造園材料在現(xiàn)代庭院中的創(chuàng)新應(yīng)用

黃月州，韋宇欣（通訊作者）

（天津工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)學(xué)院，天津 300387）

一、緒論

（一）研究背景

根據(jù)《中國(guó)建筑裝飾行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要》，大宅、別墅裝修的規(guī)模潛力巨大。2016年我國(guó)大宅、別墅裝修市場(chǎng)規(guī)模近470億元，到2018年，將突破510億元，大宅、別墅裝修行業(yè)增長(zhǎng)潛力巨大。由于客戶群體的特殊性與相對(duì)穩(wěn)定性，使大宅、別墅裝修欲求受樓市波動(dòng)影響較小，效益空間較大且具有持續(xù)性，成為裝修領(lǐng)域的增長(zhǎng)熱點(diǎn)。

石材是園林行業(yè)中最重要的材料之一，尤其是在中國(guó)的園林行業(yè)中。石材在功能性和藝術(shù)性上都有著出色的表現(xiàn)。隨著人們生活水平的不斷提升，越來(lái)越多的人群需要建造并完善自己的私家庭院。然而庭院的設(shè)計(jì)和建造速度卻不太能滿足消費(fèi)群體日益增長(zhǎng)的需求，因此這方面有很大的市場(chǎng)空缺。傳統(tǒng)的天然石材有其優(yōu)點(diǎn)，譬如色彩紋樣自然，但也有弊端，如成本高、加工周期長(zhǎng)、重量大且不易運(yùn)輸，還無(wú)法做到無(wú)縫拼接，因此急需一種新型材料來(lái)彌補(bǔ)部分不足。

新型造園材料美觀、實(shí)用且具有良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，在砌筑圍墻、石材與木材或鐵藝的連接件，以及異型石材等方面都可以發(fā)揮巨大的作用，可以簡(jiǎn)單快捷地批量化生產(chǎn)，從而提高生產(chǎn)效率并降低成本，兼具一定的環(huán)保價(jià)值。但當(dāng)前由于國(guó)內(nèi)新型造園材料的使用率較低，研發(fā)水平還比較初級(jí)，產(chǎn)品更是少之又少，因此在庭院中的應(yīng)用還有著很大的發(fā)展空間。

（二）研究意義

在庭院項(xiàng)目使用新型造園材料契合人們的消費(fèi)理念和審美需求，在資源節(jié)約、成本控制、性能指標(biāo)、工藝特點(diǎn)和技術(shù)升級(jí)方面都有著很大的提升空間，相對(duì)于傳統(tǒng)天然石而言，新型造園材料可以快速提升私家庭院的建造速度并降低制造成本，可以創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

新型造園材料制品可以一次制成陰模，根據(jù)需求進(jìn)行定制，充分代替碎拼石的造型需求，肌理變化豐富，可以實(shí)現(xiàn)多種效果，而且經(jīng)過(guò)這次改良，制作模型的模具由傳統(tǒng)的硅膠模型改為金屬模具，耐用性得到很大的提升。

（三）國(guó)內(nèi)外研究趨勢(shì)

鑄石材料最早是由法國(guó)的卡爾卡松設(shè)計(jì)制作并運(yùn)用在中世紀(jì)的防御性工事中，如今鑄石材料是天然切割石材最為優(yōu)質(zhì)的替代品。根據(jù)國(guó)際鑄石協(xié)會(huì)（CAST STONE INSTITUTE）的資料來(lái)看，鑄石體現(xiàn)了很多優(yōu)于切割石材的優(yōu)勢(shì)?？梢酝ㄟ^(guò)鋼來(lái)進(jìn)行整體加固，并且通過(guò)骨料或者礦物氧化物進(jìn)行精準(zhǔn)著色。由于制作過(guò)程受到嚴(yán)格控制，所以強(qiáng)度和風(fēng)化質(zhì)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于天然石材。而且可以進(jìn)行批量生產(chǎn)和制作，在經(jīng)濟(jì)性上也有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

鑄石也被定義為一種精致的建筑混凝土單元，用于符合ASTN C1346標(biāo)準(zhǔn)的砌塊應(yīng)用，作為自然切割石材的替代品。鑄石由白色或者灰色水泥、人工沙或者天然砂混合挑選好的天然礫石和礦物顏料制作而成，可以達(dá)到天然石材所能達(dá)到的顏色和外觀，同時(shí)在持久物理性上也高于天然石材。是天然石灰石、褐砂石、砂巖、青石、花崗巖、板巖、基石、石灰華等天然石材的絕佳替代品。

