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模架记忆十六——我国塑料模板的发展过程及与发达国家的差距(下篇)

发表于:2022-07-29 来源:中国模版脚手架网   浏览次数:

中国模板脚手架协会 糜嘉平

  二、我国塑料模板的发展过程

  我国塑料模板已经历了40年的发展过程,塑料模板的品种规格也越来越多,目前在建筑工程和桥梁工程中也已得到大量应用,取得很好的效果。但是建筑塑料模板的技术性能和产品质量还不完善,产量仍较低,还没有得到普遍推广应用,各种塑料模板正处于不断开发和发展的阶段。

  1、我国塑料模板最早应用于80年代

  我国最早的塑料模板是在1982年,由宝钢工程指挥部、上海跃华玻璃厂和冶金部建筑研究总院联合研制成的“定型组合式增强塑料模板”,并于1983年通过鉴定。这种模板选用聚丙烯为基材,玻璃纤维增强的复合材料,采用注塑模压成型,模板结构和规格尺寸与组合钢模板基本相同,在上海宝钢的民用建筑、厂房基础和围堤等10多项建筑工程中得到应用,取得较好效果。

  由于当时生产塑料模板的技术缺乏,加工的塑料模板有一些收缩变形,施工的混凝土墙面平整度较差。不过在围堤工程的施工中,还是取得了很好的效果。当时,在上海宝钢工程的长江入海口处要修建一个围堤,施工需要模板,钢模板在海水中容易生锈,并且重量也大。塑料模板在海水中不会生锈,重量又轻。在修建围堤过程中,预先把塑料模板拼装成很多大模板,等待海水退潮以后,马上几个人一起扛着一块拼装大模板,到海边拼装成围堤模板,然后,马上浇灌混凝土,等到海水涨潮之前,围堤工程就完成了。

  1984年常州市建筑科学研究所与东方红塑料厂联合研制成组合式塑料模板, 1985年无锡市塑料五厂也研制了组合式塑料模板。这两家厂研制的塑料模板都是以聚丙烯为基材,玻璃纤维增强的复合材料,采用注塑模压成型,模板结构和规格尺寸也与组合钢模板基本相同。

  1988年昆明工学院研制了以废砂、炉渣、矿渣、石英砂等为主要原材料,以废塑料为粘结剂的复合材料,主要用作地砖、装饰板、包装箱板和排水管等,昆明建筑安装公司曾用来试制钢框塑料板模板,曾在几个建筑工程中试点应用,使用效果不理想。另外,湖南邵东县复合材料厂生产一种木塑板,以木屑、茶籽壳为主要原材料,废塑料为粘结剂,江西建筑机械厂曾用来试制钢框木塑板模板,效果也不好。

  上述几种塑料模板,由于模板的承载力和刚度较低,耐热性较差,板面易产生蠕变,不能满足施工的要求。另外,当时聚丙烯材料的价格较高,因而没能得到大量推广应用。

  2、20世纪90年代塑料模板进展不大

  到了90年代,由于竹胶合板模板和木胶合板模板的大量推广应用,以及聚丙烯材料的价格还较高等原因,开发建筑塑料模板的单位较少,因而塑料模板发展的速度较慢。当时搞得规模较大,技术上有所创新,产品质量较好并在多个建筑工程得到大量应用的企业,首推唐山现代模板股份合作公司。

  1995年该公司在清华大学、中科院化学所、河北理工大学、唐山塑料研究所等单位的技术支持下,研制成功了采用改性增强聚丙烯复合材料制作的模板(简称强塑PP模板),这种模板是以聚丙烯树脂为基材,添加防老化,阻燃等助剂,采用sio2 纳米材料改性,玻璃纤维增强的结构性板材。一般是两层玻璃纤维布复合聚丙烯薄板,其中有机材料占60%,无机材料占40%。将十几种用于增强的化工原料经造粒机加工后,均匀分散在PP树脂中,再经拉片机加工成薄板,将板片和玻璃纤维布分层铺设后,放入层压机中,加温至200℃,热压成型。用层压法制作的板材密实度、平整度、刚度和强度都优于其他工法。

  由于强塑PP模板的物理力学性能已能达到混凝土模板的施工要求,用于素板模板可以周转50次以上,用于钢框塑料板模板可以周转150次左右,模板价格也已接近胶合板模板。这种模板是我国最早在建筑和桥梁工程中得到大量应用,应用效果也较好的塑料模板。

