初探玻璃钢在双曲面造型墙中的应用
时间：2020-03-30 05:26:36 来源：千叶帆 本文已影响人
摘 要 本文以长安街边欣业恒（北京）投资有限公司办公室装修改造项目为例，针对玻璃钢在双曲面造型墙的运用情况进行简要论述。在文章前半部分，主要介绍玻璃钢在双曲面造型中的具体工艺做法以及施工组织流程。通过分析此分项的材料成本、人工成本以及时间成本，同时与传统木制材料工艺做对比，来说明玻璃钢材料在双曲面造型墙中运用的各项优势。 文章后半部分对在施工中遇到的问题与注意事项加以阐述，比如漆面空鼓起皮等常见问题的防治方法，施工过程中工人的劳动保护，施工组织的合理安排等，达到材料优势最大化的目的，为业主提高工程质量的同时为公司节省成本，进而达到互利共赢的目的。总结，作为建筑工程方面技术人员必须紧跟时代步伐，更新自己的设计理念，妥善运用新材料、新技术、新工艺、新设备，实现更高性价比的优良设计。同时，作为施工人员需加强自身素质，加强培训，提高技术和文化水平，力求达到设计标准，保证工期和工程质量。只有设计和施工两手抓，两手都要硬，这样才能打造出精品工程来。
关键词 玻璃钢；双曲面；施工工艺
玻璃钢，俗称FRP（Fiber Reinforced Plastics），即纤维强化塑料，是一种复合材料，由玻璃纤维和树脂构成，其形成原理同钢筋混凝土类似。单一种玻璃纤维，虽然强度很高，但纤维间是松散的，只能承受拉力，不能承受弯曲、剪切和压应力。如果用合成树脂把它们黏合在一起，可以做成各种具有固定形状的坚硬制品，既能承受拉应力，又可承受弯曲、压缩和剪切应力。玻璃钢在化工、交通工具、建筑设备管道中运用较为广泛，近年来，凭借它优秀的造型能力被建筑异型装饰构造广泛运用。
1 玻璃钢材料运用在双曲面造型墙中的优势
1.1 材料成本相对较低
提到玻璃钢，外行人们普遍认为造价较高，每平方米少则数百多则数千，属于较高档次的建材产品。这只是相对于简单的造型而言的，如果一个造型复杂的双曲面，即使使用传统工艺材料价格也是不菲。下面以该项目中的双曲面造型墙为例，进行简要说明：
该双曲面LOGO墙表面积约为14，9平方米，具体造型如右图所示，面层饰白色聚酯漆。
1.2 人工成本相对较低
如图一中的双曲面造型，假如用传统木作法施工，对木工师傅技术要求相当高，耗费人工相当多，预计消耗人工30个左右，弧形墙造型表面才能达到可以喷涂聚酯漆的程度。按照当地木工人工费260（2014年北京地区）每天，合计木工成本约7800元。采用玻璃钢成型技术，只需消耗人工15个，弧形墙造型表面才能达到可以喷涂聚酯漆的程度。因为造型比较复杂，我司聘请雕塑专业人员进场施工，人工成本300元/天，合计人工费用4500元。相对节省3300元人工成本
1.3 施工方便、工期短
由表1可以看出玻璃钢工艺与传统手工艺相比，主要区别在于前期的造型阶段，传统方法为木工根据图纸进行精确划分，仔细加工出主龙骨、副龙骨，最后拼接密度板。该双曲面设计颇为复杂，需要手艺精湛的木工师傅进行现场制作加工，其预算工期为两个经验丰富木工师傅加工15天左右。由此可见，对这种工期较紧的项目是不利的。
