装配式立体水墨艺术陶瓷绿色施工安装方法

周孝臣 李卫锋 刘红星 韩成高

1 装配式立体艺术陶瓷组件简介

装配式立体水墨艺术陶瓷组件造型美观，可依照不同的应用场景设计深化不同的图案及色调搭配，适用于大空间墙面艺术场景展示。立体水墨艺术陶瓷材料环保绿色，有创新艺术陶瓷立体造型制程，瓷胎中空质量轻盈牢固、表面光洁，具有物理性能稳定、吸水不掉色变形、耐酸碱及抗腐蚀能力强、色彩稳固、易清洁不褪色等优点，在现代装饰装修工程中应用范围广泛，因施工难度大，质量要求高，多用于重要公共建筑内部艺术展示布置。

2 立体艺术陶瓷组件应用实例

深圳市中医院光明院区一期项目是目前国内规模最大的中医院。该项目在门诊大厅立面墙壁上设计了装配式立体水墨艺术陶瓷画，连续展示面积650 m2，通过48 种色调的立体水墨艺术陶瓷组件设计搭配，构造山峦叠嶂，利用不同色调浓淡变化的艺术陶瓷组件，展现多层渲染、远山近岭的水墨墨韵层次视觉效果展示了江山如此多娇的壮美艺术形象（图1）。

图1 建筑外墙抹灰施工工序流程（来源：作者自摄）

3 装配式艺术陶瓷组件深化设计及施工方法

门诊大厅墙面立体水墨艺术陶瓷施工面积650 m2，依照原设计方案，每块艺术陶瓷组件面积约0.0051 m2，单块组件重量约50 g，需要127500块陶瓷组件现场安装，陶瓷组件分为A、B 两种造型，48 种色调组成，方便紧密契合施工安装。陶瓷组件之间的拼接缝隙质量要求为 1 mm［1］。经测算，650 m2的陶瓷组件重量达到了6375 kg。为了牢固安装陶瓷组件，需要使用25 kg/m2的钢龙骨做基层骨架，钢材用量约16250 kg。龙骨表面铺设3 mm 厚铝背板（双面作氟碳喷涂防腐），每平方米重量为8.55 kg/m2，铝板用量5558 kg。

但在650 m2面积上主要材料重量为28183 kg［2］。在650 m2面积上用人工逐一安装48 个色调的127500 块陶瓷组件方案不是最优，背离了“四节一环保”的绿色施工要求[3]。具体原因如下：第1，采用逐一安装方式，陶瓷组件与硅酮结构胶粘贴时，结构胶没有干燥前，在重力作用下在必然移动流坠和错位，严重影响施工效率。且陶瓷组件滑坠让拼接缝隙质量控制失控，严重影响工期。第2，在安装陶瓷组件时的工人之间的视觉误差造成陶瓷组件色调使用错误，将破坏立体水墨艺术陶瓷画的整体效果。第3，逐一安装陶瓷立体组件时，要等待结构胶干燥达到粘接强度，因结构胶没有到达粘贴时间和强度，立体艺术陶瓷组件会因重力掉落，陶瓷组件破损率超过了6%，增加人力、材料设备额外支出成本。第4，逐一安装方式工期需要68 d，人工费用400 元/ 天/ 人，安装成本320 元/m2。破损报废补充面积40 m2。安装人工费用和材料报废补充大幅度超出预算。

为解决上述难题，安装作业工艺必须重塑，要采取下列措施：与艺术陶瓷组件生产供应厂家对接，对组件重量和产品本身的优化提出要求，目标是立体艺术陶瓷组件重量从50 g/个，降低至20 ～25 g/个，组件背面与硅酮结构胶粘贴结合部位做拉毛处理且在组件背面增大开孔面积，增大与结构胶粘接摩擦面积。这样可以将艺术陶瓷组件总重量从6375 kg 降低至3200 kg，仅为原设计重量的50%左右，实现绿色节约施工。

经过技术攻关并报设计单位批准，在保证安装质量和使用寿命的前提下，确定了立体艺术陶瓷薄胎烧制工艺，成功将艺术陶瓷组件重量降低了48%，同时在陶瓷组件背面设置拉毛冲筋加强带，增大摩擦粘接力同时增强了组件强度，同一种色调的艺术陶瓷一体烧制成型。