目前，只有中建裝飾集團(tuán)“墻面弧形復(fù)合石材背栓式連接結(jié)構(gòu)”獲國(guó)家實(shí)用新型專利。該專利僅針對(duì)墻面進(jìn)行了一些改造，并沒(méi)有針對(duì)庭院的一些專利。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)用的比較多的新型造園材料主要有鋁蜂窩材料、大理石復(fù)合材料、透光復(fù)合石頭材料，除了透光復(fù)合石材料外都有著硬度大、重量輕、抗污染、安裝方便以及可塑性強(qiáng)、能夠批量生產(chǎn)等方面的優(yōu)點(diǎn)，而透光復(fù)合材料有著一般材料不具有的透光性能，但是成本和安裝方面要求也更高。在歐美和日本等國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)有了新型BOMANITEEXPOSE聚合物混凝土仿芝麻白石材等新型材料，而且在園林設(shè)計(jì)和城市道路中有著大量的應(yīng)用。

BOMNITE-EXPOSE系統(tǒng)全名為Bomanite Exposed Aggregate Systems，是Bomanite公司研制出的一種復(fù)合石材料制作系統(tǒng)。將用戶所需要的耐用性和美感相結(jié)合，將復(fù)古裝飾石材料帶回行業(yè)前沿。

二、新型造園材料現(xiàn)狀分析

在分析制作這種新型造園材料之前，我們通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)網(wǎng)站獲取資料，同時(shí)也深入工廠，獲得了大量一手資料，對(duì)這種鑄石產(chǎn)品建立了規(guī)律且系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)我們的理論研究工作的展開。當(dāng)下的鑄石材料主要采用優(yōu)質(zhì)的細(xì)集料和粗集料作為主要成分。正因?yàn)楦呙芏鹊募鲜褂茫硅T石表面產(chǎn)生了光滑且一致的紋理。

集料在壓力的作用下通過(guò)啟動(dòng)、電動(dòng)、搗固裝飾或者振動(dòng)固化裝置等程序形成模具，這其實(shí)就是自然沉積巖自然形成的方式，是一種人為控制的加速過(guò)程。以這種方式制作的產(chǎn)品被稱為搗干（VDT）鑄石。

在與工廠的深入交流與探討過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)階段鑄石生產(chǎn)過(guò)程中還可以進(jìn)行改進(jìn)的地方。

第一點(diǎn)是集料的材質(zhì)。過(guò)去的集料由于需要搗干工序，所以對(duì)吸水性和強(qiáng)度有著硬性的要求。隨著最新的商業(yè)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果，使用整體防水摻和料之后比使用引氣劑對(duì)提高搗干鑄石的壓實(shí)度更加地有效，可以降低40%的吸水率和提高20%的強(qiáng)度，使耐久性得到極大提升，同時(shí)對(duì)于集料也有著更大的選擇范圍。

第二點(diǎn)是得益于計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展，使得完成原型模型之后可以通過(guò)計(jì)算機(jī)CAD軟件進(jìn)行切片，通過(guò)金屬粉末熔化制作初坯，然后再整形進(jìn)行金屬模具的制作。比傳統(tǒng)的模具更加地耐用，精度也更高。

三、新型造園材料制作方式

新型造園材料是由傳統(tǒng)鑄石制作工藝改制而成。以硫鋁酸鹽水泥為膠凝材料和天然石材渣、石屑、河沙和豆石作為原材料，經(jīng)由模具和GRC材料制成，基本解決了水泥制品龜裂的問(wèn)題。新型造園材料可以利用模板制成整體造型，減少?gòu)U料的產(chǎn)生，能盡快投入市場(chǎng)起到一定的環(huán)保作用。

四、新型造園材料與傳統(tǒng)石材對(duì)比評(píng)析

（一）新型造園材料與傳統(tǒng)石材制作方式的對(duì)比評(píng)析

傳統(tǒng)的制作方法與手工雕塑藝人制作過(guò)程相同，每一塊都從零開始慢慢地雕鑿，這種生產(chǎn)方法不僅浪費(fèi)了大量的原材料，而且因?yàn)閺?fù)雜的流程，往往需要施工人員和設(shè)計(jì)師兩人在場(chǎng)才可以進(jìn)行，人力成本極其高昂，也使得很多對(duì)此有需求的用戶因?yàn)槠涓甙旱膬r(jià)格而望而卻步。而且這種制作方法還有周期過(guò)長(zhǎng)、不易更改等弊端。

新型造園材料制作方式和制藥產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)方式很相似，都是先制作好第一個(gè)原型的案例，然后就可以進(jìn)入批量化的生產(chǎn)制造拼裝，有著可以批量化生產(chǎn)、造型可定制、拼裝過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可以很好地填補(bǔ)傳統(tǒng)石材有缺陷的方面。

（二）新型造園材料與傳統(tǒng)石材制作原料利用率對(duì)比評(píng)析

傳統(tǒng)石材在制作過(guò)程中需要利用工具在原料上進(jìn)行復(fù)雜的雕鑿過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的石材廢料，對(duì)于原材料的利用率低。新型造園材料可以與設(shè)計(jì)圖紙完全一致，在拼裝完成后可以做到完全吻合，完全不存在邊角料浪費(fèi)情況。

