轻质一次性建筑模壳及其制造方法 本发明涉及建筑构件如楼板、顶棚，尤其涉及高层建筑施工用的模壳。
众所周知，随着国民经济的发展，城市地价日趋上升，繁华地段真可谓寸土寸金。为在占地面积较小的条件下，获得尽可能大的建筑面积，高层建筑的发展是势所必然。建筑师们，为在一定的占地面积和一定的空间高度内，建造更多的楼层，以扩大投资的经济效益，舍弃了传统的主次梁板体系，采用双向密肋楼板体系，从而使每层结构高度压缩了30％-40％；即在不改变原有的使用空间的条件下，可使原来的十二层建筑变为十三层的建筑。随着双向密肋楼板体系的高层建筑的兴起和发展，作为其施工设备的模壳也就应运而生了。
目前，我国建筑业使用的模壳，从材料上分有下列五种：再生PVC塑料模壳、钢板模壳、玻璃钢模壳、水泥砂浆模壳、木模壳；从使用上分，则有重复用模壳和一次性模壳两种。上述这几种模壳在其制造和使用上的情况分别介绍如下：
一、再生PVC塑料模壳：该模壳是目前建筑业使用最广的一种模壳，它是用25000克大型高压注塑机注塑成地。这种模壳的构造(参见图1、图2、图3、图4)相当复杂，它由模壳平面矩形顶板1、侧壁2、分别设置在四个侧壁交角处的铁质角板3、在四个侧壁2内壁面上设有密肋4、用螺丝分别联结在四侧壁外围边缘的角钢5、联结顶板1与侧壁2的扁钢加强撑6、将相邻侧壁两斜向联结的四角加强撑7组成并构成为一个整体。这种模壳，由于其注塑模具价格高昂和自身结构复杂，故其制造麻烦、成本费用高。重复使用模壳，从表面看似乎是节约，而实际上确是一种潜在的浪费，对此特分析如下：①尽管在模壳表面涂有脱模剂，但混凝土与模壳间的粘结力还是相当大的，拆模费力费时，每拆400个模壳(约合1000米2楼板)往往需要2天以上的时间；一个每层1000米2的15层建筑，仅拆模就需耗时一个多月，因此延误工期，严重影响投资经济效益。②由于模壳只有在混凝土固化后才能拆下，而混凝土固化时间一般为三天，拆模需时二天，故在施工时实际使用的模壳量是每层需要模壳量的3～4倍，才能供浇筑混凝上、养护、拆模三个工序循环作业；因此必然造成模壳用量大、使用效率低，这无疑增大了占用资金。③该模壳，虽然在设计时已经考虑了工程承载能力并加设了密肋、角板、角钢周边、加强撑，但是由于混凝土与模壳间的粘结力强且分布并不均匀，高粘结力区的位置各模壳均不相同，也无法预知，故模壳的拆模作用力和运输过程中的碰撞承载力依然是不足的，模壳在拆模和运输中的破损率仍然很高，模壳重复使用的次数一般只有为20～25次，仅为预期使用次数的50％以下，从而增大了施工成本。④因为模壳的模具费用高、材料成本大、制造困难及需求量较小等原因，模壳制造厂只能提供用量较大的几种规格的模壳，且顶板形状仅局限为平面矩形，其高度规格也只有300、350、400毫米的三种，不能满足当代建筑要求造型新颖、有新创意的需要；建筑师们在无合适模壳可选的情况下，不得已采用削足适履的补救办法，无疑又将增加投资预算。此外，该模壳还存在诸如往返运输费用高及破坏环保等弊端。
二、玻璃钢模壳：制造该模壳的主要材料为聚酯及玻璃纤维，其结构与PVC塑料模壳基本相同，故其成本更高于PVC塑料模壳，也是多次重复使用的模壳。但是，由于该模壳与混凝土的粘结力比PVC模壳与混凝土的粘结力更大，拆模更为困难，故其使用上的缺点比PVC模壳更大。
三、钢板模壳：它由钢板组成因模壳为六面体，而每一种规格的模壳只能浇注一种形体，在三维尺寸中只要有一维尺寸有改变，就需要另一相应尺寸的模壳，由于钢材成本高、易锈蚀、存放困难，厂家不可能制造大量不同规格的模壳备选。不能浇注外表为非平面围成的异形体。另外，它还有自身重，施工强度大和成本高的缺点，由锈蚀造成的损坏和拆模困难，也是其致命的弱点，故亦非理想的模壳。
