铝模在预制混凝土构件中的应用研究

铝模在预制混凝土构件中的应用研究
摘要：二十一世纪，随着科学技术的飞速发展，建筑施工技术也在飞速发展，而装配式建筑技术作为一种新兴的施工技术，其施工工艺与传统的施工工艺有着
明显的区别。

铝模的使用虽然给工程建设造成了困难，但是也为建筑单位创造了
可观的经济效益。

基于此，本文主要研究了建筑工程中铝模在预制混凝土构件中
的应用。

关键词：建筑施工技术；施工工艺；铝模；预制混凝土构件
引言：近几年，我国地方政府相继出台了有关的政策，推动了装配式建筑的
发展。

相关的装配式建筑的开发、设计、制造、施工等相关产业链企业，已基本
实现了规模经营，能够有效的支持整体装配式建筑的发展。

在这种情况下，大量
的新型预制混凝土构件制造企业纷纷涌入装配式建筑市场，其产品质量、成本等
是制约其质量与成本的关键因素。

目前，我国的装配式产业还处在快速发展阶段，整体产业的标准化水平还不够高，零部件产品无法形成规模化、工业化生产，造
成模具还没有达到使用寿命就报废的情况，因此选择兼顾质量与经济的模具对于
构件生产企业尤为重要。

1.装配式构件应用优势
装配式构件模板的施工技术在安全性、质量、施工效率等方面具有明显的优
越性，并且在使用时对周围环境的负面影响很小，投资也比较少。

特别是在部件
制造的时候，必须要在一个特殊的部件制造厂里进行，这样就可以达到标准的制造，而且要有专业的技术，才能保证零件的安全。

在装配式组件模板技术下，其
品质的优越性表现在：在制造全流程的同时，其工艺流程、机械设备等都是高度
专业化的，保证了产品的质量。

在零件的制造中，只要满足产品的规格和质量，
那么就可以由专业人士来进行标准化的生产，从而提高整个生产的效率。

在模板
技术下，可以实现对工具的再利用，从而节省了生产费用。

2.预制混凝土构件模具现状
钢模由于强度高、刚度大、稳定性好，已被广泛应用多年，至今95%的构件
制造企业仍以钢模、木模、硅胶模、玻璃钢模等模具为主。

然而，在装配式建筑
产业化的带动下，位于产业链最前端的模具制造商一跃成为了卖方市场，一般钢
材价格4000元/t，钢结构用钢8000元/t，而构件用钢模升至13500元/t，在设
计优良前提下，其在生产摊销费中约占5%-10%，而随着装配式建筑市场的日趋成熟，2020年预制构件价格已由往年约3300元/m3降至2700元/m3，因此选择新的
模具将成为提高装配式建筑整体效益的必然手段之一。

与常规现浇模具相比，采
用钢模并没有太大的成本优势，其主要原因是周转次数不足，通过对几个已完成
项目的分析，得出结论：如果周转次数达到120次以上，则需要90元/m3；当周
转次数要求70-100次（普通商品房）时，成本提高至200元/m3；而当周转次数
要求50次（特殊项目）以内时，成本高至500元/m3。

导致每一项工作结束后，
都会留下一堆废铁。

曾经尝试过对柱、梁等构件进行老模改造，即建立模具档案后，将其归类存放于仓库，在以后的工程开工后，将其用于各种工程，但效果并
不明显。

由于模具的材料种类繁多，加工成本、周转次数、操作难度等因素不同，因此本论文的研究目的是寻找一种符合实际使用效率和物料本身周转次数的高性
价比的预制件模具。

3.铝模现状及摊销成本分析
由于铝模一次性投入巨大，在建筑模具领域一直没有引起足够的重视。

2010
年左右，由于铝行业产能过剩，转而进入建筑模具市场，并快速推广，特别是珠
三角。

目前，铝模多用于高层和超高层住宅的现浇系统，而在装配式结构中却很
少采用，这是由于现浇系统中采用的铝模板占到了75%，从而大大缩短了建设周期，降低了造价。

与钢模具比较，铝模具具有以下特点：（1）是目前市面上重
量最轻的金属模板，便于工人安装、拆卸、搬运，便于操作。

（2）具有优良的
防腐蚀能力，具有良好的耐酸性和耐高温氧化的能力，可用于预制件的蒸汽养护。

（3）高回收价值，铝制模具的废料基本可以回收，大概能卖出采购价格的40%的
价钱。

国内铝合金模具在现浇系统中的周转次数超过200次，由于“暴力”的拆除、搬运等原因，实际的预制构件在50次左右的循环中，在钢模和木模（只能循环5
次）之间，铝模在50个循环周期内具有经济意义，并且符合预制件产品的技术
性能要求，那么它就是一个很好的替代品。

