墙体用聚苯免拆模板工程适用性研究★

熊珍珍，郑 政，刘官印，袁 骥

(1.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013； 2.中国建筑技术集团有限公司，北京 100013； 3.中国五洲工程设计集团有限公司，北京 100053； 4.北京电力工程有限公司，北京 100070)

1 概述

近年来，我国建筑仍以混凝土结构为主，大多采用传统的现浇方式建造，不但工业化程度低、建筑垃圾多，而且施工速度慢，与国家的绿色发展、节能环保政策不符。目前，现浇结构工程的钢筋、模板和混凝土分项工程中，预拌混凝土基本实现了商品化，成型钢筋技术也不断发展，模板技术相对落后。因此，革新模板技术将大幅度提高现浇混凝土结构的工业化水平。

我国在免拆模板产品方面做了许多有价值的研究和工程应用。目前，针对现浇混凝土结构，免拆模板产品构造形式主要有以下几种：

1)免拆复合保温模板[1]，将保温芯材与水泥基面层相结合，保温芯材主要有挤塑聚苯板(XPS)型、模塑聚苯板(EPS)型、石墨改性模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(SEPS)型、聚氨酯板(PU)型、植物纤维型、PU玻璃棉型、矿渣棉复合板型[2]、岩棉型和玻璃棉型。

2)将有筋扩张网与现浇泡沫混凝土组合[3]的外墙外保温免拆模板。

3)空心免拆模板，如由钢筋桁架连接两侧预制混凝土板的双皮墙[4]空心模板、由钢筋笼与预制混凝土模板组合而成的PI体系[5]墙体空心模板、由聚苯模块积木式错缝插接拼装成空腔的聚苯模块墙体空心模板[6]、由混凝土和钢筋预制的带圆孔空心的EVE空心板[7]、由石膏预制带有圆孔空心的石膏复合混凝土剪力墙空心模板[8]等，此类免拆模板的模板与钢筋二合一或保温与钢筋二合一，施工速度快，结构整体性好。

4)由工厂定型生产的钢丝网架聚苯夹芯板[9]为基板，两侧喷涂混凝土的CL体系剪力墙模板、SW体系剪力墙模板以及一些其他类型的墙体模板，该类产品可缩短工期，提高工效。

聚苯免拆模板是一种源于意大利的工厂自动化生产的新型免拆模板，与其他类型免拆模板不同的是，它由钢筋梯架、对拉栓和内外两侧EPS保温板组成(如图1所示)，将模板、保温和钢筋一体化。免拆模板在工厂自动化生产，形成标准化的部品，现场安装后无需拆除。该模板具有如下特点：

1)模板规格多样化，可以根据墙体厚度和节能要求灵活选择；2)聚苯免拆模板具有一定的刚度，在合适的对拉栓间距条件下，可安全承担施工阶段浇筑混凝土产生的水平荷载，节省模板和支撑；3)保温与结构一体化，解决了传统外墙外保温易脱落的问题；4)施工安装操作简便、速度快，节省劳动力。该产品符合我国建筑节能和建筑工业化的要求，具有鲜明建筑工业化特点和显著优势。现行国家标准GB 50016建筑设计防火规范规定：当建筑的外墙外保温系统采用燃烧性能为B1，B2级的保温材料时，应在保温系统中每层设置燃烧性能为A级的水平防火隔离带，而且需要用不燃材料设置厚度不小于50 mm的防火保护层。由于该产品的保温板通常采用B1级的EPS板，需增设防火隔离带和相当厚度的防火保护层才能满足我国防火规范的要求。为了在我国推广应用该免拆模板产品，提高现浇混凝土结构的工业化水平，本文首先对墙体用聚苯免拆模板的保温材料进行改进，并验算其承载力，使其在达到我国防火标准的前提下满足施工要求，然后对改进后的免拆模板部品进行工程适用性验证。

2 免拆模板部品改进及验算

为满足国家标准GB 50016建筑设计防火规范的要求，需要改进免拆模板两侧的保温板的燃烧性能，甄选燃烧性能可以达到A2级并具有一定强度的轻质材料。在施工阶段免拆模板需要抵抗混凝土浇筑的侧压力，由于两侧保温板通过对拉栓和圆盘套管连接，除两侧保温板要满足抗弯承载力外，圆盘套管与对拉栓之间的抗拉拔承载力、圆盘套管与保温板之间的抗冲切承载力也应满足工程施工要求。

2.1 保温板筛选

经大量调研筛查，燃烧性能可以达到A级的材料中，岩棉板质量轻、导热的系数小、化学稳定性强，但吸水率高且强度低；玻璃棉板体积密度小、热导率彽、吸音性能好，但玻璃棉是一种人造纤维，具有细小的灰尘，对人体危害大，不适用于直接使用；泡沫玻璃保温板和发泡陶瓷保温板容重小、导热系数小、吸水率小且耐久性好，但材料价格较高；复合水泥发泡保温板导热系数偏高、保温性能差且容重高；加气混凝土板较保温材料容重大，且板材易吸水、吸湿；聚合聚苯板保温节能效果好、强度比岩棉、玻璃棉板等高、吸水率低，并且成本低，价格远远低于市场上同类A级阻燃型保温材料。因此，初步确定选用聚合聚苯板代替EPS保温板并检测其材料性能。