四、木制模壳：它具有质轻、易加工和比较便宜的优点，但因为它缺乏防火性能价格高，不能作为留在构件上的一次性模壳，在混凝土固化后仍需拆下。然而该模壳因为与混凝土的粘结力大，且自身强度低，拆模破损率很高，故而仍有施工成本较高和延误工期的缺点。
五、水泥模壳：其结构如图4、图5所示，该模壳包括作为上底和下底的二块矩形水泥底板8，与上下底周边联结的四块成矩形的水泥侧壁9，底板8与侧壁围成空心六面体，空腔内设有2～3个与上下底板及侧壁相粘结并成为一个整体的板形加强撑10；这种模壳是一次性模壳，因此它消除了上述四种模壳由于拆模带来的种种弊端。但是，我们应当看到：该模壳在施工完成后虽与构件联结但并不形成一个承受负荷的整体，它反而成了构件的负载；尤其是上述底板8、侧壁9和加强撑10都是厚度为10毫米厚的水泥板，整个模壳的自身重量达100公斤左右，这巨大的自重不仅给施工造成困难，更给建筑物带来了折合建筑面积约为100公斤/米2的额外负荷。一般住宅、公寓、写字楼的设计负荷为150公斤/米2，余量仅剩50公斤/米2，这对建筑无疑是极不安全的。如果设计时考虑了模壳自重，则需要加大板梁、柱、基础等垂直和水平向负荷力，增加投资预算。另外，该模壳脆性大、易破裂，尤其是模壳所有各面之间的交角均为90°，应力集中，对建筑结构受力状态是非常不利的。
综上所述，目前使用的各种建筑模壳，都分别存在有各自难以克服的致命缺点，更不能满足当代新颖、多样的建筑设计施工的需要。
本发明的目的在于：提供轻质一次性建筑模壳的设计方案及该模壳制造方法，使模壳具有自重小、模具简单、制造容易、成本低、耐火性好、能适应不同规格、不同外形和不同荷载的需要的优点，以消除现有模壳因拆模而造成的延误工期，因模壳外形或尺寸不全、以及自重过大而造成的投资费用增大使用不便等弊端。
为现实上述目的，本发明采取的技术方案如下：
本模壳的制作材料为氧化镁、氯化镁、滑石粉、不饱和聚酯树脂和相应的引发剂与促进剂、玻璃纤维或其织物；其中，各组分的重量百分比为：
氧化镁 (纯度不低于80％的) 35～50％
氯化镁水溶液 (波镁度25～30％) 35～50％
滑石粉 10～15％
不饱和聚酯树脂 5～8％
引发剂 适量
促进剂 适量
玻璃纤维或其织物 10～30％
在许多情况下，所述氧化镁，可用含氯化物的镁质水泥、含有硫酸盐的镁质水泥或含氧化铝的镁质水泥替代；所述不饱和聚酯树脂可用脲醛树脂、聚氨酯树脂、或者用环氧树脂与酚醛树脂的混合型树脂替代；引发剂、促进剂的种类及使用量随选用树脂产品说明书作相应变更；所述氧化镁与滑石粉的部分或全部，可用轻质碳酸钙、硫酸钙、粉煤灰、硅藻土、或珍珠岩替代。
本发明的模壳分为单向模壳与双向模壳两种：所述单向模壳(参见图7)是一个平面矩形顶板12、两个对称分设在顶板12横向两侧的并与顶板联为一体的侧向立壁13组成的薄壳构件，两个侧向立壁13的下端处均设有与之联为一体的向外伸展的并与顶板相平行的支承檐14，支承檐14成平板形，其下部表面是平的或者设有若干凸棱或凸缘，以增加摩擦力；顶板12与侧向立壁13成斜交，两平面的交角α以103-108°为最佳。所述双向模壳(参见图8)，由一个平面矩形顶板15、四个各与顶板四边相联并成为一个整体的侧向立壁16组成，并构成一个成无底锥台形薄壳结构，四个侧向立壁下端均设有与侧向立壁联为一体并与平板相并行的支承檐17，四个支承檐均相联结成为一环形的整体，支承檐17的下部表面是平的或者设有若干凸棱或凸缘，顶板15与侧向立壁16的交角为钝角，其交角以103-108°为最佳，所述双向模壳的另一种形式(参见图8)为：顶板18的形状成平面异形，侧向立壁为与顶板周缘外形相吻接的一个或几个平面19或/和曲面20，平面或曲面侧向立壁19、20与顶面成钝角相交并联为一体，交角γ以103°-108°为佳，侧向立壁下端均放有向外伸展并与顶板相并行的支承檐21，成异形环状的支承檐与侧向立壁联为一体，支承檐的下表面是平的或设有若干凸棱或凸缘。
