王國(guó)萍，趙衛(wèi)冬

（云南交投集團(tuán)云嶺建設(shè)有限公司，昆明 650041）

混凝土作為一種水硬性材料，是房屋建筑及基礎(chǔ)設(shè)施的重要材料，其脫模技術(shù)直接關(guān)系到外觀質(zhì)量的優(yōu)劣，特別是橋梁墩柱直接暴露于自然環(huán)境，其表面應(yīng)達(dá)到清水混凝土的效果。脫模從混凝土凝固時(shí)間來(lái)分類有硬脫模和軟脫模2種。所謂硬脫模，即在混凝土終凝后具備一定強(qiáng)度后拆除模板，常規(guī)的翻模、爬模均屬于這一類型；軟脫模則是混凝土初凝一段時(shí)間尚未終凝，在混凝土具有一定可塑性的情況下脫模，最直接的就是滑動(dòng)模板施工技術(shù)?；瑒?dòng)模板施工是直接在混凝土表面摩擦滑升，其工藝有著百年的歷史，但其外觀、質(zhì)量因摩擦而無(wú)法保障。硬脫模技術(shù)因混凝土充分凝固后模板垂直混凝土表面而脫離，能夠確?；炷镣庥^質(zhì)量，但這種工藝必須等待混凝土的凝固而受齡期影響較大，只能間斷性的施工。滑動(dòng)模板關(guān)鍵指標(biāo)是判斷混凝土的凝固程度而控制適當(dāng)?shù)拿撃r(shí)間，多年來(lái)積累了大量工程經(jīng)驗(yàn)，GB 50113—2005《滑動(dòng)模板工程技術(shù)規(guī)范》[1]提出采用貫入阻力測(cè)試混凝土強(qiáng)度。這種方法難度不大但需要大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，實(shí)際應(yīng)用特別是高墩柱，高空作業(yè)多有不便。20世紀(jì)末還出現(xiàn)了電脫模技術(shù)，沈麗娟，劉險(xiǎn)峰等[2-3]采用電解原理在模板與混凝土之間形成隔離層起到脫模作用，其目的是減小滑動(dòng)模板之間的摩阻力，但后續(xù)并沒有得到推廣和發(fā)展。硬脫模技術(shù)對(duì)混凝土沒有滑動(dòng)摩擦而可以保證外觀質(zhì)量。

模板材料主要有木模板、鋼模板和塑料模板幾種，后續(xù)還發(fā)展衍生出組合模板，有鋁板或不銹鋼或塑料作為面板，而采用強(qiáng)度高的鋼材作為支撐或骨架。木模板具有保溫性能好，但其吸水性對(duì)混凝土有影響，且循環(huán)使用壽命較短，塑料模板具有輕質(zhì)光滑等特點(diǎn)，但其強(qiáng)度低易變形且價(jià)格較高，在橋梁建設(shè)中應(yīng)用較少。

1 脫模劑的應(yīng)用

脫模劑作為一種涂覆在模板表面而形成的一層隔離膜，起到混凝土與模板之間潤(rùn)滑與隔離的作用，其能顯著減小模板與混凝土之間的粘聚力而易于脫模。脫模劑早期采用肥皂水、廢棄礦物油或廢機(jī)油等，效果較差。近年來(lái)脫模劑主要發(fā)展出了乳化類、水性類、化學(xué)活性類、石蠟類和有機(jī)高分子類脫模劑。乳化類是將油分散至水中或?qū)⑺稚⒅劣椭行纬?，使用的有地溝油、植物油和礦物油等。水性類則主要采用皂角、海藻酸鈉和滑石粉等制成，其效果與配比和制造工藝相關(guān)，目前也出現(xiàn)一些新材料水性脫模劑?；瘜W(xué)活性類主要成分是脂肪酸，原理是其與混凝土中氫氧化鈣反應(yīng)，生成不溶于水的脂肪酸鹽，使混凝土表面不固結(jié)。石蠟類的原理則是利用石蠟與水的排斥起到不粘黏混凝土，但實(shí)際使用時(shí)難以涂抹均勻。莊嚴(yán)等[4]通過試驗(yàn)驗(yàn)證了乳化石蠟作為脫模劑可以明顯減少試塊表面氣孔數(shù)量及氣孔尺寸，但模具表面的砂漿粘附量及試塊表面硬度提升效果較差。有機(jī)高分子類則是利用高分子水溶液噴涂后，形成一層薄膜起到隔離作用。

