裝配式立體水墨藝術(shù)陶瓷綠色施工安裝方法

周孝臣 李衛(wèi)鋒 劉紅星 韓成高

1 裝配式立體藝術(shù)陶瓷組件簡(jiǎn)介

裝配式立體水墨藝術(shù)陶瓷組件造型美觀，可依照不同的應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)深化不同的圖案及色調(diào)搭配，適用于大空間墻面藝術(shù)場(chǎng)景展示。立體水墨藝術(shù)陶瓷材料環(huán)保綠色，有創(chuàng)新藝術(shù)陶瓷立體造型制程，瓷胎中空質(zhì)量輕盈牢固、表面光潔，具有物理性能穩(wěn)定、吸水不掉色變形、耐酸堿及抗腐蝕能力強(qiáng)、色彩穩(wěn)固、易清潔不褪色等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代裝飾裝修工程中應(yīng)用范圍廣泛，因施工難度大，質(zhì)量要求高，多用于重要公共建筑內(nèi)部藝術(shù)展示布置。

2 立體藝術(shù)陶瓷組件應(yīng)用實(shí)例

深圳市中醫(yī)院光明院區(qū)一期項(xiàng)目是目前國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的中醫(yī)院。該項(xiàng)目在門診大廳立面墻壁上設(shè)計(jì)了裝配式立體水墨藝術(shù)陶瓷畫，連續(xù)展示面積650 m2，通過48 種色調(diào)的立體水墨藝術(shù)陶瓷組件設(shè)計(jì)搭配，構(gòu)造山巒疊嶂，利用不同色調(diào)濃淡變化的藝術(shù)陶瓷組件，展現(xiàn)多層渲染、遠(yuǎn)山近嶺的水墨墨韻層次視覺效果展示了江山如此多嬌的壯美藝術(shù)形象（圖1）。

圖1 建筑外墻抹灰施工工序流程（來源：作者自攝）

3 裝配式藝術(shù)陶瓷組件深化設(shè)計(jì)及施工方法

門診大廳墻面立體水墨藝術(shù)陶瓷施工面積650 m2，依照原設(shè)計(jì)方案，每塊藝術(shù)陶瓷組件面積約0.0051 m2，單塊組件重量約50 g，需要127500塊陶瓷組件現(xiàn)場(chǎng)安裝，陶瓷組件分為A、B 兩種造型，48 種色調(diào)組成，方便緊密契合施工安裝。陶瓷組件之間的拼接縫隙質(zhì)量要求為 1 mm［1］。經(jīng)測(cè)算，650 m2的陶瓷組件重量達(dá)到了6375 kg。為了牢固安裝陶瓷組件，需要使用25 kg/m2的鋼龍骨做基層骨架，鋼材用量約16250 kg。龍骨表面鋪設(shè)3 mm 厚鋁背板（雙面作氟碳噴涂防腐），每平方米重量為8.55 kg/m2，鋁板用量5558 kg。

但在650 m2面積上主要材料重量為28183 kg［2］。在650 m2面積上用人工逐一安裝48 個(gè)色調(diào)的127500 塊陶瓷組件方案不是最優(yōu)，背離了“四節(jié)一環(huán)?！钡木G色施工要求[3]。具體原因如下：第1，采用逐一安裝方式，陶瓷組件與硅酮結(jié)構(gòu)膠粘貼時(shí)，結(jié)構(gòu)膠沒有干燥前，在重力作用下在必然移動(dòng)流墜和錯(cuò)位，嚴(yán)重影響施工效率。且陶瓷組件滑墜讓拼接縫隙質(zhì)量控制失控，嚴(yán)重影響工期。第2，在安裝陶瓷組件時(shí)的工人之間的視覺誤差造成陶瓷組件色調(diào)使用錯(cuò)誤，將破壞立體水墨藝術(shù)陶瓷畫的整體效果。第3，逐一安裝陶瓷立體組件時(shí)，要等待結(jié)構(gòu)膠干燥達(dá)到粘接強(qiáng)度，因結(jié)構(gòu)膠沒有到達(dá)粘貼時(shí)間和強(qiáng)度，立體藝術(shù)陶瓷組件會(huì)因重力掉落，陶瓷組件破損率超過了6%，增加人力、材料設(shè)備額外支出成本。第4，逐一安裝方式工期需要68 d，人工費(fèi)用400 元/ 天/ 人，安裝成本320 元/m2。破損報(bào)廢補(bǔ)充面積40 m2。安裝人工費(fèi)用和材料報(bào)廢補(bǔ)充大幅度超出預(yù)算。

