仿古建筑復(fù)合墻體陶土磚清水墻施工技術(shù)研究與應(yīng)用

徐瑞卿

0 引言

陶土磚清水磚墻利用本身質(zhì)地和色彩達(dá)到裝飾效果，集維護(hù)和裝飾為一體，有效減少裝修材料，達(dá)到消除裝修質(zhì)量通病、節(jié)能降耗的目的，符合國(guó)家綠色環(huán)保理念，陶土磚具有抗凍融、抗光污染、耐風(fēng)化、耐腐蝕性等特性，同時(shí)能夠體現(xiàn)美麗的建筑色彩和濃厚的傳統(tǒng)建筑文化。在當(dāng)前建筑行業(yè)推崇節(jié)能環(huán)保及綠色施工的發(fā)展理念下，陶土磚清水墻的應(yīng)用越來越受到大眾的認(rèn)可，尤其是國(guó)內(nèi)外的高等學(xué)府，發(fā)展前景廣泛。但陶土磚清水磚墻對(duì)材料的規(guī)格尺寸要求極高，墻面平整度難以保證；施工工藝要求高，特別是灰縫控制難度大，難以保證灰縫順直、大小均勻，不確定的人為因素大；清水磚墻直接在保溫面層上鋪貼砌筑，粘接不牢固，安全風(fēng)險(xiǎn)大；清水磚墻，后期受潮容易出現(xiàn)泛堿現(xiàn)象，影響后期外立面效果等技術(shù)難題，制約其在建筑市場(chǎng)推廣應(yīng)用。本項(xiàng)目通過工程實(shí)踐，提出新型構(gòu)件式陶土磚清水墻系統(tǒng)應(yīng)用，將清水磚外裝飾墻與外隔墻進(jìn)行可靠連接，增加了裝飾墻體穩(wěn)定性，引進(jìn)“BIM 技術(shù)+BIM5D+智慧工地”等很好地解決了上述技術(shù)難題。總的來說，既能確保施工安全可靠、方便快捷，又能達(dá)到縮短工期、節(jié)省施工成本及節(jié)能環(huán)保的目的。

1 工程概況

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江北新校區(qū)一期三標(biāo)段工程位于南京市江北新區(qū)內(nèi)，由行政樓及會(huì)議中心、體育館、學(xué)生公寓、體育場(chǎng)看臺(tái)、校醫(yī)院及校門組成，局部設(shè)地下室，地上最高6 層，總建筑面積179 416.79m，其中地上建筑面積168 849.91m，主要結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，創(chuàng)優(yōu)目標(biāo)為江蘇省“揚(yáng)子杯”，為了體現(xiàn)學(xué)府文化的底蘊(yùn)，以及學(xué)院整體“莊重、樸素”的風(fēng)格，校醫(yī)院外圍墻體參照防古做法外立面采用陶土磚清水墻作為外裝飾面。具體做法為：（1）120mm×240mm×55mm 陶土磚砌筑（插筋灌漿）；（2）6mm 厚抗裂砂漿抹面，耐堿玻纖網(wǎng)格布兩層；（3）外貼50mm 石墨復(fù)合保溫板；（4）4mm厚外墻保溫專用粘結(jié)劑；（5）8mm 厚聚合物水泥防水砂漿；（6）15mm 厚1∶3 水泥砂漿找平層；（7）刷界面處理劑一道；（8）基層墻體。校醫(yī)院整體效果如圖1 所示。

圖1 校醫(yī)院整體效果圖

2 仿古建筑復(fù)合墻體陶土磚清水墻施工技術(shù)研究

2.1 基于BIM 技術(shù)的清水墻圖紙深化、磚砌體三維排布及施工模擬技術(shù)