那么运用玻璃钢材料则截然不同。玻璃钢制作的原理主要为翻模，即先做出与最终造型相反的母模，然后利用该模具体制作出我们需要的最终模型（子模），常用于工业制造业。玻璃钢材料翻模工艺简单，出模速度快，80%耗时在前期母模制作上，需根据产品实际情况，选择合适的方材或者板材作为骨架，本方案弧形较多所以选择切割大芯板拼接成所需的骨架。根据该双曲面墙体的单一性以及造型的复杂性，用雕塑石膏来作为母模材料。石膏中可加入适量乳胶，用水稀释来制模，强度好，不起粉、不宜开裂。由于模具体比较大，我们就地取材，先用工地上的包装纸盒、木屑、边角料等垃圾作为填充基层，然后在最外层做雕塑石膏造型，这样既可以利用很大一部分垃圾，又能减少石膏粉的用量，降低材料成本，同时降低母模的重量，减少对成品地面的压力，一举多得。
石膏母模表面需要十分精细的打磨，母模越精细，翻制出来的子模效果越好。母模待专业工程师或者设计师验收合格后，方可进行玻璃钢铸型翻模（子模）。
具体工序为：母模搭建——母模表面清理——涂分离剂（地板蜡、食用油或者凡士林）——涂刷树脂和其他添加剂——固化之前把玻璃纤维布铺好镶嵌在树脂中——树脂固开模——表面修补——精细打磨——喷涂聚酯漆
说明：本项目采用：191系列不饱和聚酯树脂。也可根据设计造型要求采用其他类型树脂，滑石粉可增加树脂的黏稠度，两者比例搅拌均匀，然后加入促进剂、固化剂（注意：顺序不能颠倒），如果有透明要求/颜色要求还可加入相应的添加剂，添加剂要采购国标环保材料，按照使用说明名进行添加[1]。
1.4 质量轻、强度高、效果好、安装方便
玻璃钢产品的厚度与树脂和纤维布的层数有关，该项目中玻璃钢成型厚度在8mm左右，干燥成型后三个工人即可抬起，有一定的韧性，硬度堪比工程塑料。整体效果稳定，不易变形。
安装方便：根据该项目中双曲面墙体尺寸，选择30mm×20mm铁方管作为支架龙骨，龙骨与建筑墙之间用膨胀螺栓连接。由于该双曲面墙体造型设计重心较稳定，只需将龙骨靠在玻璃钢墙体背后固定，即可保证其稳定性。由于该项目室内存放部分易燃材料，按照相关规定，项目部禁止使用电焊操作。所有预埋件及其连接件全部用树脂+纤维布来代替。在开模阶段设计与施工一同确定结构支点，将铁方管龙骨做好空间定位，直接用纤维布混合树脂现场搭接缠绕，待模型干燥成型后，玻璃钢与方管牢固的融为一体。预埋件不需要任何螺丝链接，很是简单快捷。
由于該双曲面造型体积不是很大，根据工地空间，完全可以在现场整体化制作，同厂家加工相比，节省运输成本，缩短安装工期。体积较大的玻璃钢产品需要在工厂加工，成型后分解成若干小块，便于运输和现场安装。超大型的玻璃钢雕塑或者室内幕墙产品则需要运用现代化三维软件与数控技术相结合，这样可以保持造型的精准性和安装的精确性。
1.5 其他
除上诉优势外，玻璃钢材料还有很好的透光性、耐热性、绝缘性和耐腐蚀性，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。已应用到化工防腐的各个方面。当然，老化现象是塑料的共同缺陷，FRP也不例外，在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降，所以室外运用还需进行必要的防护。
2 玻璃钢材料现场施工中需要注意的事项
2.1 技术专业性强
由于行业差异性大，玻璃钢人才普遍集中于雕塑行业、模具加工行业、产品（如耐特殊气体腐蚀性管道）加工行业等。建筑行业内普遍较少，尤其建筑装饰行业内的木工、油工、瓦工等大部分工种对此类技术知之甚少。
精美的玻璃钢制品离不开优秀的玻璃钢技术人员。玻璃钢技术人员必须掌握复杂造型的精准度和玻璃钢材料的性能以及成型工艺；除此之外还需掌握油漆工种所具备的产品打磨和喷涂工艺；所以，建筑行业现场玻璃钢技术人员基本都是是从雕塑或者制造行业聘请过来作为技术顾问或者分包方，人工费用相对较高[2]。
2.2 玻璃钢成型期间的劳动保护