  不幸的是由于公司领导的决策失误,公司被迫倒闭。当时,唐山兴起一股建设钢厂热潮,公司领导也贷款建设钢厂,等到钢厂建设工程快完成了,不幸资金链断了,被迫把模板公司卖了。2005年,现代模板公司转让给唐山瑞晨建筑材料有限公司,其产品也在许多施工工程中大量应用。

  3、新世纪塑料模板的新发展

  随着国家大力提倡开发节能低消耗的产品,以及我国塑料工业的发展和塑料复合材料的性能改进,各种新型塑料模板也正在不断开发和诞生。各地陆续投入生产塑料模板的企业已有百余家,开发的塑料模板产品多种多样,如增强塑料模板、空心塑料模板、低发泡多层结构塑料模板、工程塑料大模板、GMT建筑模板、钢框塑料模板、木塑复合模板等。

  3.1 增强塑料模板

  2004年湖北石首鑫隆塑业有限公司研制成功了竹材增强木塑模板,这种模板是以聚丙烯树脂为基材,添加木屑和阻燃剂,以竹筋为增强的结构性板材。2006年又研制成功了剑麻增强塑料模板,以剑麻纤维为增强的结构性板材。这两种模板均采用层压机热压成型。其特点是材料的强度和刚度较好,能达到有关标准的要求;树脂内添加了增强材料,减少了树脂的用量,减轻了产品 的重量,降低了产品的成本。但是,这两种模板的重量较重,现场施工时不易钉钉子,板材厚度不易控制。

  2009年又研制了混杂纤维增强再生塑料模板(FRTP塑料模板),这种模板结构为ABCBA型,中间层为支撑层C,两侧B为增强层,表层A为工作层。支撑层C采用剑麻纤维增强和废旧再生料制作的发泡结构,增强层B采用剑麻纤维与玻璃纤维的混杂纤维增强,废旧再生料制作。工作层A采用新鲜树脂与各种助剂制作。

  制作采用挤压机挤出成型,其特点是重量轻,宜于施工;光滑平整,可钉可钻可锯;素板使用次数可达30~50次,用于钢框塑料模板可以使用100次左右,这种模板在民用建筑和桥梁工程中得到大量应用,效果很好。几年来,该公司不断进行技术创新,研究和开发新的塑料模板,公司规模也不断扩大,经济效益非常显著。

  3. 2 工程塑料大模板

  2002年北京天冠伟业工程塑料模板公司经过几十次的工艺配方试验,模具加工,生产设备改造,模板试制和试验,大模板工程试用等一系列工作,克服了许多困难,经历了三年多时间的努力,研制成功了工程塑料大模板系列产品。这种模板是在GFPP塑料中,添加十几种辅助材料,经混合搅拌后,用专用造粒机制成混合料粒,再由挤出机加工成板材、异型材、管材等部件,在车间内加工组装焊接成工程塑料大模板。

  工程塑料大模板的面板为PP增强塑料板,板厚为10~12mm;模板边框为专用PP增强塑料异型材,截面为不等边角形状;模板竖肋、横肋为专用双腹工字形PP增强塑料异型材。模板支撑为专用PP增强塑料圆形管材。经组装焊接可以加工成各种规格、形状的模板系列,如组拼式墙体大模板;楼板专用大模板;柱模板;门窗口模板;电梯井模板;以及阴角模、阳角模、梁模、楼梯模、阳台模等。

  工程塑料大模板与全钢大模板相比具有显著的优点:

  1、塑料大模板的自身重量轻,每m2约重28.5kg,全钢大模板每m2约重125kg,是塑料模板的4.4倍。因而塑料模板组拼灵活、轻便、不用起重设备就可以装拆施工。

  2、塑料模板表面光滑,易于脱模、耐腐蚀性好,使用中不用刷脱模剂和防腐处理,混凝土浇注后,超过规定拆模时间,仍能脱模自如。大钢模表面必须进行防腐处理,每使用一次都必须清理板面,刷脱模剂。

  3、塑料大模板单位面积的重量比全钢大模板轻4.4倍,单位面积的价格比全钢大模板低。另外,塑料大模板的运输费、装卸人工费、起重设备占用费等都低于大钢模,因而塑料大模板具有很好的使用经济效果。

  塑料大模板曾在一些建筑工程得到应用,取得较好的效果。但是,大模板没有得到大量推广应用,主要原因是缺乏资金,公司领导曾与不少中外投资老板洽谈过,最后都没有谈成。

  3.3空心塑料模板

  塑料模板普遍存在强度和刚度较小,重量较重,现场施工时不易钉钉子,板材厚度不易控制的问题。为了解决这个问题,除了在塑料原材料中添加各种辅加剂,以增强塑料模板或发泡减轻模板重量外,还可以在板材的结构上进行改进,研发空心的塑料模板,达到既可以减轻模板重量,又可以增强模板强度的目的。

