我国塑料模板的发展与前景.doc

我国塑料模板的发展与前景 本文较系统地介绍了我国塑料模板的发展概况，对塑料模板的发展前景作了详细的分析，并提出了塑料模板生产和应用中存在的主要问题及对策。 近几年，塑料模板在国外工业发达国家发展很快，塑料模板的品种规格也越来越多，我国塑料模板也已经历了二十多年的发展过程，目前在建筑工程和桥梁工程中也已得到大量应用，取得很好的效果。塑料模板是一种节能型和绿色环保的产品，推广应用塑料模板是“以塑代木”，节约资源的重要措施。塑料模板具有广阔的发展前景，采用塑料模板应该是发展方向。 1 塑料模板的发展概况 1.1 玻璃纤维增强塑料模板 1982 年宝钢工程指挥部和上海跃华玻璃厂联合研制成“定型组合式增强塑料模板”，于 1983 年通过鉴定。这种模板选用聚丙烯为基材，玻璃纤维增强的复合材料，采用注塑模压成型，模板结构和规格尺寸与组合钢模板基本相同，通过上海宝钢 10 多项建筑工程应用，取得较好效果，受到施工人员的好评，见右图 。 右图为 玻璃纤维增强塑料模板 1984 年常州市建筑科学研究所与东方红塑料厂联合研制成组合式塑料模板，于同年 7 月通过鉴定。 1985 年无锡市塑料五厂也研制了组合式塑料模板，于同年 4 月通过鉴定。这两家厂研制的塑料模板都是以聚丙烯为基材，玻璃纤维增强的复合材料，采用注塑模压成型。 1.2 砂塑和木塑板模板 1988 年昆明工学院研制了以废砂、炉渣、矿渣、石英砂等为主要原材料，以废塑料为粘结剂的复合材料，主要用作地砖、装饰板、包装箱板和排水管等，昆明建筑安装公司曾用来试制钢框塑料板模板，在几个工程中应用。另外，湖南邵东县复合材料厂生产一种木塑板，以木屑、茶子壳为主要原材料，废塑料为粘结剂，江西建筑机械厂曾用来试制钢框木塑板模板。 上述几种塑料模板由于模板的承载力和刚度较低，耐热性较差，板面易产生蠕变，不能满足施工的要求。另外，当时聚丙烯材料的价格也较高，因而没能得到大量推广应用。 1.3 强塑 PP 模板 1995 年唐山现代模板股份合作公司在清华大学、中科院化学所、河北理工大学、唐山塑料研究所等单位的技术支持下，研制成功了改性增强聚丙烯复合材料（简称强塑 PP ），是以聚丙烯树脂为基材，添加防老化，阻燃等助剂，采用 sio 2 纳米材料改性，玻璃纤维增强的结构性板材，一般是两层玻璃纤维布复合聚丙烯，其中有机材料占 60%, 无机材料占 40% 。该公司参照国外先进技术，研制成功强塑 PP 造粒机，拉片机和 3000t 热塑层压机等专用设备。将十几种用于增强的化工原料经造粒机加工后，均匀分散在 PP 树脂中，再经拉片机加工成薄板，将板片和玻璃纤维布分层铺设后，放入层压机中，加温至 200 ，热压成形。用层压法制作的板材密实度、平整度、刚度和强度都优于其他工法。 由于强塑 PP 板的物理力学性能已能达到混凝土模板的施工要求，用于做素板施工可以周转 50 次以上，用于钢框塑料板模板可以周转 150 次左右，模板价格也已接近胶合板模板，因而在许多建筑和桥梁工程中大量应用，见左图 。 左图强塑 PP 模板 2005 年这种塑料模板生产技术转给唐山瑞晨建筑材料有限公司，其产品也已在许多施工工程中大量应用。 1.4 竹材增强木塑模板 2004 年湖北石首鑫隆塑业有限公司研制成功了竹材增强木塑模板，这种模板是以聚丙烯树脂为基材，添加木屑和阻燃剂，以竹筋为增强的结构性板材，采用层压机热压成形。这种模板的特点是采用竹筋增强，材料的强度和刚度较好，能达到有关标准的要求；树脂内添加了木屑，减少了树脂的用量，减轻了产品 的重量，降低了产品的成本。素板使用次数可达 30 50 次，用于钢框塑料模板可以使用 100 次左右，这种模板在许多桥梁工程中得到大量应用，效果很好，见左图。 左图为竹材增强木塑模板 1.5 塑料模壳 80 年代初，在北京图书馆等一些密肋楼板建筑的模板工程中，吸取了国外的经验，采用了塑料模壳，进行密肋楼板的施工，取得较好效果。这种模壳以改性聚丙烯塑料为基材，采用模压注塑成型。其优点是生产效率高，重量轻、韧性较好。缺点是模具费用贵，刚度、强度和耐冲击性能较差，损坏率高，周转使用次数少，因而没有大量推广应用，逐渐被玻璃钢模壳替代。 