目前市場(chǎng)上使用的脫模劑主要有水性脫模劑和油性脫模劑，油性脫模劑多為液壓油、色拉油或采用汽柴油和色拉油配置成脫模劑。水性脫模劑則種類繁多。曾慶喜等[5]通過試驗(yàn)總結(jié)出采用涂刷液壓油方式，外觀會(huì)有斑塊、表面粗糙、無(wú)光澤和氣泡多。涂刷色拉油同樣會(huì)有斑塊、表面較粗糙、無(wú)光澤和氣泡少。采用噴涂水性脫模劑則外觀會(huì)有淺色斑、表面有光澤和氣泡少，采用涂刷工藝時(shí)伴隨有刷痕。

脫模劑存在的主要弊端是涂抹不均勻，無(wú)論是噴涂還是涂刷均存在涂抹厚薄不一，涂抹過薄則容易黏模，涂抹過厚則容易造成混凝土表面粗糙、發(fā)黃等現(xiàn)象。另外水性脫模劑的表干時(shí)間不易控制，受制于天氣、溫度、濕度及風(fēng)的大小的影響。另外，一些特殊狹小空間難以人工涂刷或者噴涂，造成涂抹不勻或漏涂、漏噴的情況。脫模劑每澆筑一?；炷辆鑷娡棵撃?，橋梁高墩柱存在高空作業(yè)，這無(wú)疑增加了施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 木模板的應(yīng)用

木模板的使用伴隨混凝土的出現(xiàn)已過百年，其特點(diǎn)是取材容易。傳統(tǒng)的木模板直接取自原生木材，表面未經(jīng)特殊處理，澆筑混凝土后木模板具有吸水性。且木模板經(jīng)常處于干濕交替狀態(tài)，一般使用3～5次后模板就會(huì)產(chǎn)生較大變形或損壞。我國(guó)在20世紀(jì)50年代開始使用木質(zhì)散板，后續(xù)則采用多層實(shí)木、竹膠板等復(fù)合木模板，其表面強(qiáng)度高平整度好，通過油液浸漬增加其耐用性，也會(huì)涂刷特殊油漆增加其不透水性。木模板結(jié)合脫模劑使用也能具有良好的效果。高玉亭等[6]采用散裝木模板實(shí)現(xiàn)清水混凝土的澆筑，其木模板面材采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口菲林木板，其支撐結(jié)構(gòu)體系采用豎向方木次楞和橫向槽鋼主楞。通過在上下口邊角處增加角鋼以增強(qiáng)剛度和拼接的便利性，在接縫等位置采用雙面膠防止漏漿，二次使用涂抹水性脫模劑，通過模板細(xì)節(jié)處理、泵送混凝土、合理使用外加劑和振搗實(shí)現(xiàn)散裝木模板澆筑飾面混凝土的標(biāo)準(zhǔn)。劉方明等[7]通過對(duì)比步履式模板臺(tái)車和傳統(tǒng)木模板在管廊工程中的應(yīng)用，得出木模板尺寸小、剛度低、易變形和周轉(zhuǎn)次數(shù)少。在質(zhì)量上不可避免地出現(xiàn)拼縫多、易錯(cuò)臺(tái)和易漏漿造成蜂窩麻面等缺陷。在工期上則因木模板拆裝數(shù)量繁多，使其工程量較大，另外，由于其難以機(jī)械化作業(yè)，只能依靠人工安拆，對(duì)比模板臺(tái)車，其工期顯著增加。成本方面，模板臺(tái)車一次投入較大，但后續(xù)人工需求較少，循環(huán)使用次數(shù)較多，在較大工程量時(shí)其經(jīng)濟(jì)效益顯著優(yōu)于木模板施工工藝。

