关于清水混凝土模板技术的探索性试验研究

张永恒，岳仁峰，韦帅，王伟

（北京市政建设集团有限责任公司第二工程处，北京 100144）

关于清水混凝土模板技术的探索性试验研究

张永恒，岳仁峰，韦帅，王伟

（北京市政建设集团有限责任公司第二工程处，北京 100144）

通过大量的混凝土试验对清水混凝土模板工艺进行了探索性研究，包括不锈钢模板、混凝土透水模板布、亚克力板和模板贴纸四种不同的模板处理技术。经试验发现采用不锈钢模板和亚克力板作为混凝土模板成型的混凝土表面呈光面效果，采用混凝土透水模板布和模板贴纸作为混凝土模板成型的混凝土表面呈亚光效果。

清水混凝土；不锈钢模板；混凝土透水模板布；亚克力板；模板贴纸

近年来，随着我国基础设施建设的蓬勃发展，清水混凝土技术在市政桥梁工程、高铁工程、机场工程以及地铁管片工程中得到了广泛应用。由于清水混凝土一次浇注成型，不做任何装饰，直接采用混凝土的自身质感以及精心设计的外观作为饰面，从而减小了二次装饰的费用，减少了二次装修污染，节约了垃圾处理和装修材料等相关费用，同时缩短了施工工期，节约了人力、机械等费用，最终降低了工程总体造价[1]。因此，清水混凝土符合国家环保产业政策，体现了环保、节能和创建节约型社会理念，具有良好的推广应用前景。

清水混凝土不仅对混凝土本身工作性能、密实度、入模坍落度以及振捣工艺有着较高的要求，而且对混凝土的模板处理工艺更有着严格的要求[2]，从而满足清水混凝土的表观效果。为达到清水混凝土的表观效果，目前普遍采用PVC板、BT-20模板漆、进口Wisa板以及胶合板等处理技术对混凝土模板表面进行处理[3][4]，为了寻求更多的清水混凝土模板处理工艺，本文通过大量混凝土试验对不锈钢模板、混凝土透水模板布、亚克力板和模板贴纸四种不同的模板处理技术进行了探索性试验研究。

1 清水混凝土配合比

1.1 试验原材料

试验采用粤秀P·O42.5级水泥；Ⅰ级粉煤灰；细度模数为2.6的河砂；5～20mm连续级配碎石；聚羧酸系高效减水剂；混凝土拌和用水使用生活用自来水。

1.2 混凝土配合比

清水混凝土配合比及其拌合物性能见表1，聚羧酸系高效减水剂掺量为胶凝材料质量的1.0%。

2 清水混凝土模板处理技术

试验方法：首先采用普通钢模板对混凝土拌合物成型，然后再分别采用不锈钢模板、混凝土透水模板布、亚克力板和模板贴纸四种不同的模板处理技术，对混凝土拌合物成型，最后进行混凝土表观观察及气泡统计。试验时严格采用表1所示混凝土配合比进行混凝土搅拌，对混凝土入模坍落度控制在160±10mm,使用同一振捣棒振捣并采用相同的振捣时间。

2.1 普通钢模板

采用普通钢模板对清水混凝土拌合物成型，脱模后混凝土表面粗糙无光泽，表面有较多小气泡，如图1所示。

2.2 不锈钢模板

表1 清水混凝土配合比与拌合物性能 kg/m3

不锈钢模板内壁光亮平滑如图2所示，可明显降低模板与混凝土之间的粘结力，使混凝土与模板接触面处气泡易于逸出，从而减少混凝土表面气泡，提高混凝土表面光洁度，弥补模板表面缺陷。采用不锈钢模板成型的混凝土表观如图3所示。

不锈钢模板板面平整度高，模板表面易于清理，有利于混凝土的表面平整和顺直。由于钢材强度高，因此不锈钢模板具有较高的强度和刚度，易于控制模板尺寸和侧向挠度，同时钢材的可加工性好，可以进行各种机械加工，模板边沿可加工的尽可能平直，模板拼装时缝隙严密，可有效防止流浆现象。

2.3 混凝土透水模板布

混凝土透水模板布是一种纤维组织，使用时粘贴在模板表面如图4所示，混凝土透水模板布分为表层、中间层和黏附层，混凝土浇注后，在混凝土内部压力、透水模板布毛细作用及震捣棒共同作用下，混凝土中的气泡及部分游离水分由混凝土内部向表面迁移，通过透水模板布中间层排出，从而降低了混凝土表层水胶比，减少了混凝土内部毛细孔的形成，混凝土孔隙率降低，混凝土内部更加致密[5]，同时减少混凝土表面气泡，从而提高面层混凝土的致密性。采用混凝土透水模板布成型的混凝土表观如图5所示。

