玻璃钢-木复合模板施工技术在童家湖泵站工程中的应用

(湖北水总水利水电建设股份有限公司，湖北 武汉 430034)

在泵站施工中，流道为大体积、变截面的异型普通混凝土复杂结构，长期以来，施工中易出现裂缝、蜂窝麻面、平整度差等质量问题。这些问题常常是由模板材质、模板工艺和立模技术所造成，将对水泵装置性能和运行效率产生显著影响。

1 工程概况

童家湖泵站位于武汉市黄陂区府河左堤童家湖堤段桩号2+530处，设计排水流量60m3/s。泵站为堤后式，配套3台1800HLQ20-7型立式混流泵，装机容量3×1800kW。主泵房总长29.00m，泵房宽26.60m。进口流道底板高程13.20m，泵房处于堤内二级平台，安装间平面尺寸为 17.0m×17.4m。副厂房位于主泵房左侧，平面尺寸为 19.90m×17.40m。出水压力箱涵共分 6 节，单节长 10m，总长 60.00m，一联 6 孔，单孔净尺寸2.5m×3.8m。

2 玻璃钢-木复合模板应用情况

童家湖泵站进水流道为肘形，出水流道为驼峰形。在泵站施工过程中，流道为大体积、变截面的异型普通混凝土复杂结构，模板工程施工技术难度较大。传统的施工方法是以木模为主骨架，面层有纯木面板，也有钢木混合面板，但缝面处理方法多样，难度大，如缝面刮腻子粉和白水泥、贴薄铁皮或软塑料等，但效果均不理想，容易出现错台、麻面、皱褶、平整度差等质量问题，直接影响流道的过流能力，高速水流时容易造成混凝土面的汽蚀，影响建筑物的使用寿命。因此，模板缝面处理技术是影响混凝土质量的关键问题之一。

玻璃钢学名纤维增强塑料，俗称FRP(Fiber Reinforced Plastics)，即纤维增强复合塑料。根据采用纤维的不同分为玻璃纤维增强复合塑料(GFRP)、碳纤维增强复合塑料(CFRP)、硼纤维增强复合塑料等。它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料，以合成树脂做基体材料的一种复合材料，具有表面光滑不吸水、无接缝、抗拉强度高、不易破碎脱落、整体性能好等特点，而木模有易于制作拆除、结构自重轻、造价低等特点。两者有机结合，将玻璃钢作为木模面层，形成玻璃钢-木复合模板，不仅可满足模板的强度、刚度和稳定性要求，还可大大改善混凝土的外观质量。虽然玻璃钢在建筑行业中应用较多，但在水利行业用于模板工程未见有资料介绍，因此，决定在1号机组出水流道驼峰段进行试验性施工(模板面积54.8m2)。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

泵站流道玻璃钢-木复合模板施工工艺流程见图1。

图1 泵站流道玻璃钢-木复合模板施工工艺流程

3.2 操作要点

3.2.1 模板设计、制图

模板设计仍然按传统方法进行，即根据流道设计图及内力计算，采用正交流道中轴线切断面的方法，将流道分为若干断面，形成断面图。每个断面由内支撑、直线段排架、圆弧段排架、面板和玻璃钢复合层组成，需要注意以下两点：ⓐ木模结构尺寸设计时，要扣减玻璃钢面层厚度；ⓑ模板结构单元要便于分块运输。

根据查阅玻璃生产工艺资料，结合生产厂家经验，决定采用五层无碱玻纤布作为增强材料，面层喷涂双组分聚氨酯漆。

3.2.2 木模制作安装

根据设计图纸，在木工厂内将木模制作拼装完成，具体流程如下：

根据流道断面图，绘制各个断面构件图，按构件图下料，准备下步的拼装。构件制作完成后，要按图纸采用红油漆编号，便于下步拼装及模板拆除后的重复利用。

完成构件下料后，根据构件连接图进行连接，各节点间采用松木连接板连接。构件拼接成排架后，在排架标识中心点，便于后期排架定位。

将拼装好的木模，分块运输到现场进行就位安装，见图2。

图2 泵站流道玻璃钢-木复合模板安装

3.2.3 刮原子灰

清除流道木模表面油污、灰尘、水分，保持流道木模干燥。

将主灰和固化剂按100∶1.5～100∶3(重量计)调配均匀，用刮刀将调好的原子灰涂刮在流道木模面板间隙和明显凹陷部位表面，如需厚层涂刮，分多次薄刮至所需厚度。涂刮时若有气泡渗入，必须用刮刀彻底刮平，以确保具有良好的附着力。刮灰2～3h后进行打磨，打磨好后除掉表面灰尘。