近些年懸臂式木模板在高墩柱施工中得到廣泛應(yīng)用。這種模板采用進(jìn)口復(fù)合模板，具有防水、耐腐蝕等特點(diǎn)，其采用工字型木質(zhì)豎楞和橫向的槽鋼主楞，在等截面薄壁空心墩中，外模僅需4塊大模板就能拼裝成。因其重量輕可以采用塔吊配合人工整塊吊裝。該種模板一次可以澆筑4.5 m高，澆筑混凝土達(dá)到50～70 m3。其輕質(zhì)特點(diǎn)也使得錨固裝置使用較少，是目前高墩柱普遍使用的一種模板，其脫模則是通過涂刷油性或水性脫模劑實(shí)現(xiàn)脫模。

3 鋼模板的應(yīng)用

無(wú)論是在建筑工程還是交通土建中，鋼模板都是應(yīng)用最為廣泛的。鋼模板具有強(qiáng)度高、剛度大等優(yōu)點(diǎn)，不易變形。組合鋼模板在高墩柱翻模工藝中應(yīng)用非常普遍，具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，模板通過對(duì)拉螺桿抵抗混凝土的側(cè)壓力。另外，對(duì)于高墩柱這種外形單一的構(gòu)筑物來(lái)說(shuō)，使用爬模或滑模工藝可實(shí)現(xiàn)模板的大型化。通過外圍圈桁架作為模板的支撐骨架，內(nèi)部鋼模板可采用整塊鋼板，顯著減少了模板拼縫。這種模板重量大，需要安裝液壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)模板的提升。大型鋼模通過桁架支撐可以顯著提高模板抵抗變形的能力，在高墩柱中應(yīng)用普遍。爬模施工的重點(diǎn)在于液壓設(shè)備及錨固或爬升裝置的設(shè)置和運(yùn)轉(zhuǎn)。鋼模板與混凝土粘接力較強(qiáng)，必須使用脫模劑，否則無(wú)法順利脫?；蛘仇ず髮?dǎo)致混凝土表面粗糙?；な┕t需在混凝土未完全凝固時(shí)就要提升模板，提升過程中模板與混凝土直接摩擦，混凝土的凝固程度直接決定了脫模質(zhì)量，混凝土強(qiáng)度過低則脫模后容易發(fā)生過大塑形變形或流淌。脫模時(shí)間過晚則導(dǎo)致無(wú)法脫?；虮砻胬逊謱?。通常在滑動(dòng)模板工藝中無(wú)論使用何種脫模劑都難以改善脫模后的混凝土外觀質(zhì)量。這種工藝無(wú)法達(dá)到清水混凝土的質(zhì)量要求。在橋梁高墩中滑膜施工都不可避免地進(jìn)行脫模后的修飾加工。

4 塑料模板的應(yīng)用

近年來(lái)塑料模板在建筑及交通土建行業(yè)逐漸興起，但未大規(guī)模使用。塑料模板具有韌性強(qiáng)、耐化學(xué)腐蝕、質(zhì)地輕和表面光滑耐磨等特點(diǎn)。另外，對(duì)于復(fù)雜造型的混凝土構(gòu)件來(lái)說(shuō)，塑料模板還具有易于加工成型，在一定的溫度和壓力下具有極大的可塑性或直接成流態(tài)可鑄造各種造型模板的優(yōu)勢(shì)。但塑料模板也有其明顯的缺陷，一方面出現(xiàn)是塑料模板剛度較低，在混凝土壓力下極易變形，這將直接導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸出現(xiàn)偏差或外觀不合格。另一方面是塑料模板極易老化，在長(zhǎng)時(shí)間陽(yáng)光照射下會(huì)導(dǎo)致塑料變脆、開裂，特別在云南大部分地區(qū)具有極強(qiáng)的紫外線的條件下，加之公路行業(yè)橋梁高墩柱均暴露在露天環(huán)境，陽(yáng)光照射不可避免。

塑料模板的應(yīng)用可以減少木模板及鋼模板的用量，我國(guó)作為基建大國(guó)每年消耗巨量的模板，塑料模板的推廣可以減少大量的木材砍伐，另一方面鋼材作為高耗能產(chǎn)品，在混凝土工程中鋼模板易于生銹，循環(huán)使用時(shí)間短。塑料模板作為石油加工的副產(chǎn)品，具有回收加工的特點(diǎn)。大量使用塑料模板是保護(hù)環(huán)境的做法，同時(shí)也能減少能耗，符合國(guó)家政策。

