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关于国内外塑料模板发展状况的研究

日期: 2018-11-08
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一、概况

我国是木材资源匮乏的国家。据第八次(2009-2013年)森林资源清查结果显示,人均森林面积只有世界人均水平的1/4,人均森林蓄积量只有世界人均水平的1/7。在我国木材消费结构中,建筑施工领域属耗材大户,年消费木材约占全国总消费量的1/3,达到1.5亿立方米。建筑用木材大都为优质品种,但受施工工艺、使用习惯等因素影响,周转使用次数很低,造成了资源的低效利用和浪费。塑料模板是伴随我国塑料工业发展而产生的新一代绿色建材,具有周转使用次数高、100%回收再利用、质轻易塑形等特点,十分贴合国家环保、循环经济等政策。据测算,如果建筑施工领域有1/3木竹胶合板模板被塑料模板替代,年可减少木竹胶合板模板消耗1亿平方米,代用优质木材250万立方米,相当于减少4.3万公顷森林砍伐,减少二氧化碳排放760万吨,低碳环保优势明显。

2013 年,随着《绿色建筑行动方案》正式落地,各地区绿色建筑行动如火如荼的开展起来,多个省市出台了绿色建筑补贴的配套政策,大力推进绿色进程。在绿色建筑评定条件中,绿色建材是一个关键的项目。在建筑模板朝多样化和轻型化快速发展的过程中,塑料模板是继木模板、竹胶合板模板、钢模板之后新兴的第四代混凝土模板,因其具有“环保、安全、可循环”的绿色建材特征,很快得到了诸多建筑施工、模板租赁企业的关注与青睐。在德国、北美、日本、韩国等塑料工业相对发达的国家,塑料建筑模板早在几十年前就开始规模化生产应用,逐渐替代浪费森林资源严重的木模板及生产能耗较高的钢模板。因此,以塑代木既符合国家绿色循环经济的发展方向,又能满足建筑业企业的利益要求。

二、国外塑料模板发展

国外塑料模板企业主要集中在欧洲、北美及亚洲的韩国、日本。企业数量不多,但是生产规模较大,生产技术较国内先进,塑料模板产品品种更加多样化。国外塑料模板产品主要有钢(铝)框塑料模板、工程塑料大模板、GMT建筑模板、中空塑料模板、泡沫保温塑料模板、塑料模壳、装饰模板(衬模)、组合式塑料模板等,可广泛用于墙体、楼板、柱体等建筑施工。还有加工成各种形状及表面花纹的异形塑料模板,产品饰面丰富、造型多样,经成型后的混凝土具有独特的形状及表面纹理。为增强塑料模板的强度和刚度,提高塑料模板周转次数,提高模板产品质量。通常有以下几种方式:1)在塑料模板制备过程中加入增强纤维;2)塑料模板表面覆贴增强层或制成夹层塑料模板;3)塑料模板增加肋板或制成中空含肋塑料模板。

1.欧美地区

1.1组合式塑料模板是由小型模板模块在拼装件的配合下经组合、拼装而成的大型模板,该模板可根据具体施工需求灵活拼装,使用范围广,目前在欧洲地区得到了广泛的应用。

1.2钢(铝)框塑料模板诞生于德国,采用钢框或铝合金空心型材面板框配合塑料模板而成,相对于塑料大模板,重量仅增加框架质量,刚度更大,可承受高达65 kN/㎡的侧向力。模板采用静电粉末喷涂,降低混凝土的在模板上的附着力,提供更平整的混凝土表面,且模板更易清洁,可广泛应用于楼板和墙板工程施工。钢框塑料模板由于增加了框架成本,价格较一般塑料模板价格贵,目前主要以租赁为主。

1.3保温塑料模板起源于北美,采用经过阻燃处理的模塑聚苯乙烯泡沫塑料,搭配角钢、拉结件等组合而成的一次性墙体模板。该模板厚度与一般墙体相当,通常为50 mm~100 mm,混凝土经浇筑后可形成一体化保温墙体。该墙体兼具保温、隔音、防火、防潮的特性,是一种较好的节能环保产品,可广泛应用于住宅、医院及宾馆等建筑墙体。

2.亚太地区

GMT模板,在韩国和日本的工程施工中被大量应用,它是采用热塑性的聚丙烯纤维与玻璃毡复合,配合一定辅料制备而成。分为GMT平板和GMT带肋模板两类,模板厚度通常为10~15mm,强度优于单纯的塑料模板、木塑板、PVC板、PP塑料板等,正常使用下可周转40~60次,加边框后使用次数更可达到100次以上,每次周转成本是木竹胶合板模板的1/2,仅为2~4元。

三、国内塑料模板研究与发展

随着我国建筑行业的迅猛发展,建筑模板在工程施工中的作用也越发凸显,特别是从新型模板、脚手架应用技术被建设部选定为建筑业重点推广应用的10项新技术之一以来,我国的新型塑料模板的研究开发和推广应用取得了较大进展,陆续出台了一系列标准法规。2006年,我国颁布了《绿色建筑评价标准》,2013年颁布了《建筑模板用木塑复合板》国家标准和《塑料模板》行业标准,2014年又对《绿色建筑评价标准》进行修订。目前塑料模板已经在华南、华北、华东、华中、西北等多个地区的建筑工程中得到应用,反响强烈。