配套设计出一款能提高施工安装效率的集成立体陶瓷组件不锈钢安装固定架，安装固定架整体成矩形田字格形式，四个方向设计出可用不锈钢平头燕尾螺丝固定耳孔与铝背板和刚龙骨锁紧固定，用宽度20 mm 的不锈钢带90°多道交叉焊接牢固，加强艺术陶瓷组件的紧固，同时解决硅酮结构胶没有强度时陶瓷模块的流坠脱落隐患。架子内按照陶瓷组件安装质量标准，焊接可以伸进陶瓷组件背面孔洞的不锈钢挂钩节点，增加陶瓷组件固定点，将需逐一粘接安装的立体艺术陶瓷组件通过不锈钢安装固定架转变成装配式模组集成安装，可一次将0.15 m2的立体艺术陶瓷组件固定安装到位。伸进陶瓷组件背面孔洞的不锈钢固定钩子与硅酮结构胶结合固定，优化改进了安装方式，增加了质量保证系数。

采用先进的建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术对650 m2立体艺术陶瓷水墨画进行排版设计，对水墨画整体建模三维图形，在软件内把650 m2的水墨画面分割为130 个中型三维模块并按安装顺序逐一编号，在130 个中型模块下，再次按照0.15 m2面积组成小型模块，每个小型模块包含33 ～34个艺术陶瓷单件，编号并注明安装位置，指导安装施工。把立体艺术陶瓷组件在生产现场排版与BIM 建模效果图［4］对比合格（图2），按分割模块顺序将实物装箱，在箱子外部张贴该箱艺术陶瓷立体模块在总图的安装位置二维码及顺序编号，发货至项目现场。提前在项目现场清理出模组预拼装场地，在地面铺上保护膜保护陶瓷表面光泽度不受损刮花。

图2 立体艺术陶瓷组件在生产现场排版（来源：作者自摄）

待艺术陶瓷模组进场后按照总安装图及编号顺序，开箱预拼装，按照从下往上、从左至右安装的顺序，分区域顺序摆放到场地对应位置。将不锈钢安装固定架与该位置安装的立体陶瓷组件进行组装。首先将不锈钢固定钩子伸进立体陶瓷组件孔洞内挂牢，然后注入硅酮结构胶将二者固定调平待干燥有粘接强度，将所有陶瓷立体山水画分区域、按编号顺序在地面与装配式不锈钢安装架二次拼装（图3），复核拼装质量和山水画观感达到安装标准要求并逐一模块注胶固定待安装。

图3 不锈钢集成挂架与陶瓷组件集成为安装模组（来源：作者自摄）

由于艺术陶瓷模组整体重量降低50% ，经查询规范与计算并报原设计单位批准，将安装主龙骨用钢量调整为20 kg/m2，节约钢材用量3250 kg。铝板厚度优化为2.5 mm（双面氟碳喷涂防腐处理），节省铝板927 kg[2]。

施工安装流程为：钢埋板固定在墙壁基层—焊接基层固定龙骨—安装紧固基层铝板—在铝板上分区域放线—分格弹线—清理清洁基层—按编号顺序逐区域从下至上，从左至右安装立体艺术陶瓷集成模组架—检查安装质量和山水画观感质量。

安装注意事项有：安装艺术陶瓷模组时，首先在艺术陶瓷模组背面条涂硅酮结构胶，将模组就位在弹线分格位置，在激光水平仪和水平尺辅助下微调模组垂直和水平位置，将模组初步就位。使用4 颗M6 不锈钢平头燕尾螺丝将装配式艺术陶瓷模组架与背面铝板分别锁紧在龙骨架上，不锈钢平头燕尾螺丝需加平垫片和硅胶垫辅助紧固。提前在现场排版时，不锈钢固定钩子伸进陶瓷组件背面孔洞与硅酮结构胶结合粘接后，等24 h 待结构胶初步干燥后，再按立体陶瓷组件安装顺序锁紧在铝背板上。此时艺术陶瓷山水画组件的固定方式由之前的仅用硅酮结构胶逐一单个固定方式优化成不锈钢燕尾螺丝和硅酮结构胶共同固定的方法，耐久性和稳固性优化更好。安装方式以此类推，从下至上、从左至右逐块安装装配式立体艺术陶瓷水墨画模块，逐块检查安装质量达标，全部650 m2安装完成，将现场安装效果与图纸对照检查复核合格。安装48 h 后使用中性清洁剂与水调和，用百洁布擦拭清洁立体艺术陶瓷表面，去除表面污渍和胶印，最终使用清水抹布彻底擦拭干净（图4）。