采用BIM 技術(shù)進(jìn)行清水墻圖紙深化設(shè)計(jì)，將初始設(shè)計(jì)的240mm 厚實(shí)心陶土磚墻優(yōu)化成120mm 厚空心陶土磚半磚墻，減少墻體自重，節(jié)省材料成本；利用BIM 技術(shù)建立完整的清水墻BIM 三維模型，對(duì)陶土磚清水墻進(jìn)行砌體排布及三維模塊布置，實(shí)現(xiàn)墻面對(duì)縫美觀；利用BIM 技術(shù)模型統(tǒng)計(jì)功能，統(tǒng)計(jì)出每面墻體所需陶土磚規(guī)格及數(shù)量，由廠家統(tǒng)一加工制作，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，直接砌筑，避免工人現(xiàn)場(chǎng)切割，提高了施工效率及材料利用率，優(yōu)化了施工環(huán)境；利用BIM 三維模型，根據(jù)施工工序，制作三維動(dòng)畫，進(jìn)行施工模擬，用于指導(dǎo)施工，方便技術(shù)交底、質(zhì)量驗(yàn)收及管理，該技術(shù)應(yīng)用一方面能夠提高工作效率，有效控制砌筑施工質(zhì)量，另一方面能夠達(dá)到陶土磚清水墻外飾面美觀協(xié)調(diào)、墻面對(duì)縫及合理分隔的效果。

2.2 新型構(gòu)件式陶土磚清水墻系統(tǒng)施工技術(shù)

陶土磚清水墻半磚墻相比于全磚墻自承重、自穩(wěn)定性較差，為了進(jìn)一步加強(qiáng)墻體自穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)安全性，橫向方面設(shè)置混凝土挑耳，將清水墻進(jìn)行分段砌筑，通過減少墻體高度，進(jìn)而減少自重，優(yōu)化受力（校醫(yī)院一層層高5.4m，設(shè)置兩道砼挑耳，一道挑耳位于一層窗戶頂部，另一道位于窗戶中間位置，將清水磚墻分三段砌筑，高度分別為1.7m、2m、1.2m；二、三層層高4.5m，設(shè)置兩道砼挑耳，一道挑耳位于一層窗戶頂部位置，另一道位于窗戶底部，將清水磚墻分三段砌筑，高度分別為0.8m、2.7m、0.6m），通過設(shè)置水平方向鋼筋網(wǎng)格梯子筋（轉(zhuǎn)角方向，創(chuàng)新采用“L 型”鋼筋網(wǎng)格梯子筋），豎直方向環(huán)氧涂層鋼筋插筋，以及清水墻與外墻之間設(shè)有拉結(jié)筋或錨筋，將裝飾清水墻與外墻構(gòu)造柱可靠連接成一個(gè)構(gòu)件式整體，使外隔墻（含保溫層）與清水墻為穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)，有效防止清水磚在施工過程中倒塌甚至是在后期脫落，較采用龍骨式清水墻，施工便捷高效，節(jié)省成本，縮短工期。

2.3 陶土磚清水墻泛堿預(yù)防及治理技術(shù)

從砌筑材料質(zhì)量問題、使用過程中化學(xué)反應(yīng)、周圍環(huán)境及陶土磚性能等幾個(gè)方面分析陶土磚墻泛堿原因，以此采取針對(duì)性的合理的預(yù)防及治理措施，如陶土磚墻砌筑過程中應(yīng)采用含堿量較低的水泥預(yù)拌砂漿進(jìn)行砌筑，同時(shí)砌筑砂漿中摻入搞堿劑，勾縫采用憎水型勾縫材料，防止水分侵入，增強(qiáng)外墻抗風(fēng)化能力，減少或避免陶土磚墻泛堿現(xiàn)象發(fā)生，節(jié)省了后期清水墻泛堿修復(fù)成本，確保建筑立面外形美觀，建筑結(jié)構(gòu)更為有效運(yùn)行。

2.4 基于“BIM5D+智慧建造”的項(xiàng)目管理技術(shù)

通過BIM 模型，提煉清水磚墻信息，形成二維碼，張貼于施工現(xiàn)場(chǎng)，方便技術(shù)交底、質(zhì)量驗(yàn)收及管理，指導(dǎo)施工；通過廣聯(lián)達(dá)BIM5D 技術(shù)為項(xiàng)目的質(zhì)量、進(jìn)度、技術(shù)、成本管控等提供高精度模型與精確數(shù)據(jù)，協(xié)助項(xiàng)目人員實(shí)施精細(xì)化管理；通過無人機(jī)技術(shù)、VR 技術(shù)、虛擬漫游技術(shù)等加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全、質(zhì)量巡檢，發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)整改，進(jìn)而提高施工現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化管理水平，實(shí)現(xiàn)智慧建造。