经市场调查，目前市场上的铝锭售价
为15000元/t，加工成现浇铝模板后，其价格上升到25000元/t，制作成预制件
用模具后，其剩余价值可达采购价的40%。

在考虑了剩余价值后，铝模具的成本
比钢模具高1.5倍，而铝合金模具的密度只有钢材的三分之一，因此，相比于其
他模具，铝模具更具经济性。

由于单个铝模具的周转时间少于钢模具，如果需要120个循环周期，则相同型号的铝合金模具需要2-3个钢模才能正常生产，也就
是每立方米160元/立方米，每周转动70次。

100次时，模具所需的铝模具数量
是钢模具的两倍，造价约为180元/立方米；而50次以下的周转周期，则为250
元/立方米。

由于原材料的影响，铝合金模具的成本没有明显下降，但是在50个
周期内，模具的成本只有钢模具的一半，具有明显的经济效益。

4.铝模足尺试验及问题分析
为了检验预制混凝土构件的工艺可行性，对某商品房工程中的预制窗式墙体
进行了试制。

由于该部件中只有一个窗垛，所以底部模具是独立的，也就是不能
直接用作部件的底部模具。

由于底模面积大，要求板型尺寸大，平面度好，而铝
合金型材价格高、规格小、刚性差、容易变形，不宜作为底模，最后模具采用钢模，侧模、端模和全窗模具采用铝模。

由于铝合金模具和钢模具材料不同，在接
头部位不能进行焊接，最后选用了螺栓和定位销结合的方式。

为了防止铸件的渗漏，在钢制模具和铝模具之间使用了海绵条或橡胶条进行密封。

从实验结果可以
看出，铝模具的重量比钢制模具要轻，只需一名工人即可完成安装、拆卸和运输，但其模具的结构有两个问题：一是模具容易与混凝土产生反应，二是模具刚性差，容易产生变形。

4.1铝模表面与混凝土易发生反应
第一次使用时，未经加工的铝合金模具在零件边缘2 cm处产生了大量细密
的气孔，经过2次循环后，气孔逐渐消失。

模具拆卸后，零件表面粗糙，模具表
面有大量的剩余混凝土。

由于铝合金模具的刚性较差，加工不当会使模具的表面
粗糙，从而影响到零件的外观质量。

在混凝土凝固过程中，金属铝与混凝土发生
化学反应，生成 Al（OH）和CaC0
，在零件表面留下细密的孔隙，经1-2次循环
3
后，二者充分反应，使铝模表面“钝化”，从而达到天然隔离效果。

根据这一原理，选用经过喷塑的氟碳涂料进行铝合金模具加工，拆开模具后，发现部件窗框
内部（要求光滑部分）的外观质量与钢模基本相同，而且模具上几乎没有剩余的
混凝土，可以用抹布擦拭，但是在操作时，要避免使用铁锹等坚硬的刀具，以免
损坏涂层。

4.2铝模强度低，易发生变形
铝合金型材具有250的拉伸强度，300N/mm2，相当于钢铁的三分之二。

现浇
铝合金模板一般选择 4 mm厚，在小试验中出现较大的变形。

在此次足尺测试中，铝模的型材厚度达到6~10 mm （符合钢模具的设计），但在实验中发现，在拆模后，墙体两侧预留的铝边模固定螺栓从圆形变为椭圆，并产生了上模现象，使其
尺寸超过了规范，而在窗模位置，铝合金模具经过10多轮的旋转，没有产生任
何变形。

由于目前的工作人员都是用钢模具操作的，所以试验中的操作方法、设
备和配套的材料都是一样的，比如用外力把铝制的侧模插入螺栓孔，用外力移开，造成了螺栓孔的变形。

在以后的实验中，采用了橡胶锤子、木槌等柔性刀具，并
根据铝模的装配、拆卸、搬运等工序进行了相应的工艺操作，从而对铝模的变形
进行了有效的控制。

结束语
采用铝模具进行装配式建筑组装，既能降低造价，又能缩短工程工期。

铝合
金模板与装配式组合结构的施工技术相结合，既能推动施工技术的发展，又能满
足工程建设的相关要求，推动城市和建筑行业的发展，在今后必将得到越来越广
泛的应用。

参考文献
[1]吴姝娴. 铝模在预制混凝土构件中的应用研究[J]. 上海建设科技,
2021(5):3.
[2]涂闽杰, 王培新. 铝合金模板在装配式框架结构施工中的应用[J]. 混凝
土与水泥制品, 2017(12):3.。