2 塑料模板的发展前景 塑料与钢材、木材、水泥统称为四大建筑材料，塑料制品是一种节能型材料。在我国建筑业中塑料制品已大量应用，如塑料门窗的年产量已达到 4500 万 m 2 ，占全国建筑门窗总量的 80% 以上；塑料管道的年产量达到 50 万 t 以上，占全国各类管道的 50% 以上。但是建筑塑料模板的产量很低，还没有得到普遍推广应用，各种塑料模板正处于不断开发和发展的阶段。 2.1 塑料模板与其他材料模板相比，具有很多显著的优点 板面平整光滑，可达到清水混凝土模板的要求，脱模快速容易；板面平整度误差可以控制到 0.3mm 以内，厚薄均匀度好，厚度公差可以控制到 0.3mm 之内。用作钢框组合的模板比竹胶板模板更适合。 耐水性好，在水中长期浸泡，不分层，材料吸水膨胀率小于 0.06% ，板材尺寸稳定。可以耐酸、耐碱、耐候性也好，温度在 60 130 都 能正常使用，耐久性强，使用 6 年的衰老度仅为 15% ，能正常使用 8 年以上。在沿海地区、地下工程、矿井、海堤坝等工程中应用比钢模板更适宜。 可塑性强，允许设计者有较大的自由，能根据设计要求，通过不同模具形式，生产出各种不同形状和不同规格的模板，模板表面可以形成装饰图案，使模板工程与装饰工程相结合，这是其他材料模板都不易做到的。 加工制作简单，制作工序和生产设备都 较单一，板材用热压机即可快速模压成形。施工应用简便，塑料板材可以钻孔，钉、锯、刨，具有与木模板一样的加工性能，现场拼接很方便。 可以回收反复使用，塑料模板施工使用报废后，可以全部回收，经处理后，可以再生塑料模板或其他产品。对生产厂可以降低生产成本，对施工企业无需支付处理报废竹（木）模板的费用，还可以得到塑料模板 10% 的残值。施工应用整个过程 中无环境污染，是一种绿色施工的生态模板。 2.2 随着我国塑料工业的发展和塑料复合材料的性能改进，各种新型塑料模板也正在不断开发和诞生 木塑复合刨花板模板 这种模板是将木质材料与塑料混合，铺装后，再热压复合成新型复合材料。其所用木质材料主要采用木材加工剩余物，枝桠材及人工林小径材。塑料原料为废弃的塑料膜、塑料袋等。塑料品种可以是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯，也可以是不同塑料的混合物，这对充分利用废弃塑料具有十分重要的意义。目前，塑料废弃物形成的“白色污染”已成为困扰人类生存环境与人类自身发展的问题之一。在“白色污染”中，农用地膜、一次性废弃餐具及一次性塑料袋占有相当大的比例，据统计我国年农用膜生产量已超过 100 万 t 。对于塑料膜、袋废弃物基本没有良好的回收利用途径。新型木塑复合刨花板模板的开发和应用将是解决废弃塑料膜、袋回收利用的新途径，并具有很好的社会效益。 木塑复合刨花板模板是采用木材加工剩余物、枝桠和废塑料为原料，因而模板的生产成本很低。其物理力学性能也较好，据有关研究所的测试资料，静曲强度为 97.1MPa ，静曲弹性模量为 9809MPa ，胶合强度为 3.26MPa ，都高于木胶合板模板和竹胶合板模板，完全达到有关标准的要求。另外，这种模板使用报废后，也可以全部回收利用，不但可以降低产品成本，也有利于环境保护。目前，这种模板还没有正式批量生产，但是将具有很好的市场开发前景和社会环境效益。 GMT 建筑模板 GMT 是玻璃纤维连续毡增强热塑性复合材料 (Glass Fiber Mat Reinforced Thermoplastics) 的英文缩写，它是用可塑性的聚丙烯及其合金为基材，中间加进玻璃纤维和云母组合增强而成的板型复合材料，它是目前国际上最先进的复合材料之一。它具有钢材、玻璃钢等材料的共同优点，如重量轻、强度高、耐疲劳、耐冲击、有韧性、防腐性好、耐磨性和耐水性好等。 GMT 在国际上是 20 世纪 80 年代才开发， 90 年代广泛应用的“以塑代钢”新型复合材料，目前国际上年产量约 15 万 t 左右，主要生产地在美国、德国、韩国和日本等国家，主要用于中高档汽车结构材料和零配件、建筑模板、包装箱和集装箱的底板与侧板、家用电器、化工装备、体育场馆的座椅和运动器材、军工产品等。