玻璃钢翻模阶段，用于玻璃钢成型的材料，不饱和树脂、固化剂等一类化学辅剂反应成型，因为这种工艺完全暴露在空气中，挥发类如笨类、钴类，具有强烈刺激性气味，人吸入后会刺激呼吸道，部分人会有过敏症状。所以，项目部需要提前拟定好施工组织计划，在玻璃钢固化成型的时间段内，尽量减少该场地内以及临近场地的其他工种的施工作业人员，实在无法离场的工作人员一定带好面罩等防护措施，同时加强室内通风，保证现场人员人身健康。
另外，玻璃钢成型阶段的纤维布即玻璃纤维，单丝直径在9-13微米以上，6微米以下的玻璃纤维漂浮物，可直接进入肺管，引起呼吸道疾病，所以要特别注意，生产操作必须戴专业口罩。
玻璃钢技术人员不但需要带好面罩，还需配备专业外套、手套等、防止树脂、固化剂等化学材料直接与皮肤接触。同时，需要对施工现场的已成型产品（如该项目保留的地板）、施工用器具等事先做好包裹防护，由于玻璃钢的材料特性，一旦沾染固化后，极难清除。
2.3 成型后，修改难度大
玻璃钢制品需要一次成型。固化后具有很高的韧性和硬度，如果偏差与图纸过大，或者后期设计变更修改，该模型基本报废，需要重新来做。如果出现小面积的表面不够平整光滑，那么我们可以根据工期及玻璃钢具体缺陷对凹下去的部分用原子灰进行反复修补，对于凸出的地方要用砂纸反复打磨，由于玻璃钢硬度很大，此部分耗时耗力较多。此处的凹凸不平百分之九十由前期石膏母模接触面不够平整光滑所致。所以，再次强调石膏模型的精准度的重要性，宁可前期多花费些工时，毕竟打磨石膏要比打磨玻璃钢容易得多。
2.4 油漆脱落防治办法
在此项目中，初次喷漆后有部分漆皮脱落，究其原因是玻璃钢基层不够清洁所致。由于打磨阶段灰尘较多，所以，在喷漆前一定要清除掉迎漆面上的灰尘，使其不带污、不带油、不带水。另外，上漆前的砂纸打磨必不可少，可增加油漆附着力。同时，与油漆的选择也有一定关系，需要根据选用树脂的种类，选择与其配套的聚酯漆[3]。
3 结束语
随着时代的进步，科技的发展，会有越来越多的建筑工程方面设计和施工人员掌握玻璃钢材料的优良性能和施工工法，一旦得到推广普及，人工费用便会降低。这样一来，玻璃钢的在复杂曲面造型中的成本优势将更加明显。
同时，构成玻璃钢的主要材料：树脂和玻璃纤维，随着科技的进步，也会越来越完善，无毒害不饱和树脂和新型玻璃纤维相信在不久的将来也会被研发出来，大大降低材料对人体的危害性。
通过该改造项目中玻璃鋼材料在双曲面墙体的运用，使我更加深刻的意识到，作为建筑工程方面技术人员必须紧跟时代步伐，更新自己的设计理念，妥善运用新材料、新技术、新工艺、新设备，实现更高性价比的优良设计。同时，作为施工人员需加强自身素质，加强培训，提高技术和文化水平，力求达到设计标准，保证工期和工程质量。只有设计和施工两手抓，两手都要硬，这样才能打造出精品工程来。
参考文献
[1] 何宇声.玻璃钢及其在环境艺术中的应用[J].新建筑，1989，（4）：59，70-71.
[2] 马跃腾，田洪力.玻璃钢异形双曲面模板施工技术[J].广西交通科技，2003，28（6）：38-40.
[3] 李遇春，刘书民.手糊法玻璃钢衬里施工质量的影响因素及其防治方法[J].磷肥与复肥，2005，20（6）：66-67.
作者简介
梁潇（1987-），毕业院校：吉林艺术学院，专业：环境艺术设计，现就职单位：北京丰禾基业建筑装饰工程有限公司，研究方向：设计制图。
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