為解決上述難題，安裝作業(yè)工藝必須重塑，要采取下列措施：與藝術(shù)陶瓷組件生產(chǎn)供應(yīng)廠家對(duì)接，對(duì)組件重量和產(chǎn)品本身的優(yōu)化提出要求，目標(biāo)是立體藝術(shù)陶瓷組件重量從50 g/個(gè)，降低至20 ～25 g/個(gè)，組件背面與硅酮結(jié)構(gòu)膠粘貼結(jié)合部位做拉毛處理且在組件背面增大開孔面積，增大與結(jié)構(gòu)膠粘接摩擦面積。這樣可以將藝術(shù)陶瓷組件總重量從6375 kg 降低至3200 kg，僅為原設(shè)計(jì)重量的50%左右，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)約施工。

經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)并報(bào)設(shè)計(jì)單位批準(zhǔn)，在保證安裝質(zhì)量和使用壽命的前提下，確定了立體藝術(shù)陶瓷薄胎燒制工藝，成功將藝術(shù)陶瓷組件重量降低了48%，同時(shí)在陶瓷組件背面設(shè)置拉毛沖筋加強(qiáng)帶，增大摩擦粘接力同時(shí)增強(qiáng)了組件強(qiáng)度，同一種色調(diào)的藝術(shù)陶瓷一體燒制成型。

配套設(shè)計(jì)出一款能提高施工安裝效率的集成立體陶瓷組件不銹鋼安裝固定架，安裝固定架整體成矩形田字格形式，四個(gè)方向設(shè)計(jì)出可用不銹鋼平頭燕尾螺絲固定耳孔與鋁背板和剛龍骨鎖緊固定，用寬度20 mm 的不銹鋼帶90°多道交叉焊接牢固，加強(qiáng)藝術(shù)陶瓷組件的緊固，同時(shí)解決硅酮結(jié)構(gòu)膠沒有強(qiáng)度時(shí)陶瓷模塊的流墜脫落隱患。架子內(nèi)按照陶瓷組件安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，焊接可以伸進(jìn)陶瓷組件背面孔洞的不銹鋼掛鉤節(jié)點(diǎn)，增加陶瓷組件固定點(diǎn)，將需逐一粘接安裝的立體藝術(shù)陶瓷組件通過不銹鋼安裝固定架轉(zhuǎn)變成裝配式模組集成安裝，可一次將0.15 m2的立體藝術(shù)陶瓷組件固定安裝到位。伸進(jìn)陶瓷組件背面孔洞的不銹鋼固定鉤子與硅酮結(jié)構(gòu)膠結(jié)合固定，優(yōu)化改進(jìn)了安裝方式，增加了質(zhì)量保證系數(shù)。

采用先進(jìn)的建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)對(duì)650 m2立體藝術(shù)陶瓷水墨畫進(jìn)行排版設(shè)計(jì)，對(duì)水墨畫整體建模三維圖形，在軟件內(nèi)把650 m2的水墨畫面分割為130 個(gè)中型三維模塊并按安裝順序逐一編號(hào)，在130 個(gè)中型模塊下，再次按照0.15 m2面積組成小型模塊，每個(gè)小型模塊包含33 ～34個(gè)藝術(shù)陶瓷單件，編號(hào)并注明安裝位置，指導(dǎo)安裝施工。把立體藝術(shù)陶瓷組件在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)排版與BIM 建模效果圖［4］對(duì)比合格（圖2），按分割模塊順序?qū)?shí)物裝箱，在箱子外部張貼該箱藝術(shù)陶瓷立體模塊在總圖的安裝位置二維碼及順序編號(hào)，發(fā)貨至項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)。提前在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)清理出模組預(yù)拼裝場(chǎng)地，在地面鋪上保護(hù)膜保護(hù)陶瓷表面光澤度不受損刮花。

圖2 立體藝術(shù)陶瓷組件在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)排版（來源：作者自攝）