新型造園原材料來(lái)自于天然石材的殘留物，如石渣、石屑、河砂、豆石等，這些石材料都是傳統(tǒng)制作工藝中無(wú)法雕鑿的廢料或者是在傳統(tǒng)制作工藝中產(chǎn)生的邊角料，可以說(shuō)是一種對(duì)資源的重復(fù)利用，完全符合現(xiàn)在綠色生產(chǎn)的要求，遵循可持續(xù)發(fā)展的原理，在環(huán)保上也有一定的價(jià)值。

（三）新型造園材料與傳統(tǒng)石材制作中人力成本的對(duì)比

新型造園材料在翻模批量化制作的成品中，整個(gè)拼裝過(guò)程不需要工匠和設(shè)計(jì)師的參與，客戶在圖紙的說(shuō)明下完全就可以自己拼裝，需要制作流程的時(shí)間很短，節(jié)省了大量的人力和時(shí)間成本。

大量節(jié)約成本后低廉的價(jià)格可以吸引大量的因?yàn)閮r(jià)格而卻步的隱形用戶群體，從而擴(kuò)大市場(chǎng)，創(chuàng)造出一定的市場(chǎng)價(jià)值。

五、新型造園材料現(xiàn)有設(shè)計(jì)成果與制作工藝

（一）新型造園材料異形鋪裝與制作工藝

在造園過(guò)程中有著大量的異性石材鋪裝需求，新型造園材料首先需要做出來(lái)一個(gè)模型作為制作模具的原型，然后根據(jù)原型的模型在計(jì)算機(jī)軟件上對(duì)其三維圖形進(jìn)行切片得到激光平面的輪廓信息，在基底材料上預(yù)先鍍上一層金屬粉末混合物作為過(guò)渡，然后在上述過(guò)渡層上預(yù)制一層模具材料金屬粉末，采用聚焦成微小光斑的激光束對(duì)上述金屬粉末進(jìn)行掃描，使金屬粉末熔化或部分熔化從而形成一層，在上述成型的層上多次重復(fù)上述預(yù)制和掃描過(guò)程，直至在過(guò)渡層上形成微形金屬模具初坯，然后去除基底材料得到金屬模具初坯，最后再對(duì)初坯進(jìn)行整形，最終得到金屬模具。在生產(chǎn)的過(guò)程中，會(huì)把原先的模型分解，制作成若干小部件，再根據(jù)客戶的需求把相應(yīng)的部件進(jìn)行組合，制作出成品。這種制作模式和過(guò)程有著節(jié)約人力成本降低市場(chǎng)價(jià)格、原料利用率高保護(hù)環(huán)境、方便裝配運(yùn)輸、可定制化設(shè)計(jì)等等優(yōu)點(diǎn)。

（二）新型造園材料異形水景石材設(shè)計(jì)與制作

水景的制作過(guò)程中，有長(zhǎng)方體邊框4塊以及若干特殊形狀邊框若干，由于特殊邊框長(zhǎng)度形狀各異，每個(gè)都需要手工雕鑿，但是如果使用新型造園材料便可以直接翻模塑形，批量化制作和生產(chǎn)，極大地簡(jiǎn)化了制作與拼裝過(guò)程中的復(fù)雜步驟，很大程度上節(jié)約了時(shí)間和人力成本。

新型造園材料可以使整個(gè)景觀造園中模塊化的制作工序變得可行且簡(jiǎn)單，使用新型造園材料制作整個(gè)水景，可以任意地拼接和組合材料，可以增加定制好的石材數(shù)量擴(kuò)大水景池的面積，或者是減少石材的數(shù)量以縮小面積。使用不同的組合方式可以創(chuàng)造出不同的形狀，具有極強(qiáng)的可塑性，可以滿足客戶的定制化需求。

六、結(jié)論

石材是人類歷史上最重要的制作材料之一，石材改變了人們對(duì)于建筑和制作工藝的看法，在幾千年的發(fā)展中，工藝不斷得到提升和完善，在制作的過(guò)程中也產(chǎn)生了多種高級(jí)的制作工藝，但是同時(shí)也消耗了大量的高級(jí)勞動(dòng)力?，F(xiàn)在新型造園材料是一種集模塊化、參數(shù)化、機(jī)械化、自動(dòng)化等等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的制作方式，相比傳統(tǒng)的方式在利用率和制作效率上有著無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。站在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的立場(chǎng)上，設(shè)計(jì)師對(duì)傳統(tǒng)石材制作工藝的研究和美學(xué)的發(fā)展并不會(huì)停滯，工藝的發(fā)展與美學(xué)的發(fā)展是相輔相成的。利用新型造園材料開拓新的市場(chǎng)、發(fā)掘新的工藝的同時(shí)，市場(chǎng)的潛力被發(fā)掘，產(chǎn)生了大量的需求。正因?yàn)樾枨蟮漠a(chǎn)生，供給方才會(huì)有著更多的資源去進(jìn)行工藝和美學(xué)的研究。

當(dāng)下，石制產(chǎn)品在景觀造園中的地位是非常重要而且仍在不斷發(fā)展中，學(xué)者應(yīng)該更多地從多種角度去進(jìn)行嘗試，獲取更多的靈感。