韩国和日本的 GMT 建筑模板已大量用于建筑工程中。 我国在九五期间将“汽车用 GMT 复合材料的研究应用”列为国家 863 的重大科技攻关项目，现已通过验收。最近，江苏双良复合材料有限公司在复旦大学和华东理工大学的技术支持下，采用国家 863 计划 GMT 项目的科研成果，设计和开发生产了 GMT 建筑模板，通过试制和试验已获得成功。现已建成国内第一条连续化 GMT 片材生产线，一期生产能力达到 5000t/ 年， 2007 年 GMT 建筑模板将正式投产用于建筑工程中。 工程塑料大模板 2002 年北京天冠伟业工程塑料模板公司经过几十次的工艺配方试验，模具加工，生产设备改造，模板试制和试验，大模板工程试用等一系列工作，克服了许多困难，经历了三年多时间的努力，研制成功了工程塑料大模板系列产品。这种模板是在 GFPP 塑料中，添加十几种辅助材料，经混合搅拌后，用专用造粒机制成混合料粒，再由挤出机加工成板材、异型材、管材等部件，在车间内加工组装焊接成工程塑料大模板。 工程塑料大模板的面板为 PP 增强塑料板，板厚为 10 12mm ；模板边框为专用 PP 增强塑料异型材，截面为不等边角形状；模板竖肋、横肋为专用双腹工字型 PP 增强塑料异型材。模板支撑为专用 PP 增强塑料圆形管材。经组装焊接可以加工成各种规格、形状的模板系列，如组拼式墙体大模板，见图 4 、顶板 专用大模板，工程塑料大模板与全钢大模板相比具有很显著的优点。 塑料大模板的自身重量轻，每 m 2 约重 28.5kg ，全钢大模板每 m 2 约重 125kg ，是塑料模板的 4.4 倍。因而塑料模板组拼灵活、轻便、不用起重设备就可以装拆施工。另外还可以节省大量模板运输费和装卸人工费、减轻工人劳动强度。大钢模必须用起重设备才能操作，劳动强度也大。 塑料模板表面光滑，易于脱模、耐腐蚀性好，使用中不用刷脱模剂和防腐处理，混凝土浇注后，超过规定拆模时间，仍能脱模自如。大钢模表面必须进行 防腐处理，每使用一次都必须清理板面，刷脱模剂。 塑料大模板单位面积的重量比全钢大模板轻 4.4 倍，单位面积的价格比全钢大模板低。另外塑料大模板的运输费、装卸人工费、起重设备占用费等都低于大钢模，因而塑料大模板具有很好的使用经济效果。 总之，塑料大模板在生产、工程应用、环保、回收利用等方面都有很多优势，开发和推广应用塑料大模板是模板行业的重大技术进步。目前，该公司由于缺乏资金投入的原因，这种模板还未能大批生产投入市场。 3 塑料模板生产和应用中存在主要问题及对策 目前，我国在建筑施工中大量应用的塑料模板，主要存在以下三个问题。 模板的强度和刚度还较小 强塑 PP 模板和竹材增强木塑模板的静曲强度和静曲弹性模量与其他模板相比见表 1 。 由表 1 可见国内应用的塑料模板，在强度和刚度方面比竹（木）模板还低，比韩国的 GMT 模板低很多。目前塑料模板主要以平板型式用作顶板和楼板模板，承载量较低，只要适当控制次梁的间距就能满足施工要求。但是要用作墙柱模板，必须加工成钢框塑料模板。因此，还要调整塑料模板的配方，改进生产工艺，提高塑料模板的性能，同时也要开发 GMT 模板。 热胀冷缩系数大 塑料板材的热胀冷缩系数比钢铁、木材大，因此塑料模板受气温影响较大，如夏季高温期，昼夜温差达 40 ，据资料介绍，在高温时， 3m 长的板伸缩量可达 3 4mm 。如果在晚上施工铺板，到中午时模板中间部位将发生起拱；如果在中午施工铺板，到晚上模板收缩使相邻板之间产生 3 4mm 的缝隙。 要解决膨胀大的问题，可以通过调整材料配方，改进加工工艺来缩小膨胀系数。另外，在施工中可以选择一个平均温度的时间来铺板，或在板与板之间加封海绵条，可以做到消除模板缝隙，保证浇注混凝土不漏浆，又可解决高温时起拱的问题。 电焊渣易烫坏板面 目前，塑料模板主要用作楼板模板，在铺设钢筋时，由于钢筋连接时，电焊的焊渣温度很高，落在塑料模板上，易烫坏板面，影响成型混凝土的表面质量。因此，可以在聚丙烯中适当加阻燃剂，提高塑料模板的阻燃性。另外 可以在电焊作业时采取防护措施，如给电焊工发一块石绵布，对平面模板可以平铺在焊点下，对竖立模板可以将一块小木板靠在焊点旁，就可以解决电焊烫坏塑料模板的问题。