混凝土透水模板布在施工中容易污染，施工时应采取相应的保护措施，避免模板布表面产生刮痕、油渍、泥点、污水等。施工前需要对钢模板基底除锈、除油、干燥，以便胶粘剂的喷涂和模板布的张贴。钢模板基底处理完成后，根据模板尺寸对模板布进行裁剪，若是基底部分模板，裁剪时边缘处应预留5cm左右的富余量，以免混凝土底部边缘产生水痕。

2.4 亚克力板

亚克力板由甲基烯酸甲酯单体(MMA)聚合而成，属于无透气性的憎水性面材，具有良好的表面硬度和光泽如图6所示，用于混凝土模板可降低模板与混凝土之间的粘结力，从而使混凝土表面气泡容易逸出。水泥与水经过化学反应，生成C-SH(水化硅酸钙)凝胶体、水化铁酸钙凝胶体、Ca(OH)2晶体、水化铝酸钙晶体和水化硫铝酸钙晶体，水泥浆产生的上述凝胶体和晶体在亚克力板表面均匀分布而产生镜面光亮的效果，成型后的混凝土效果如图7所示。

亚克力板的机械强度和韧性较大，具有良好的热塑加工性质，易于加工成型，有良好的机械加工性质，可用锯、钻、铣、车、刨进行加工。亚克力板对自然环境适应性很强，即使长时间日光照射、风吹雨淋也不会使其性能发生改变，抗老化性能好，有利于室外施工作业。

2.5 模板贴纸

实验采用纯天然木纤维贴纸作为模板贴纸进行混凝土模板表面处理如图8所示，木纤维贴纸主要是由双层木浆纤维层压成型，是具有良好透气性的亲水性材料，其良好的透气性可降低气液相的表面张力，使润湿角减小，气泡脱离固体表面而破裂或逸出，从而减少混凝土表面气泡，改善混凝土外观质量，而且木纤维贴纸抗拉伸和撕裂强度较高，可直接粘贴在模板表面，施工操作方便简单，成型后混凝土表观如图9所示。

图8 采用模板贴纸进行模板表面处理

图9 采用模板贴纸成型后的混凝土外观

模板贴纸粘贴前需将模板基底清除干净并干燥，按模板尺寸剪切后即可直接粘贴于模板表面。粘贴时用刮板由中间向两侧刮平，排出空气，粘贴后如局部有小气泡，用针刺破，排气贴牢，模板贴纸粘贴完工后，要采取保护措施，确保贴纸面的洁净和无损伤。吊装和安装模板时要避免贴纸被划破和污损，混凝土振捣过程中避免振捣棒接触模板壁，以免损伤模板贴纸。

3 机理分析

通过对清水混凝土模板工艺的试验研究发现，能够达到清水混凝土表观要求的材料一般分为两种：一种是表面光滑的憎水性材料，降低模板与混凝土之间的粘结力，在振捣棒的振捣作用下有利于气泡的逸出；另一种是具有良好透气性的亲水性材料，可降低液相的表面张力，使固液相润湿角减小，气泡脱离固体表面而破裂或逸出，减少混凝土表面气泡，改善混凝土外观质量。同时由于水泥与水经过化学反应，生成的C-SH(水化硅酸钙)凝胶体、水化铁酸钙凝胶体、Ca(OH)2晶体、水化铝酸钙晶体和水化硫铝酸钙晶体，在光滑的模板表面均匀分布可产生镜面光亮的效果。

4 结论

1) 具有较高强度和刚度的不锈钢模板不仅内壁光亮平滑，而且易于控制模板尺寸和侧向挠度，能够保证混凝土表面的平整光亮，虽然用于施工时一次性投入资金较多，施工费用高，但周转次数较多。

2) 混凝土透水模板布优良的透气性和透水性可以有效消除混凝土表面气泡，降低混凝土表层水胶比，成型后的混凝土表面呈亚光效果，能够达到清水混凝土的各项要求。

3) 采用亚克力板作为混凝土模板成型的混凝土表面平整、光亮如镜，但通过大量实验发现亚克力板作为侧模时会在混凝土表面形成少量气泡或水痕，因此亚克力板是用作底模或采用反打技术施工时的最佳面板材料。

4)模板贴纸由于其良好的透气性，使得成型后的混凝土表面平整无气泡，施工方便简单，成本较低。

[1]戴永宁.南京长江第三大桥清水混凝土施工技术[M].北京：人民交通出版社，2006：3-6.

[2]李强,孟闻远,李辛民等.清水混凝土工程模板体系的分析、选型与设计[J].混凝土,2006(11)：82-86.

[3]张良杰，张为增著.新型建筑模板实用技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[4]郭杏林主编.模板工程施工细节详解[M].北京：机械工业出版社，2007.

[5]张永恒,赵欣,王晓东.透水模板布对清水混凝土耐久性能影响的实验研究与分析[J].商品混凝土,2010(6)：39-41.

张永恒(1983-)，男，北京市人，硕士，主要从事市政工程项目施工管理及其技术研究工作。

[单位地址]北京市石景山区西井路甲9号（300450）