塑料模板作為高分子材料具有憎水性，一般不與混凝土粘連，因此可以不采用脫模劑，但因其長(zhǎng)時(shí)間使用后表面易出現(xiàn)毛刺或磨損，所以使用中也有采用脫模劑增加塑料模板耐用性的。

塑料模板未能大規(guī)模推廣應(yīng)用還取決于模板的經(jīng)濟(jì)性。盡管塑料模板具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但其價(jià)格昂貴。加之模板的通用性不強(qiáng)，不同的設(shè)計(jì)需用不同的模板尺寸，塑料模板需要車間專業(yè)設(shè)備加工，工地現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法制作或改造。施工單位主要以經(jīng)濟(jì)性判斷所采用的模板及工藝。橋梁高墩柱由于其露天環(huán)境，塑料模板易于老化，且塑料模板大面積受力易于變形等特點(diǎn)很難在高墩柱上大規(guī)模推廣使用。

5 組合模板的應(yīng)用

組合模板綜合各自材料的優(yōu)點(diǎn)，組合模板的應(yīng)用比單一模板的應(yīng)用更為廣泛。組合模板形式多種多樣，一種是材料之間的融合，例如采用塑料和木材顆粒料制造成木塑復(fù)合材料并將其加工成模板，馮嘉[8]通過研究得出采用PVC基木塑材料制作模板，其具有較高強(qiáng)度和彈性模量，含水率更低，滿足混凝土澆筑需要。其材料表面具備塑料的特性而不粘黏，使用較少脫模劑即可實(shí)現(xiàn)脫模，另外木質(zhì)材料的使用則顯著降低了塑料用量，成本低于塑料模板，但其壓實(shí)密度較大，模板重量相應(yīng)增加。

組合模板更多的是在結(jié)構(gòu)上或力學(xué)上形成共同受力的特點(diǎn)。一般面板仍是采用竹膠板、塑料面板、鋁板或鋼板，支撐面板則采用型鋼組成的桁架或輕質(zhì)的鋁合金桁架。組合模板一般選擇表面光滑、耐磨和耐腐蝕的憎水性材料作為面板，采用強(qiáng)度和剛度均較大的鋼材作為受力構(gòu)件，其與混凝土的脫模大多數(shù)采用脫模劑實(shí)現(xiàn)。組合模板因充分利用各自材料優(yōu)點(diǎn)，所以可將模板大型化，特別是薄壁空心墩外模板，一般大面模板尺寸可達(dá)3～10 m，配置桁架組合模板可以實(shí)現(xiàn)其無(wú)須對(duì)拉螺桿仍可將變形控制在規(guī)定范圍內(nèi)的目的。

6 新型模板的應(yīng)用

免拆模板采用高強(qiáng)和超高性能混凝土制作[9]，一般需配筋以獲得更高的承載力和剛度。其作為模板，在澆筑混凝土后成為結(jié)構(gòu)件的一部分，這種模板需要其表面粗糙與混凝土具有良好的粘接性能。橋梁高墩柱絕大部分是薄壁空心墩，免拆模板可以用在高墩柱的內(nèi)部，特別是變截面薄壁空心墩，其內(nèi)部難以安裝模板，特別是高墩柱的橫隔板底面及倒角部分的模板在澆筑后無(wú)法拆卸，這些部位使用免拆模板則能取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。

聚四氟乙烯作為接觸面[10-11]，利用聚四氟乙烯（俗稱塑料王）的天然不粘性及自潤(rùn)滑性將其作為模板的內(nèi)襯，目的是減小與混凝土之間的粘聚性和摩擦力。目前該種模板工藝多在滑動(dòng)模板施工中有介紹和工程中應(yīng)用。這種材料直接應(yīng)用在高墩柱翻?；蚺滥Ｊ┕ぶ羞€鮮有報(bào)道。