3 施工工藝及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

磚清水墻工工工藝流程如圖2 所示。

圖2 陶土磚清水墻施工工藝流程圖

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 圖紙深化設(shè)計(jì)

根據(jù)陶土磚規(guī)格型號(hào)，出具深化設(shè)計(jì)圖，明確構(gòu)造柱位置（窗兩側(cè)、轉(zhuǎn)角墻、T 型墻應(yīng)設(shè)盡設(shè)）、挑耳位置、水平方向鋼筋網(wǎng)片拉結(jié)間距、陶土磚裝飾墻與外隔墻連接方式及陶土磚墻灰縫及位置等，需經(jīng)過設(shè)計(jì)院受力計(jì)算分析，確保結(jié)構(gòu)安全可靠，方可實(shí)施。

3.2.2 BIM 建模

根據(jù)清水墻深化圖紙，利用REVIT 建模軟件建立結(jié)構(gòu)三維模型，模型必須全面準(zhǔn)確反映圖紙信息，精確反映構(gòu)造柱、挑耳及外窗的定位及尺寸。三維砌體排布中，水平及垂直灰縫均按10mm 控制；磚塊排布時(shí)嚴(yán)控墻體對(duì)縫，磚塊之間要搭接，上下皮磚垂直縫務(wù)必錯(cuò)開；盡量使用整磚砌筑，減少磚塊切割加工，減少磚塊浪費(fèi)，提高磚塊利用率，不得出現(xiàn)小磚，整體排磚圖力求整齊、美觀、有規(guī)律。以此對(duì)每面墻體進(jìn)行清水磚排磚，生成排磚圖。

3.2.3 施工前期準(zhǔn)備

編制專項(xiàng)技術(shù)方案，組織專家論證，執(zhí)行審批流程，完成方案交底及安全技術(shù)交底工作；建立清水磚墻實(shí)體樣板，進(jìn)行各方聯(lián)合驗(yàn)收；完成上道工序保溫工程相關(guān)檢測(cè)及隱蔽驗(yàn)收工作。

3.2.4 測(cè)量放線

重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)控制線設(shè)置，水平控制線每層1 條，豎向控制線南北立面各2 條，東西立面各1 條；并根據(jù)深化圖紙及三維排磚圖將清水墻位置、水平拉結(jié)筋位置、豎向插筋位置逐一放線到工程實(shí)體上，并用紅油漆標(biāo)識(shí)。

3.2.5 插筋、拉結(jié)筋植筋

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線位置，在構(gòu)造柱處沿墻高每500mm 植入2φ8 水平拉結(jié)筋，長(zhǎng)度250mm，在樓層清水墻位置線及挑耳處植入φ12 豎向插筋，長(zhǎng)度600mm，拉結(jié)筋及插筋在植筋施工前應(yīng)確保表面干凈無銹蝕，水平拉結(jié)筋植筋深度為150mm，且入混凝土構(gòu)造柱深度不小于100mm，豎向插筋植筋深度為100mm。植筋工作完成后，24h 內(nèi)不擾動(dòng)，并按照規(guī)范進(jìn)行植筋拉拔試驗(yàn)。

3.2.6 清水磚砌筑、灌漿

（1）排磚撂底：砌筑伊始要參照BIM 排磚圖進(jìn)行，排磚必須周全考慮，控制灰縫寬度，注意門窗位置，核對(duì)門窗洞口等處是否符合磚的模數(shù)，必須使各皮磚的豎縫相互錯(cuò)開，經(jīng)試排合格，方可開展后續(xù)施工。

（2）砌筑：采用“三一”砌磚法，鋪灰時(shí)一次鋪灰長(zhǎng)度常規(guī)天氣不宜過750mm，夏季氣溫高不宜超過500mm。轉(zhuǎn)角處和交接處應(yīng)同時(shí)砌筑；砌筑中要對(duì)清水磚材料進(jìn)行選擇，有缺陷的不得使用，整齊、美觀的面要砌在外面；嚴(yán)格控制砌筑高度、灰縫寬度及砂漿飽滿度，避免出現(xiàn)通縫、瞎縫；特別注意，豎向插筋處陶土磚將對(duì)應(yīng)的孔洞穿過插筋后砌筑，且對(duì)于豎向插筋穿過的陶土磚孔洞應(yīng)用砌筑砂漿將其填充密實(shí)。

