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,我国人均森林面积只有世界人均水平的1/4,我国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,每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65kN/㎡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50mm-100mm,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。表1为几种建筑模板性能指标的比较。
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。