我国早先使用的塑料模板产品主要有:定型组合式增强塑料模板、强塑PP模板等。目前随着模板科技创新与不断发展,国内的塑料模板产品种类也逐渐呈现多样化。如:木(竹、麻、玻璃纤维等)纤维增强塑料模板、中空加肋塑料模板、夹心发泡塑料模板、工程塑料大模板、钢框塑料模板、木塑复合模板等,还有部分单位企业以矿渣、粉煤灰等多种工业废弃物、木质和秸秆纤维等农业剩余物为原料与废旧塑料共混造粒,经高温模压制备塑料模板,该模板可使用8~12次。

我国塑料模板看似种类繁多,但我国塑料模板与发达国家相比,产品质量、生产规模与国外还存在较大差距。作为国内近年来新兴绿色施工技术,建筑塑料模板在国内市场占有率比较低,质量参差不齐,很多新型塑料模板产品及塑料模板生产机械还停留在专利技术上。这些专利技术主要集中在2005年以后,其中发明专利90余件(32件授权,在审60件),实用新型专利200余件。

总体而言,塑料模板专利技术申请数量呈增长态势,申请者以企业居多,说明塑料模板备受模板生产、租赁企业重视,但是专利总量仍然较少,是由于塑料模板企业多以中小型为主,产品科技研发能力相对不足。专利申请者中相关科研单位(不足20家)较少,一定程度上说明我国当前塑料模板行业科技投入尚且不足,一定程度上减缓了塑料模板的发展进程,也是我国塑料模板与国外模板发展差距的根本所在。

当前,我国建筑市场采用的主流塑料模板主要有注塑型模块式塑料模板、中空塑料建筑模板、PVC发泡塑料模板等。

四、塑料模板性能优势及特点

模板质量的优劣、安装(拆卸)快慢,直接影响到工程质量与施工进度。下表为几种建筑模板性能指标的比较:

表1 几种建筑模板的性能对比

性能指标

产品类型

塑料模板

铝模板

全钢模板

竹木胶合模板

组合钢模板

木模板

阻燃性

吸水

及变形

不吸水

不变形

不吸水

不变形

不吸水

不变形

吸水

易变形

不吸水

不变形

吸水

易变形

脱模过程

适中

偏难

适中

适中

适中

脱模剂

需要

需要

需要

需要

需要

耐腐蚀性

重复次数

>50

>300

40

6~8

30~40

3~5

可回收性

100%回收

100%回收

100%回收

不易回收

不易回收

不易回收

尺寸定制

可以

可以

不可以

不可以

不可以

不可以


竹木类模板,周转次数偏少,素面的木竹胶合板模板一般使用3~5次,资源利用率偏低,浪费严重,废弃后的模板回收利用困难,大量的模板堆积还会影响施工管理进度;钢模板使用次数较高,但是钢模板比重大,是塑料模板的6~8倍,施工操作难度大,且变形后维护保养成本高,一定程度拖慢工程进度、延长工期,增加施工成本。

塑料模板是21世纪新型绿色施工材料,整体性能优异,具有如下优点:

塑料模板强度高。耐冲击、韧性强,可钉可锯可钻孔,拼接紧密;

质量轻。安装、拆卸所需劳动力较少,施工进度更快,可以减少模板工程费用;

表面光洁。不需要使用脱模剂,表面清理方便,混凝土表面质量可达到清水混凝土效果;

周转次数高。塑料模板周转次数可达50次以上,与钢(铝)框搭配使用可达上百次,单次使用成本低,可比竹木胶合模板节省50%左右;

环保无污染。废弃后的模板可100%回收利用,二次加工制成与原始模板质量相同的模板成品,节能环保。

五、塑料模板发展前景及展望

随着国家绿色建筑的不断推进和日益加强的环境硬约束,建筑领域推广使用塑料模板等绿色建材是必然趋势,以塑代木不仅是响应国家加强生态文明建设的重要举措,更有利于资源高效利用、节能降耗,实现绿色可持续发展。

据中国基建物资租赁承包协会测算,2013年全国建筑模板保有量约4.7亿平方米,其中钢模板拥有量1.4亿平方米,市场占有率30%;木竹胶合板模板拥有量3亿平方米,市场占有率超过65%;塑料模板等新型建筑模板市场应用份额还比较小。而塑料模板是一种绿色环保建筑材料,必将有更为强劲的增长空间和更加广阔的发展前景。值得一提的是,我国塑料消费量目前已居世界第二位,每年有大量废弃的PVC,而建筑模板正好可以消化废弃资源,变废为宝。因此,我国塑料工业迅猛发展也将为塑料模板发展提供源源不断的原材料基础。

需要看到的是,目前我国塑料模板市场发展尚处于起步阶段,产品质量参差不齐,一定程度上对消费者产生误导,阻碍了其推广应用。解决我国塑料模板推广应用问题主要从以下几方面着手:1)必须从模板的设计、生产、施工和租赁等各方面严格把关,根据中国施工实际条件对国外发展较快的塑料模板技术有选择性的吸收,“取之精华,去其糟粕”,实现“为我所用”;2)收集、分析工程施工第一线反馈信息,通过技术创新,不断改进产品设计;3)研发具有自主知识产权的新型塑料模板产品,构建产学研一体化平台,及时将知识产权转化应用于实际生产,塑料模板在我国才会走得更远。


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