（3）焊筋成網(wǎng)：為了加強(qiáng)清水磚裝飾墻的整體穩(wěn)定性，每砌筑八皮清水磚設(shè)置水平網(wǎng)格梯子筋，并將其與豎向插筋、水平拉結(jié)筋點(diǎn)焊拉結(jié)成網(wǎng)，形成穩(wěn)定體系，網(wǎng)格梯子筋為內(nèi)外兩邊為φ8 的鋼筋，中間為φ6 的鋼筋S 型設(shè)置，分別于內(nèi)外兩排鋼筋點(diǎn)焊，寬度為80mm，長(zhǎng)度可根據(jù)墻身長(zhǎng)度自行設(shè)置，轉(zhuǎn)角墻位置采用“L 型”網(wǎng)格梯子筋，“L 型”梯子筋各邊長(zhǎng)度不宜小于500mm，嚴(yán)禁在轉(zhuǎn)角部位進(jìn)行網(wǎng)格梯子筋搭接。

（4）頂部收口：當(dāng)砌筑至頂部最后幾皮磚時(shí)，應(yīng)先用一段插筋將下段插筋及墻體頂部挑檐下部植筋可靠焊接，然后對(duì)穿入插筋的陶土磚孔洞進(jìn)行灌漿處理，等灌漿完成后再進(jìn)行頂部墻體收口。收口時(shí)需要對(duì)陶土磚進(jìn)行開槽處理，寬度20mm左右，方便鋼筋通過槽口置于陶土磚孔洞內(nèi)，正常砌筑。

3.2.7 清縫、勾縫

清水墻勾縫應(yīng)隨砌隨勾，每天砌筑完成后，應(yīng)統(tǒng)一進(jìn)行勾縫，勾縫前要做好墻面清理，勾縫應(yīng)采用成品干粉憎水性勾縫材料，同時(shí)采用定制勾縫工具，勾深縫，勾縫深度宜為8mm，成型灰縫密實(shí)，防止水分侵蝕，增強(qiáng)墻體抗風(fēng)化能力，勾縫時(shí)不得污染墻面，勾縫完成后對(duì)墻面重新進(jìn)行清理。

3.2.8 成品保護(hù)

清水墻砌筑時(shí)，應(yīng)隨砌隨勾縫清理，保證墻面不被砌筑砂漿所污染。

4 質(zhì)量控制

4.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

陶土磚清水墻砌筑應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《砌體結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50203-2015）、《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB50210-2018）的有關(guān)規(guī)定。

（1）清水磚和砂漿的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

（2）清水磚砌體灰縫砂漿應(yīng)密實(shí)飽滿，飽滿度不得低于80%。

（3）清水磚砌體的轉(zhuǎn)角處應(yīng)同時(shí)砌筑，不得留直槎。

（4）清水磚砌體組砌應(yīng)上、下錯(cuò)縫，無通縫。

（5）清水磚砌體的灰縫應(yīng)橫平豎直，厚薄均勻，宜為10mm。

（6）清水磚砌體尺寸、位置的允許偏差及檢驗(yàn)應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。

4.2 質(zhì)量保證措施

（1）在清水墻BIM 三維建模墻體排布過程中應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)原則進(jìn)行布置，使得清水墻體整體布置安全、美觀。

（2）高度重視材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收工作，對(duì)于尺寸偏差大、缺棱掉角、有色差、有扭曲的陶土磚，嚴(yán)禁用于墻體砌筑。

（3）為保證清水磚裝飾墻與外隔墻可靠連接，水平拉結(jié)筋及豎向插筋植筋時(shí)應(yīng)深入到混凝土結(jié)構(gòu)層，且深度不小于100mm，植筋完成后要進(jìn)行拉拔檢測(cè)。