  2007年日本日兴企画有限公司在江苏盐城独资建立了盐城日兴企画塑业有限公司,开发了空心的塑料模板。这种模板正反面为平面,中间用竖肋隔成许多空心的结构,每㎡的重量为9.5㎏,模板厚度为15~18㎜,周转使用次数预计可达50次左右。

  当时,生产正反面为平面的空心塑料模板企业,有北京亚特化工有限公司、 江苏恒塑板材科技有限公司、宿迁市宏瑞复合板有限公司、宿迁市盛翔塑胶有限公司等数十家。中间空心的结构也不相同,有竖肋、斜肋和梅花形肋等多种形式,这种模板主要用于楼板模板施工。

  为了增强模板的强度和刚度,不少企业陆续开发了各种有背肋的空心塑料模板。如南京奇畅建筑工程塑料模板有限公司开发了奇畅建筑工程塑料模板,这种模板采用连续挤压成型,模板正面为平面,背面有4道竖背肋,中间用竖肋隔成许多空心的结构,每㎡的重量为11.1㎏,模板厚度为40㎜,周转使用次数预计可达40次左右。

  又如无锡尚久模塑科技公司开发的背楞式塑料模板,陕西富平秦岭有限公司开发的秦塑建筑模板,均为背面为带竖背肋的空心塑料模板,模板有平面模板、阳角模板和阴角模板,能适用于梁、板、墙和柱等结构部位。

  3.4 GMT建筑模板

  GMT是玻璃纤维连续毡增强热塑性复合材料(Glass Fiber Mat Reinforced Thermoplastics)的英文缩写,它是用可塑性的聚丙烯及合金为基材,中间加进玻璃纤维和云母组合增强而成的板型复合材料,它是目前国际上最先进的复合材料之一。它具有钢材、玻璃钢等材料的共同优点,如重量轻、强度高、耐疲劳、耐冲击、有韧性、防腐性好、耐磨性和耐水性好等。

  GMT在国际上是20世纪80年代才开发,90年代广泛应用的“以塑代钢”新型复合材料,主要用于中高档汽车结构材料和零配件、建筑模板、包装箱和集装箱的底板与侧板、家用电器、化工装备、体育场馆的座椅和运动器材、军工产品等。主要生产地在美国、德国、韩国和日本等国家,韩国和日本的GMT建筑模板已大量用于建筑工程中。韩国在华创办的韩华综化塑料有限公司生产的GMT建筑模板,已在北京、上海等多个建筑工程中大量应用,取得较好的效果。

  2006年江苏双良复合材料有限公司在复旦大学和华东理工大学的技术支持下,采用国家863计划GMT项目的科研成果,设计和开发生产了GMT建筑模板,通过试制和试验已获得成功,2007年GMT建筑模板正式投产并在建筑工程中试用。由于该公司的管理层领导对GMT建筑模板的市场前景有不同看法,将该产品停产,改制其他产品。

  2009年该公司将研制GMT建筑模板的多项技术专利和设备转让给上海铂礫耐材料科技有限公司,铂礫耐公司在技术改进和产品开发方面作了大量工作,该产品已在不少建筑工程中得到应用。

  三、 塑料模板存在的主要问题。

  1、产品行业标准不完善,规格杂乱

  (1)塑料模板虽然有近40年的历史,但至今在产品技术方面,虽然有一个塑料模板行业标准,但是很不完善,有些生产企业还没有企业标准。随着塑料模板在建筑施工中应用越来越多,市场前景越来越好,许多塑料生产企业进入到生产塑料模板的行列。合格的塑料模板产品必须有比重、吸收率、抗拉强度、静曲强度、弹性模量、冲击强度、表面耐磨、变形温度、收缩率、阻燃性和抗老化性等技术指标,并满足建筑模板的要求。但是,有一些企业对建筑模板的技术性能要求不了解,提供的产品样本中没有产品技术指标和试验报告,或有指标项目,无具体指标数据,这样的产品用户能放心使用吗?