轉(zhuǎn)動(dòng)模板施工技術(shù)[12]，是一種在20世紀(jì)70年代就提出的工藝設(shè)想，是在鋼模板或木模板的表面套上一層可以循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的柔性材質(zhì)，其轉(zhuǎn)動(dòng)方式如圖1所示。轉(zhuǎn)運(yùn)原理是柔性膜材與混凝土粘接，通過提升鋼模板迫使柔性膜循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種利用摩擦力差異實(shí)現(xiàn)模的循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)在理論上是可以實(shí)現(xiàn)的，其不足之處在于提升架處轉(zhuǎn)動(dòng)的柔模必須中斷，即小范圍內(nèi)不能使用轉(zhuǎn)動(dòng)模板，只能自然在該區(qū)域形成滑模。該工藝自提出后至今未能實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用，其主要原因是模板制造精度有限，混凝土凝固后，膜材在模板與混凝土之間即“兩邊硬碰硬”，模板表面無(wú)法做到絕對(duì)平整，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中會(huì)對(duì)柔模擠壓造成破壞。另一方面轉(zhuǎn)動(dòng)膜材的選擇尤為重要，其需具備超強(qiáng)的張拉強(qiáng)度，又需要具有足夠小的摩擦系數(shù)。在20世紀(jì)，這種材料工藝是無(wú)法生產(chǎn)制造的。而如今則可以采用碳纖維材料表面覆蓋聚四氟乙烯來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)鋼模板表面也覆蓋聚四氟乙烯材料，后續(xù)隨著材料科學(xué)的發(fā)展，這一模板形式可能實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。

圖1 轉(zhuǎn)動(dòng)模板示意圖

基于滑框倒模[13]原理的復(fù)合模板技術(shù)[14]，其更準(zhǔn)確地定義應(yīng)是分層模板技術(shù)，這種模板技術(shù)是在滑框倒模的技術(shù)基礎(chǔ)上創(chuàng)新而來(lái)的，通過在內(nèi)層設(shè)置一種塑料模板緊貼混凝土表面，而外層采用鋼模板，鋼模板可在塑料模板的外表面滑升，內(nèi)層的塑料模板在鋼模板下端露出后將其拆卸放置于鋼模板上方內(nèi)表面，通過外層模板不斷上升，內(nèi)模循環(huán)實(shí)現(xiàn)高墩柱的連續(xù)澆筑。其特點(diǎn)是通過塑料模板與混凝土的不粘性隔離了鋼模板，外層鋼模板則依靠極高的強(qiáng)度和剛度提供支承力，目前這種模板還未用于實(shí)際工程中，其原理如圖2所示。后續(xù)隨著模板技術(shù)的改進(jìn)及加工制作工藝的提升，或?qū)?shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。

圖2 復(fù)合模板設(shè)備剖面圖

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著材料科學(xué)的發(fā)展，模板材料也將出現(xiàn)更多的創(chuàng)新，特別是在復(fù)合材料方面，通過不同材料組合來(lái)發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，這將是今后模板發(fā)展的方向，特別是利用廢棄塑料或玻璃纖維等形成表面平整光滑而又輕質(zhì)的面板材料。不同形式組合模板的應(yīng)用也將越來(lái)越多，利用鋼、鋁合金等材料形成桁架付框架結(jié)構(gòu)受力，而采用其他面板材料組合可以得到大型化和工具式的模板系統(tǒng)，同時(shí)自動(dòng)化及智能化控制系統(tǒng)也將逐漸取代人工拆裝模板。

脫模劑經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的發(fā)展水平，部分優(yōu)質(zhì)脫模劑通過生產(chǎn)制造工藝的改進(jìn)而更加廉價(jià)。噴涂工藝不斷改進(jìn)創(chuàng)新，也將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化涂刷，但一切均取決于成本的考量。

另一方面新工藝、新材料也可能對(duì)混凝土脫模產(chǎn)生顛覆性的改變。文中介紹的轉(zhuǎn)動(dòng)模板或多層模板盡管暫未得到工程應(yīng)用，但隨著技術(shù)進(jìn)步也可能在高墩柱施工中得到應(yīng)用。聚四氟乙烯具有取代脫模劑的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)多次重復(fù)推廣，目前的難點(diǎn)在于如何將聚四氟乙烯均勻涂抹或粘接于模板表面。高墩柱無(wú)須裝飾，屬于清水混凝土，其模板技術(shù)的革新將顯著改善高墩柱外觀質(zhì)量及耐久性。