待藝術(shù)陶瓷模組進(jìn)場(chǎng)后按照總安裝圖及編號(hào)順序，開箱預(yù)拼裝，按照從下往上、從左至右安裝的順序，分區(qū)域順序擺放到場(chǎng)地對(duì)應(yīng)位置。將不銹鋼安裝固定架與該位置安裝的立體陶瓷組件進(jìn)行組裝。首先將不銹鋼固定鉤子伸進(jìn)立體陶瓷組件孔洞內(nèi)掛牢，然后注入硅酮結(jié)構(gòu)膠將二者固定調(diào)平待干燥有粘接強(qiáng)度，將所有陶瓷立體山水畫分區(qū)域、按編號(hào)順序在地面與裝配式不銹鋼安裝架二次拼裝（圖3），復(fù)核拼裝質(zhì)量和山水畫觀感達(dá)到安裝標(biāo)準(zhǔn)要求并逐一模塊注膠固定待安裝。

圖3 不銹鋼集成掛架與陶瓷組件集成為安裝模組（來源：作者自攝）

由于藝術(shù)陶瓷模組整體重量降低50% ，經(jīng)查詢規(guī)范與計(jì)算并報(bào)原設(shè)計(jì)單位批準(zhǔn)，將安裝主龍骨用鋼量調(diào)整為20 kg/m2，節(jié)約鋼材用量3250 kg。鋁板厚度優(yōu)化為2.5 mm（雙面氟碳噴涂防腐處理），節(jié)省鋁板927 kg[2]。

施工安裝流程為：鋼埋板固定在墻壁基層—焊接基層固定龍骨—安裝緊固基層鋁板—在鋁板上分區(qū)域放線—分格彈線—清理清潔基層—按編號(hào)順序逐區(qū)域從下至上，從左至右安裝立體藝術(shù)陶瓷集成模組架—檢查安裝質(zhì)量和山水畫觀感質(zhì)量。

安裝注意事項(xiàng)有：安裝藝術(shù)陶瓷模組時(shí)，首先在藝術(shù)陶瓷模組背面條涂硅酮結(jié)構(gòu)膠，將模組就位在彈線分格位置，在激光水平儀和水平尺輔助下微調(diào)模組垂直和水平位置，將模組初步就位。使用4 顆M6 不銹鋼平頭燕尾螺絲將裝配式藝術(shù)陶瓷模組架與背面鋁板分別鎖緊在龍骨架上，不銹鋼平頭燕尾螺絲需加平墊片和硅膠墊輔助緊固。提前在現(xiàn)場(chǎng)排版時(shí)，不銹鋼固定鉤子伸進(jìn)陶瓷組件背面孔洞與硅酮結(jié)構(gòu)膠結(jié)合粘接后，等24 h 待結(jié)構(gòu)膠初步干燥后，再按立體陶瓷組件安裝順序鎖緊在鋁背板上。此時(shí)藝術(shù)陶瓷山水畫組件的固定方式由之前的僅用硅酮結(jié)構(gòu)膠逐一單個(gè)固定方式優(yōu)化成不銹鋼燕尾螺絲和硅酮結(jié)構(gòu)膠共同固定的方法，耐久性和穩(wěn)固性優(yōu)化更好。安裝方式以此類推，從下至上、從左至右逐塊安裝裝配式立體藝術(shù)陶瓷水墨畫模塊，逐塊檢查安裝質(zhì)量達(dá)標(biāo)，全部650 m2安裝完成，將現(xiàn)場(chǎng)安裝效果與圖紙對(duì)照檢查復(fù)核合格。安裝48 h 后使用中性清潔劑與水調(diào)和，用百潔布擦拭清潔立體藝術(shù)陶瓷表面，去除表面污漬和膠印，最終使用清水抹布徹底擦拭干凈（圖4）。

4 安裝效率與質(zhì)量對(duì)比分析

將藝術(shù)陶瓷組件采用不銹鋼固定架集成安裝的方式，安裝進(jìn)度由之前的計(jì)劃工期68 d 優(yōu)化為28 d，節(jié)省工期40 d，原計(jì)劃采用的127500 塊陶瓷組件逐一安裝的方式優(yōu)化為3750 個(gè)裝配式立體藝術(shù)陶瓷模組安裝方式，每個(gè)小模組由33 ～34 單個(gè)藝術(shù)陶瓷組成0.15 m2/個(gè)的小型模組，優(yōu)化后每組工人（2 人）每天可安裝7.75 m2，3組工人每天可完成23.25 m2藝術(shù)陶瓷施工安裝。原每班組（6 人）每天安裝7.5 m2，新方法安裝效率提升3 倍。