3.2.4 手糊玻璃钢

原子灰刮涂完成后，按下列步骤在流道木模表面进行复合玻璃钢层施工：

a.材料准备。主要材料包括不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂、无碱玻纤布等。

b.胶液配置。胶液配置前需要做凝胶试验，掌握促进剂用量，把握配置量和凝胶时间。在涂刷前按使用要求和程序进行调配，充分搅拌，待铺无碱纤维布时按比例加入促进剂。

c.手糊玻璃钢。玻璃钢采用手糊成型法。首先在流道木模上刷一层胶液，然后铺一层无碱玻纤布进行排气，再刷第二次胶液，铺第二层布，用刮板轻轻将布刮平，排出气泡，防止无碱玻纤布皱褶，以此类推进行操作，铺布5层，至厚度达到3mm。无碱玻纤布铺设采用纵横交叉法，搭接长度为50mm，每层布的搭接缝错开，在整个成型过程中，含胶量控制在50%以内，树脂无淤积和漏胶现象。

d.固化成型。在室外温度20～30℃情况下，一般12h可达到所要求的强度，温度越低，固化成型时间越长。

e.玻璃钢表面打磨修整。玻璃钢成型后，表面采用砂纸打磨，去除毛刺，涂刷胶液，再用水砂磨光，使其表面光滑平顺。

3.2.5 玻璃钢面层油漆

玻璃钢表面处理完成后，在表面喷涂双组分聚氨酯漆，其漆膜坚韧、光泽度高、附着力好，耐侵蚀、耐油、耐水性能优良，可进一步增强玻璃钢表面的光洁度(见图3)。

图3 喷涂双组分聚氨酯漆

4 材料、设备及劳动力配置

4.1 材料与设备配置

4.1.1 材料选用

所需材料包括4cm×8cm矩形截面、2.5cm厚松木板、圆钉、φ18圆钢、φ48钢管脚手架、原子灰、不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂、无碱纤维布、双组分聚安酯漆。