2.2 改进后的产品性能

以GB/T 5486无机硬质绝热制品试验方法为依据[10]，进行聚合聚苯板的密度、强度、燃烧性能等材料性能测试，测试结果见表1。将对拉栓两端拧紧圆盘套管并安装于万能试验机的上下钳口，进行抗拉拔承载力测试，得到圆盘套管与对拉栓之间的抗拉拔承载力为3.17 kN。同样利用万能试验机，将对拉栓一端安装于底部钳口，另一端拧紧圆盘套管并穿过50 mm厚聚合聚苯板，聚合聚苯板采用专用连接件与试验机的上部钳口相连接，进行抗冲切承载力测试，得到圆盘套管与50 mm厚聚合聚苯板之间的抗冲切承载力为1.94 kN。

表1 聚合聚苯板材料性能试验结果

2.3 改进后承载性能验算

假定聚苯免拆模板混凝土墙体的高度为3 m，根据JGJ 162建筑施工模板安全技术规范的方法[11]计算模板最大侧压力为46.52 kN/m2。考虑免拆模板有多道对拉栓，对拉栓间距200 mm，聚合聚苯板采用50 mm厚并按多跨连续梁进行验算。按最大侧压力验算结果见表2。初步判定免拆模板部品满足工程要求，需通过工程试验进一步验证。

表2 免拆模板部品抵抗侧压力验算结果

3 工程适用性试验研究

3.1 试件设计

为验证聚苯免拆模板的工程适用性，设计制作一件L型墙体进行测试。墙体由3组聚苯免拆模板拼装而成，其中，1组尺寸为1 200 mm×370 mm×3 000 mm，其余两组尺寸为600 mm×370 mm×3 000 mm，墙体内侧聚合聚苯板厚50 mm、高2 850 mm，外侧聚合聚苯板厚100 mm、高3 000 mm)，聚苯免拆模板中空220 mm，用钢筋梯架和对拉栓连接两侧聚合聚苯板，对拉栓间距200 mm。L形聚苯免拆模板组装如图2所示。

为监测混凝土浇筑过程中聚合聚苯板的变形，在混凝土浇筑前，在墙体转角内侧50 mm厚聚合聚苯板上沿高度方向布置5个位移计，第一个位移计距聚苯免拆模板底部150 mm，其余从下到上间隔分别为400 mm，600 mm，600 mm，600 mm。

3.2 试验过程

安装工艺流程为：基础安装限位导轨→模板与基础连接→斜撑安装→边缘构件钢筋安装→边缘封堵模板安装→混凝土浇筑→初凝后插入倒U型钢筋。

3.2.1 聚苯免拆模板安装

1)在浇筑钢筋混凝土基础时预埋间距为200 mm的倒U型钢筋，待基础完成后用锚栓将冷弯薄壁U型钢导轨固定于基础上。

2)安装聚苯免拆模板(见图3)。先安装L形墙体一侧的聚苯免拆模板，将免拆模板内侧50 mm厚聚合聚苯板插入U型钢内。聚苯免拆模板的钢筋梯架与基础上的倒U型钢筋错位布置，间隔100 mm。聚苯免拆模板就位、调平对中后，安装斜撑，斜撑与水平地面的夹角约为40°～60°。随后安装墙体转角位置竖向钢筋并在已安装的免拆模板内插入水平钢筋并绑扎。再安装另一侧免拆模板，待免拆模板就位、调平对中后，在免拆模板空腔内插入水平钢筋并绑扎，最后用专用连接件进行转角封堵和端头封堵，并在转角及端头部位等间距插入建筑锚栓，以便在混凝土浇筑后将混凝土与封堵部位的聚合聚苯板连接锚固牢靠。

3.2.2 混凝土浇筑

为避免振动棒对模板产品的冲击，浇筑时不振捣。为保证混凝土浇筑密实，采用坍落扩展度不小于600 mm的自密实混凝土进行浇筑(见图4)。为减小混凝土对免拆模板的冲击力，采用溜管进行浇筑。浇筑完成待混凝土初凝后，插入倒U型钢筋，为上一层结构的连接做准备，U型钢筋间距为200 mm，与钢筋梯架间隔为100 mm(见图5)。

3.3 变形测试

混凝土浇筑过程中，聚苯免拆模板未发生破损，且聚合聚苯板变形值很小，最大侧移值为2.02 mm，约为墙体高度的1/1 485。

4 结语

1)对墙体用聚苯免拆模板产品进行改进研究，由燃烧性能A2级的聚合聚苯板代替EPS保温板，确定了墙体用聚苯免拆模板所需的聚合聚苯板性能指标：抗压强度不低于0.9 N/mm2，抗折强度不低于0.6 N/mm2。

2)完成了聚苯免拆模板安装、钢筋安装和混凝土浇筑等工艺，验证了墙体用聚苯免拆模板产品及其连接的可靠性、施工工艺的可行性和合理性。聚苯免拆模板产品性能指标、产品构造及工程适用性试验成果纳入了T/CECS 378—2019聚苯免拆模板应用技术规程。

3)墙体用聚苯免拆模板产品的模板、保温和钢筋一体化，不但满足我国建筑防火规范的要求，还有效提高了我国现浇混凝土结构的工业化水平，具有广阔的应用前景。