上述各种模壳，其内壁面上均无加劲肋，其外壁面最好制成粗糙表面，以增加它与混凝土的摩擦力和粘结力；顶面与侧向立壁及相邻立壁的交接区成光滑曲面过渡。
为清楚说明本发明的技术方案，兹结合附图和实施例描述如下：
附图说明：
图1-现有PVC塑料模壳的俯视图；
图2-现有PVC塑料模壳的侧向局剖图；
图3-现有PVC塑料模壳的仰视图；
图4-图2所示的模壳A部放大剖面图；
图5-现有水泥模壳俯视局剖图；
图6-现有水泥模壳的侧向局剖图；
图7-本发明单向模壳立体结构示意图；
图8、图8’-本发明双向模壳立体结构示意图；
图9-图8所示双向模壳的俯视图；
图10-本发明双向模壳的侧向局剖图；
图11-单向与双向模壳的支承檐剖面示意图；
图12-本发明模壳的手工生产工艺流程图；
图13-本发明模壳的模压生产工艺流程图；
图14-本发明模壳的施工示意图。
例1，按照前述模壳制作材料配方和模壳设计方案，本人对模壳进行了具体制作。因制作有层压法与模压法两种，故其工艺也稍有不同，其中层压法制造模壳的工艺流程如图11所示，而用模压法制造模壳的工艺如图12所示，其具体方法(步骤)如下：
1、将氯化镁和水以3∶2的比例置入容器并搅拌，使氯化镁完全溶解，制成波镁度为26-30的溶液，备用。
2、将作为骨料的氧化镁与滑石粉充分混合，备用。
3、将不饱和聚树脂置入容器，加入相应的引发剂和促进剂，搅拌均匀后倒入氯化镁溶液使充分混合，再倒入骨料氧化镁和滑石粉，充分搅拌均匀使成糊状的粘接糊。
4、按模壳的形状和尺寸选定或制作模具，在模具表面涂上脱模剂。
5、①在用层压法时，在涂有脱模剂的模具上均匀地涂复一层由步骤3制得的粘接糊，然后铺设一层玻璃纤维布并压实，再涂复一层粘接糊。如此反复操作多次直至达预定厚度为止，然后加压(0.5MPa即可)、加温至80-100℃并保温30分钟)，成型后脱模。
5、②在用模压法时，在阴、阳模内壁上涂复脱模剂后按预定厚度对合、压紧，将步骤3所制的粘接糊与切断的玻璃纤维捏合均匀制成含有加筋的粘按糊，用高压注浆机将该粘接糊注入模具、加温约30分钟后即可成形脱模。
6、将由步骤5①或5②所得之模壳置于阴凉处养护七天左右，在完全固化后修整、打磨即为成品。
例2，负荷试验表明：用上述配方和制造方法所制得的厚度为4毫米的常用规格模壳具有350公斤/米2的承载能力。由于本模壳是一次性模壳，故不存在拆模时的拆模承载力的问题，4毫米厚的模壳有350公斤/米2的垂向承载力，已经足可承载通常施工中的负荷。在特大施工负荷的情况下，本模壳也不必增加厚度，而仅需加设临时支撑件即可。图13是本模壳在超大负荷时的施工示意图，在模壳22的顶板内壁面设置一个平面形辅助支承板23，辅助支承板下表面设有四组成对称分布的凸棱列，每个斜向支撑杆25的一端嵌接在凸棱列25的槽中，其另一端与垂向支承杆26上的凸缘27联接，构成多杆支承结构，以减小模壳受力时的跨度，增加承载能力。
本发明模壳的主要优点是：①本模壳是一次性模壳，消除了因拆模而造成的时间损失；②本模壳的重量仅为一次性水泥模壳的1/6-1/8折合建筑面积约为15公斤/米2)，具有安全、节省投资和便于施工的优点；③本模壳的模具结构简单，价格仅为PVC模壳模具价格的1-2％，故而可依工程之需要提供各种大小、形状、承载力的模壳，满足当代建筑的新颖创意和多样化的需要；④尽管弯曲应力与跨度的平方成正比，跨中挠度与跨度的四次方成正比，在跨度大、承载大的情况下也不必增加模壳厚度，只需采取辅助支撑件即可将跨度缩小一半以下，故可节省成本；而辅助支撑件因不直接接触混凝土，其装、拆均十分方便；⑤本模壳强度较高，防火性能好、外观呈乳白色、可节省饰面施工。