原安裝方式成本320 元/ m2。優(yōu)化后安裝方式安裝成本103 元/ m2。安裝成本降低了217 元/ m2。班組工人嚴(yán)格按照安全施工方案要求施工，遵守安全操作規(guī)程[5]，嚴(yán)格按照編號(hào)順序?qū)φ瞻惭b總圖，對(duì)每一個(gè)0.15 m2小型裝配式集成模組安裝，避免了安裝過程中的搭接施工浪費(fèi)和施工安裝失誤成本。節(jié)省工期同時(shí)節(jié)約了人工費(fèi)用96000 元。立體藝術(shù)陶瓷組件在地面與不銹鋼固定架預(yù)先粘接固定，省去了工人在垂直面逐一安裝陶瓷組件的掉落破碎報(bào)廢成本，安裝報(bào)廢率由原安裝方式測(cè)算的6%降低為零。

立體藝術(shù)陶瓷山水畫安裝過程用了過程質(zhì)量控制方法，分事前、事中、事后的質(zhì)量控制措施，專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)跟班對(duì)每個(gè)模塊區(qū)域與總圖的協(xié)調(diào)對(duì)比全程跟蹤檢查，確保立體水墨藝術(shù)陶瓷畫正確藝術(shù)展示（圖5）。

圖5 立體藝術(shù)陶瓷組件安裝后細(xì)部圖片（來源：作者自攝）

5 采用的綠色施工措施

綠色施工措施體現(xiàn)有6 個(gè)方面：第1，藝術(shù)陶瓷模組整體重量降低50%，在保證安全和質(zhì)量的前提下，安裝主龍骨每平方米使用的鋼量節(jié)約5 kg/m2，節(jié)省鋼材3250 kg。鋁板厚度優(yōu)化為2.5 mm，節(jié)省鋁板927 kg[2]。第2，藝術(shù)陶瓷山水畫單一陶瓷組件重量從50 g/個(gè)降低至20 ～25 g/個(gè)，127500 塊陶瓷組件，節(jié)省了陶瓷專用原材料3188 kg[3]。第3，采用BIM 計(jì)算機(jī)建筑信息模型技術(shù)指導(dǎo)配合施工，提升施工效率和質(zhì)量。大幅度降低施工成本，符合綠色環(huán)保施工新技術(shù)[4]。第4，計(jì)劃工期68 d 優(yōu)化為28 d，節(jié)省工期40 d，優(yōu)化工期進(jìn)度的同時(shí)節(jié)約了人工費(fèi)用96000 元。第5，立體藝術(shù)陶瓷組件的安裝廢品率由原來的6%降低為零，節(jié)約了材料[5]。第6，施工現(xiàn)場(chǎng)采用環(huán)保綠色硅酮結(jié)構(gòu)膠，陶瓷組件與膠水粘接處進(jìn)行了設(shè)計(jì)加工優(yōu)化，增大了摩擦系數(shù)，結(jié)構(gòu)膠滿涂工藝優(yōu)化為條涂工藝，相應(yīng)的節(jié)約了結(jié)構(gòu)膠水用量。

6 結(jié)語

通過本工程的實(shí)踐，對(duì)裝配式立體藝術(shù)陶瓷的施工工藝工法進(jìn)行了總結(jié)，通盤考慮立體藝術(shù)陶瓷施工安裝的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，形成整合聯(lián)通。運(yùn)用BIM 計(jì)算機(jī)建模技術(shù)的統(tǒng)籌計(jì)量，高精度測(cè)算及可視化藝術(shù)效果，對(duì)立體藝術(shù)陶瓷的集成化安裝提供極大幫助。在保證設(shè)計(jì)要求效果和確保質(zhì)量安全的前提下，從立體藝術(shù)陶瓷的輕量化作為切入點(diǎn)，從而協(xié)調(diào)帶動(dòng)了安裝材料的節(jié)材益處，創(chuàng)新采用不銹鋼集成架方法，將原來需要逐一安裝的藝術(shù)陶瓷組件，變成了集成安裝，大大提高勞動(dòng)效率，確保了施工安裝質(zhì)量，實(shí)踐綠色施工所倡導(dǎo)的的四節(jié)一環(huán)保的綠色發(fā)展要求。同時(shí)收獲了新的工藝工法施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為下一步企業(yè)施工的項(xiàng)目打下了良好的技術(shù)儲(chǔ)備并積累了經(jīng)驗(yàn)。