  (2)建筑模板的规格尺寸要满足建筑施工和建筑模数的要求,目前各厂家塑料模板的形式多样,产品规格尺寸不相同,采用的生产工艺也不统一,品种规格十分杂乱。应尽快制定适应不同形式塑料模板体系的标准。原来的标准限制了塑料模板的多样化发展,局限了材料的适用范围,有些企业提供的产品规格尺寸不符合建筑模数的要求。

  因此,应尽早完善塑料模板的行业标准,提出模板的各项技术指标和规格尺寸的统一标准,才能促进塑料模板的健康发展。

  2、塑料模板的性能缺陷,需要进一步改进

  塑料具有耐水、耐酸、耐碱性好,可塑性强等特点。同时,还存在强度和刚度较小,耐热性和抗老化性较差,热胀冷缩系数大等弱点。

  (1)模板强度和刚度较小的问题

  为了提高塑料模板的强度和刚度,许多企业采用添加玻璃纤维、竹筋、植物纤维和木质材料等辅助材料增强模板,但是其强度和刚度比竹(木)模板还低。目前塑料模板主要以平板型式用作顶板和楼板模板,承载量较低,只要适当控制次梁的间距就能满足施工要求。但是要用作墙柱模板,必须加工成钢框塑料模板或带背肋中空塑料模板。因此,还要调整塑料模板的配方,改进生产工艺,提高塑料模板的性能。

  (2)热胀冷缩系数大的问题

  塑料板材的热胀冷缩系数比钢铁、木材大,因此塑料模板受气温影响较大,如夏季高温期,昼夜温差达40℃,据资料介绍,在高温时,3m长的板伸缩量可达3~4mm。如果在晚上施工铺板,到中午时模板中间部位将发生起拱现象;如果在中午施工铺板,到晚上模板收缩使相邻板之间产生3~4mm的缝隙。

  要解决膨胀大的问题,可以通过调整材料配方,改进加工工艺来缩小膨胀系数。据有的企业介绍已解决了塑料模板膨胀系数较大的问题。另外,在施工中可以选择一个平均温度的时间来铺板,或在板与板之间加封海绵条,可以做到消除模板缝隙,保证浇注混凝土不漏浆,又可解决高温时起拱的问题。

  (3)阻燃和耐高温的问题

  目前,塑料模板主要用作楼板模板,由于铺设的钢筋连接时,电焊的焊渣温度很高,落在塑料模板上,易烫坏板面,影响成型混凝土的表面质量。据了解,前几年某建筑工地曾发生过塑料模板燃烧的事故。因此,在聚丙烯中必须加入适量的阻燃剂,提高塑料模板的阻燃性,防止塑料模板引起燃烧。另外 可以在电焊作业时采取防护措施,如给电焊工发一块石棉布,对平面模板可以平铺在焊点下,对竖立模板可以将一块小木板靠在焊点旁,就可以解决电焊烫坏塑料模板的问题。

  (4)耐老化的问题

  塑料在阳光下,受到紫外线的作用,很容易老化,在低温下会发脆。因此,在原材料中必须加入适量的抗老化剂,提高塑料模板的耐老化性能。据资料介绍,这种塑料模板使用6年的衰老度仅为15%,能正常使用8年以上。

  3、未形成塑料模板体系,需要进一步完善

  国外塑料模板已形成多种模板体系,如斯洛文尼亚EPIC集团公司研制开发了EPIC塑料模板体系,越南FUVI塑料模板公司开发了全塑料模板体系,意大利GEOTUB塑料模板公司开发了塑料平面模板和圆弧形模板,可以用于墙、板、梁和柱等多种混凝土结构。我国塑料模板企业大部分只生产塑料平板,主要用于建筑和桥梁工程的水平模板,没有形成塑料模板体系。

  北京天冠伟业工程塑料模板公司研制成功了工程塑料大模板系列产品,利用板材、异型材、管材等部件,加工组装焊接成工程塑料墙体大模板、楼板专用大模板、柱模板、窗口模板、电梯井模板等。南京奇畅建筑工程塑料模板有限公司、陕西富平秦岭有限公司和无锡尚久模塑科技有限公司开发的带背肋中空塑料模板,能适用于梁、板、墙和柱等结构部位的施工。但是,这些产品还未形成批量生产,还有待通过大量工程实践应用。

  2010年,我退出协会秘书长岗位后,对塑料模板的发展情况了解很少,也没有机会到塑料模板厂去考察,所以,2010年以后,塑料模板的发展情况我没法写了。2021年,协会有一个“我国塑料模板行业发展概况与展望”的调查报告,已将近几年塑料模板发展情况总结了,如玻纤塑料模板大吨位挤压技术日益成熟,产品性能取得显著改善;中空塑料模板经历几次技术改良,克服了多项技术难题,取得了多方面的技术突破;发泡塑料模板、组合带肋塑料模板等技术都取得重大进展。

写于北京 2022年6月20日完稿

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