（4）在施工現(xiàn)場(chǎng)，將BIM 排磚圖或生成導(dǎo)出二維碼直接張貼在需要砌筑的位置，要求工人嚴(yán)格按照BIM 排磚圖進(jìn)行施工，驗(yàn)收時(shí)也按BIM 排磚圖進(jìn)行驗(yàn)收。

（5）砌筑過程中雙面掛線，嚴(yán)格控制墻體的垂直度及平整度，用靠尺及塞尺隨砌隨靠，確保誤差在允許范圍內(nèi)，同時(shí)還要嚴(yán)格控制灰縫寬度及平直度，嚴(yán)禁出現(xiàn)瞎縫、通縫等。

5 安全及環(huán)保措施

（1）建立安全檢查小組，現(xiàn)場(chǎng)指定專職安全員負(fù)責(zé)陶土磚清水墻施工過程的安全檢查。

（2）本工程清水墻施工需要借助外腳手架，需要對(duì)外腳手架進(jìn)行加固處理，并定期檢查外腳手架安全情況，確保牢固，防止坍塌傷人，架上操作需要注意腳下，防止跌落，上部陶土磚砌筑施工過程中，下部所有腳手架嚴(yán)禁站人施工。

（3）現(xiàn)場(chǎng)做到工完料凈場(chǎng)地清，不同材料、構(gòu)件分類堆放，標(biāo)識(shí)清晰。

（4）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置陶土磚加工房，對(duì)于切割的磚塊，在加工房統(tǒng)一進(jìn)行，確?，F(xiàn)場(chǎng)整潔，廢料集中堆放，粉塵類環(huán)境污染在可控范圍。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

本工程共計(jì)陶土磚清水墻面積約1 600m，120mm 厚清水墻相比240mm 厚清水墻能夠減少約98 500 塊陶土磚，市場(chǎng)價(jià)240mm×120mm×55mm，陶土磚價(jià)格約3～4 元/塊，總計(jì)能節(jié)約砌筑成本295 500～394 000 元；構(gòu)件式陶土磚清水墻系統(tǒng)施工相比于龍骨式陶土磚清水墻系統(tǒng)施工，節(jié)省了主次龍骨的材料量，節(jié)約面本164 000 元；陶土磚清水墻泛堿預(yù)防及治理技術(shù)應(yīng)用，能夠極大減少后續(xù)墻面泛堿現(xiàn)象發(fā)生，能夠減少后期維護(hù)修補(bǔ)工作，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用；“BIM 技術(shù)+BIM5D+智慧建造”應(yīng)用，加強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化管理，避免了現(xiàn)場(chǎng)材料浪費(fèi)、返工整改等，減少了現(xiàn)場(chǎng)管理成本，隱形地提升了工程經(jīng)濟(jì)效益。

6.2 社會(huì)效益

工程實(shí)踐中，對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，已申報(bào)發(fā)明專利1項(xiàng)《一種防古建筑陶土磚清水墻施工方法》已受理；實(shí)用新型專利3 項(xiàng)《一種防古建筑陶土磚清水墻與外隔墻連接構(gòu)造》《一種多功能清水墻勾縫工具》《一種可調(diào)節(jié)清水墻用的灰縫齒》，均已授權(quán)。該項(xiàng)技術(shù)操作簡(jiǎn)便、安全可靠，不但可以有效地確保工程質(zhì)量，提高陶土磚清水墻施工效率，縮短項(xiàng)目工期，減少項(xiàng)目成本，而且符合當(dāng)前建筑行業(yè)節(jié)能環(huán)保及綠色施工的發(fā)展理念，具有重大的社會(huì)效益。

7 結(jié)論

本文重點(diǎn)闡述了基于BIM 技術(shù)的清水墻圖紙深化，施工模擬、新型構(gòu)件式陶土磚清水墻系統(tǒng)、清水墻泛堿預(yù)防及治理、基于“BIM5D+智慧建造”的項(xiàng)目管理技術(shù)研究和清水墻施工工藝及操作要點(diǎn)，通過工程實(shí)際應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)具有安全可靠、簡(jiǎn)捷高效、縮減成本、節(jié)約工期、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著，值得在類似仿古建筑陶土磚清水磚墻項(xiàng)目上大力推廣應(yīng)用。