4.1.2 设备配置

所需设备包括电焊机、木工电锯、曲面锯、木工电刨、铁木榔头、拖线板、锤、斧、尺、毛刷、刮刀、经纬仪、水平尺、空压机、8t平板拖车、20t汽车吊。

4.2 劳动力组织

泵站流道玻璃钢-木复合模板工程需配置管理人员1人、测量人员2人、木工3人、电工1人、架子工2人、玻璃钢裱糊与油漆工3人、辅工3人。

5 质量控制要点

a.木模材料选择Ⅱa或以上等级木材，保障结构受力稳定性，板材应有树种证明文件，按规范验收后方可进场使用。

b.排架制作是模板整体质量控制的关键环节，要严格按照模板构件图尺寸制作，减小制作误差。

c.装订面板时要避免通缝，防止出现薄弱部位。

d.木模制作过程中，要注意防雨及遮阳，避免模板内部水分变化过大，造成变形。

e.无碱玻纤布的裁剪按流道形体尺寸和铺盖层进行，按顺序将布编号，摆放整齐，以便使用。

f.手糊玻璃钢前需做凝胶试验，掌握促进剂用量，把握配置量和凝胶时间。

g.手糊玻璃钢现场应避免风沙、灰尘、油污和水气侵入，并安装通风设备。

6 安全环保措施

6.1 安全措施

a.木模板厂内保持整洁，原材料、半成品、成品码放稳固，堆放高度不能超过2m，废料废物及时清除。

b.厂区道路平坦、安全通道畅通，弯道、交叉口和险要作业地段设置明显交通标志和安全警示标志。

c.木模板厂内，物料堆放处必须在显眼处悬挂安全生产警示标志、安全生产守则和安全操作规程。

d.木模板厂内，机械和工作台等设备设施的布置，应符合国家有关规定，便于从业人员安全操作。

e.玻璃钢基液、固化剂、促进剂、油漆等化学危险品设有独立的存放场所，有严格的领用手续。

f.在玻璃钢-木复合模板上安装钢筋过程中，出现不可避免的焊接作业时，应采用石棉板将钢筋接头与模板隔离后再焊接，避免烧伤模板，同时在现场配备灭火器，以防复合模板起火。

6.2 环保措施

a.清理有毒有害废弃物的施工现场，化工材料及其包装物、容器和受污染的油手套、面纱、油漆刷应及时清理回收。

b.玻璃钢基液与面层油漆是挥发性化学物质，容易污染环境，应尽量避免因泄露、遗洒而对环境造成污染，作业前对操作人员进行指导，使用时注意涂刷均匀，不要过量，以免洒在混凝土建基面上造成污染，增加清理费用。

7 成本分析

试验段模板面积54.8m2，木模制作安装成本与常规制作安装成本基本相同，玻璃钢施工领班1人，作业工人3人，历时4天，经过测算，直接成本约为180元/m2。而采用缝面刮腻子粉和白水泥直接成本约为40元/m2。

从成本分析可以看出，使用该项工艺成本较高，可采用以下两种方法降低成本：

a.减少无碱玻纤布层数和面层油漆组分以降低成本。木模自身强度、刚度和稳定性均能满足要求，而玻璃钢面层是以木模为支撑骨架，只要其抗拉强度满足不易破碎即可，抗折要求并不高。经现场成品分析，玻璃钢面层抗拉强度和抗折强度远远超过需要，根据施工过程观察判断，无碱玻纤布有2～3层，面层油漆有一组分即可，成本将大幅度降低。

b.该项新型玻璃钢-木复合模板技术在实际推广应用中，可根据商品混凝土浇筑时产生的内压和抗磨要求，配置相应的不同厚度和密度的玻纤无纺布，提高其模板面层的抗压和抗磨能力。施工过程中使用普通木模板和使用玻璃钢-木复合模板效果对比见图4。

8 工艺优点

a.玻璃钢与木模板组合工艺，在施工工艺与施工技术上具有一定挑战性与创新性。

b.玻璃钢-木复合模板的安装和拆除都十分简便，免去了脱模剂，节时节工，模板表面的浮浆只需要简单擦拭即可，模板不易错台。

c.保证了泵站流道混凝土的表面水分含量，减少了混凝土水分流失，保证了混凝土强度。避免了由于木模板在浇筑混凝土前没有浇水湿润或湿润不够，在浇筑混凝土时，与模板接触部分的混凝土水分被模板吸收致使混凝土表面失水过多，产生麻面的现象。

d.采用玻璃钢-木复合模板技术浇筑的混凝土不易出现错台、麻面、褶皱和平整度差等质量问题，增强了流道的过流能力，避免了因高速水流所造成的混凝土面汽蚀现象产生，延长了建筑物的使用寿命，提高了工程的耐久性与使用年限。

e.在玻璃钢材料的保护下，能够增强混凝土表面的光滑度，减少裂纹数量与裂纹宽度，降低工程使用风险。

9 结 语

采用玻璃钢-木复合模板后，明显提高了流道混凝土表面平整度和光洁度，外观质量得到保障。虽然该项工艺成本比木模板稍高，但由于缝面刮腻子粉和白水泥等工艺浇筑的混凝土表面质量缺陷处理问题较为突出，同时，玻璃钢-木复合模板可以通过适当减少无碱玻纤布层数来降低成本，在木模板渐渐退出施工现场的情况下，钢模板渐渐兴起，结合玻璃钢与木模板材料的新组合工艺能够在使用过程中节省人力和财力，在水利水电工程异形模板(特别是机组蜗壳和流道模板)中值得推广应用。