特色。此条从节材措施到材料周转,如对材料损耗率的定量指标要求;采取技术和管理措施,提高模板、脚手架等的周转次数、施工速度、专业化施工等都提出了明确要求。

 

《导则》中对绿色施工的量化指标在节材与材料资源利用方而,要求材料损耗率比定额损耗率降低30%;可重复使用率达到70 %。通过绿色施工应用示范工程,发展绿色施工的新技术、新设备、新材料、新工艺,实施绿色施工管理。

为了鼓励和推进绿色施工,住建部于2011年6月开始施行绿色施工示范工程项目申报制度,对于公共建筑而积和单体住宅而积在2万㎡以上或住宅小区建筑而积在5万㎡以上的施工工程,以及优先选用《绿色施工导则》、《建筑业10项新技术(2010) 》、建设事业推广应用和限制禁使用技术公共”中的推广应用技术、“全国技术行业科技成果推广项目”或省、自治区建设厅、直辖市建委发布的推广项目等先进实用技术的建筑施工项目,在保证质量、安全等基本要求的前提下,通过科学管理和技术进步,最大限度地节约资源与减少对环境负而影响的施工活动,实现四节一环保的建设工程项目都可以进行申报绿色施工示范工程项目。对应用重大、先导、高新技术的建筑施工项目可以不受规模的限制。

建筑铝模板技术采用整体挤压成型的铝型材加工而成。整个系统标准化程度高、质量轻、承载力强、配合精度高。在施工过程中不产生建筑垃圾,完全可以做到建筑垃圾零排放。材料周转次数多,残值高,可再生利用,符合绿色建筑的要求。不浪费资源,避免处理废弃模板环节。以铝代木,节约木材资源,保护环境,符合绿色环保。另外,在施工过程中无需塔式起重机等机械设备协助。建筑铝模板施工技术包含了施工项目的科学管理和技术进步,包含了最大限度地节约森林木材资源和减少对环境负而影响,包含了四节一环保的主要内容,其中先进模板材料工艺、快拆支撑和早拆模板的支撑技术、减少施工人员、减轻劳动强度、加快施工进度、提高施工质量、实施文明施工管理,这些都是《建筑业10项新技术(2010)》的主要内容。在国外技术先进的发达国家,建筑模板技术以其高强度、高周转次数、绿色环保的显著特点,早在20世纪60年代开始应用。在《导则》指引下,也开始在我国混凝土结构施工工程中得到越来越广泛的应用。

我国铝模板产业的发展一方而是顺应国际市场的需要,加工制作国外需求的各种铝模板、铝梁及铝支撑,使我国铝模板的品种和技术达到国际先进水平,填补我国铝模板的空白,推动我国模板行业的进步。对企业发展来说,也是为铝模板的快速发展积累资金。另一方而结合我国国情,充分利用丰富的竹材资源和有限的木材资源,开发铝框竹、木胶合板模板和铝模板的早拆支撑体系,减少大量木材资源的消耗、减轻施工人员的劳动强度、加快工程进度和降低工程成本,具有非常重要的意义。与此同时,扩大生产、培养人才,开展租赁和模板工程承包业务,比现有钢模板、钢框模板和竹木胶合板模板体系有显著的优越性和雄厚的市场竞争力。

 

中国铝挤压工业经过50多年的发展历程,己成为铝挤压材的生产、消费和出口大国,向全球展示了中国的“绿色铝工业”,为中国及全球经济的发展做出了贡献。我国铝挤压工业无论技术装备上还是生产规模上都己具备全球铝挤压材出口基地的初步特征,为我国铝模板技术发展奠定了良好基础。

5、建筑铝模板开发和推广应用中的问题

1)研制开发的方向问题参照上述国外铝模板技术应用状况,结合我国木材、铝材资源状况,笔者建议开发铝框木塑胶合板模板,其结构由3部分组成:铝框+木塑板+塑料贴而覆盖铝框和木塑板,最适合我国国情。目前国内有不少研制生产塑料模板的厂家,可以与铝模板厂家合作,吸收有关科研单位和院校技术人员,共同开发研制。建议协会专家委员会发挥技术协调作用,积极有效推进这项工作。在开发铝框木塑胶合板模板的同时,结合我国建筑结构特点,完善早拆模板支撑体系。开发铝模板施工配模设计软件和产品管理软件。

2)加工工艺和产品质量问题要吸取钢框胶合板和组合钢模板兴衰的历史教训,必须充分注重铝型材和板面的材料质量。国际铝模板有铸铝模

板和挤压铝模板,这是两种不同材质和工艺制造的铝模板。我国当今用的建筑铝模板材料主要是挤压成型的铝材。因此铝模板的边框精度与挤压模具的精度有关,铝模板的力学性能与材质有关。6061-T6是一种冷处理铝锻造产品,适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用,可使用性好,容易涂层,加工性好。其力学性能:抗拉强度》h260 M Pa,屈服强度>240MPa,伸长率>8%。反映表面质量的模具挤压深度应0. 06mm。必须严格按照《一般工业用铝及铝合金板、带材第1部分》CB3880. 1-2006和《铝合金建筑型材》GB5237. 1-2008两项现有的铝型材和板材的国家标准选材。铝模板的焊接和表而处理应参照铝型材加工工艺的有关国家标准。

 

3)推广应用问题 ①解决认识问题铝合金材料或铝模板购进,都比木胶合板模板或钢模板投资大这是事实。但铝模板能用多少次,摊销费有多大,承载力有多大,浇筑效果怎么样,操作使用是否方便等一系列问题,建议协会协助施工单位和模板生产厂家组织参观正在采用铝模板的施工工程。②加强管理问题 铝合金模板至今尚未有国家的产品标准和操作使用规范,有些企业还没有完备的产品标准。单一的企业标准或地方标准,在很大程度上影响到建筑铝模板的推广应用。因此,建议协会积极协助政府有关部门组织制定产品标准和应用技术规程。③专业化施工问题 配合配模设计一销售租赁一技术培训一现场服务一质量监督一工程承包,加强建筑劳务市场人力资源管理,建立健全模板专业化施工队伍。建议协会为建设我国模板脚手架专业化施工队伍,编制相应的培训教材。

 

 

④样板工程问题 当今在超高层景点工程中正在积极采用大行程液压顶升模板体系、铝模板早拆支撑体系、建筑保护屏、智能化的爬模和爬升脚手架等新型模板脚手架技术,将会对我国模板脚手架的技术进步和施工技术的快速发展有极大的推动作用。⑤积极创造条件采用新技术和支持新技术。

6、结语

我国建筑铝模板产业的崛起将促进我国模板脚手架的技术进步,必将推进我国绿色建筑施工技术的快速发展。

责任编辑:于璐

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