4 安装效率与质量对比分析

将艺术陶瓷组件采用不锈钢固定架集成安装的方式，安装进度由之前的计划工期68 d 优化为28 d，节省工期40 d，原计划采用的127500 块陶瓷组件逐一安装的方式优化为3750 个装配式立体艺术陶瓷模组安装方式，每个小模组由33 ～34 单个艺术陶瓷组成0.15 m2/个的小型模组，优化后每组工人（2 人）每天可安装7.75 m2，3组工人每天可完成23.25 m2艺术陶瓷施工安装。原每班组（6 人）每天安装7.5 m2，新方法安装效率提升3 倍。

原安装方式成本320 元/ m2。优化后安装方式安装成本103 元/ m2。安装成本降低了217 元/ m2。班组工人严格按照安全施工方案要求施工，遵守安全操作规程[5]，严格按照编号顺序对照安装总图，对每一个0.15 m2小型装配式集成模组安装，避免了安装过程中的搭接施工浪费和施工安装失误成本。节省工期同时节约了人工费用96000 元。立体艺术陶瓷组件在地面与不锈钢固定架预先粘接固定，省去了工人在垂直面逐一安装陶瓷组件的掉落破碎报废成本，安装报废率由原安装方式测算的6%降低为零。

立体艺术陶瓷山水画安装过程用了过程质量控制方法，分事前、事中、事后的质量控制措施，专业技术人员现场跟班对每个模块区域与总图的协调对比全程跟踪检查，确保立体水墨艺术陶瓷画正确艺术展示（图5）。

图5 立体艺术陶瓷组件安装后细部图片（来源：作者自摄）

5 采用的绿色施工措施

绿色施工措施体现有6 个方面：第1，艺术陶瓷模组整体重量降低50%，在保证安全和质量的前提下，安装主龙骨每平方米使用的钢量节约5 kg/m2，节省钢材3250 kg。铝板厚度优化为2.5 mm，节省铝板927 kg[2]。第2，艺术陶瓷山水画单一陶瓷组件重量从50 g/个降低至20 ～25 g/个，127500 块陶瓷组件，节省了陶瓷专用原材料3188 kg[3]。第3，采用BIM 计算机建筑信息模型技术指导配合施工，提升施工效率和质量。大幅度降低施工成本，符合绿色环保施工新技术[4]。第4，计划工期68 d 优化为28 d，节省工期40 d，优化工期进度的同时节约了人工费用96000 元。第5，立体艺术陶瓷组件的安装废品率由原来的6%降低为零，节约了材料[5]。第6，施工现场采用环保绿色硅酮结构胶，陶瓷组件与胶水粘接处进行了设计加工优化，增大了摩擦系数，结构胶满涂工艺优化为条涂工艺，相应的节约了结构胶水用量。

6 结语

通过本工程的实践，对装配式立体艺术陶瓷的施工工艺工法进行了总结，通盘考虑立体艺术陶瓷施工安装的各个关键节点，形成整合联通。运用BIM 计算机建模技术的统筹计量，高精度测算及可视化艺术效果，对立体艺术陶瓷的集成化安装提供极大帮助。在保证设计要求效果和确保质量安全的前提下，从立体艺术陶瓷的轻量化作为切入点，从而协调带动了安装材料的节材益处，创新采用不锈钢集成架方法，将原来需要逐一安装的艺术陶瓷组件，变成了集成安装，大大提高劳动效率，确保了施工安装质量，实践绿色施工所倡导的的四节一环保的绿色发展要求。同时收获了新的工艺工法施工实践经验，为下一步企业施工的项目打下了良好的技术储备并积累了经验。