造園材料在現代庭院中的創新應用

黃月州，韋宇欣（通訊作者）

（天津工業大學 藝術學院，天津 300387）

一、緒論

（一）研究背景

根據《中國建筑裝飾行業“十二五”發展規劃綱要》，大宅、別墅裝修的規模潛力巨大。2016年我國大宅、別墅裝修市場規模近470億元，到2018年，將突破510億元，大宅、別墅裝修行業增長潛力巨大。由于客戶群體的特殊性與相對穩定性，使大宅、別墅裝修欲求受樓市波動影響較小，效益空間較大且具有持續性，成為裝修領域的增長熱點。

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

新型造園材料美觀、實用且具有良好的經濟效應，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揮巨大的作用，可以簡單快捷地批量化生產，從而提高生產效率并降低成本，兼具一定的環保價值。但當前由于國內新型造園材料的使用率較低，研發水平還比較初級，產品更是少之又少，因此在庭院中的應用還有著很大的發展空間。

（二）研究意義

在庭院項目使用新型造園材料契合人們的消費理念和審美需求，在資源節約、成本控制、性能指標、工藝特點和技術升級方面都有著很大的提升空間，相對于傳統天然石而言，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，可以創造更多的經濟價值。

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

（三）國內外研究趨勢

鑄石材料最早是由法國的卡爾卡松設計制作并運用在中世紀的防御性工事中，如今鑄石材料是天然切割石材最為優質的替代品。根據國際鑄石協會（CAST STONE INSTITUTE）的資料來看，鑄石體現了很多優于切割石材的優勢。可以通過鋼來進行整體加固，并且通過骨料或者礦物氧化物進行精準著色。由于制作過程受到嚴格控制，所以強度和風化質量也遠遠高于天然石材。而且可以進行批量生產和制作，在經濟性上也有著無可比擬的優勢。

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標準的砌塊應用，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，可以達到天然石材所能達到的顏色和外觀，同時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“墻面弧形復合石材背栓式連接結構”獲國家實用新型專利。該專利僅針對墻面進行了一些改造，并沒有針對庭院的一些專利。

現在國內用的比較多的新型造園材料主要有鋁蜂窩材料、大理石復合材料、透光復合石頭材料，除了透光復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、能夠批量生產等方面的優點，而透光復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。在歐美和日本等國家和地區已經有了新型BOMANITEEXPOSE聚合物混凝土仿芝麻白石材等新型材料，而且在園林設計和城市道路中有著大量的應用。

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

二、新型造園材料現狀分析

在分析制作這種新型造園材料之前，我們通過查閱國內外大量相關網站獲取資料，同時也深入工廠，獲得了大量一手資料，對這種鑄石產品建立了規律且系統的認識，促進我們的理論研究工作的展開。當下的鑄石材料主要采用優質的細集料和粗集料作為主要成分。正因為高密度的集料使用，使鑄石表面產生了光滑且一致的紋理。

集料在壓力的作用下通過啟動、電動、搗固裝飾或者振動固化裝置等程序形成模具，這其實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程。以這種方式制作的產品被稱為搗干（VDT）鑄石。

在與工廠的深入交流與探討過程中我們發現了現階段鑄石生產過程中還可以進行改進的地方。

第一點是集料的材質。過去的集料由于需要搗干工序，所以對吸水性和強度有著硬性的要求。隨著最新的商業實驗室結果，使用整體防水摻和料之后比使用引氣劑對提高搗干鑄石的壓實度更加地有效，可以降低40%的吸水率和提高20%的強度，使耐久性得到極大提升，同時對于集料也有著更大的選擇范圍。

第二點是得益于計算機軟件的發展，使得完成原型模型之后可以通過計算機CAD軟件進行切片，通過金屬粉末熔化制作初坯，然后再整形進行金屬模具的制作。比傳統的模具更加地耐用，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，經由模具和GRC材料制成，基本解決了水泥制品龜裂的問題。新型造園材料可以利用模板制成整體造型，減少廢料的產生，能盡快投入市場起到一定的環保作用。

四、新型造園材料與傳統石材對比評析

（一）新型造園材料與傳統石材制作方式的對比評析

傳統的制作方法與手工雕塑藝人制作過程相同，每一塊都從零開始慢慢地雕鑿，這種生產方法不僅浪費了大量的原材料，而且因為復雜的流程，往往需要施工人員和設計師兩人在場才可以進行，人力成本極其高昂，也使得很多對此有需求的用戶因為其高昂的價格而望而卻步。而且這種制作方法還有周期過長、不易更改等弊端。

新型造園材料制作方式和制藥產業的生產方式很相似，都是先制作好第一個原型的案例，然后就可以進入批量化的生產制造拼裝，有著可以批量化生產、造型可定制、拼裝過程簡單等優點，可以很好地填補傳統石材有缺陷的方面。

（二）新型造園材料與傳統石材制作原料利用率對比評析

傳統石材在制作過程中需要利用工具在原料上進行復雜的雕鑿過程，在這個過程中會產生大量的石材廢料，對于原材料的利用率低。新型造園材料可以與設計圖紙完全一致，在拼裝完成后可以做到完全吻合，完全不存在邊角料浪費情況。

新型造園原材料來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制作工藝中無法雕鑿的廢料或者是在傳統制作工藝中產生的邊角料，可以說是一種對資源的重復利用，完全符合現在綠色生產的要求，遵循可持續發展的原理，在環保上也有一定的價值。

（三）新型造園材料與傳統石材制作中人力成本的對比

新型造園材料在翻模批量化制作的成品中，整個拼裝過程不需要工匠和設計師的參與，客戶在圖紙的說明下完全就可以自己拼裝，需要制作流程的時間很短，節省了大量的人力和時間成本。

大量節約成本后低廉的價格可以吸引大量的因為價格而卻步的隱形用戶群體，從而擴大市場，創造出一定的市場價值。

五、新型造園材料現有設計成果與制作工藝

（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一個模型作為制作模具的原型，然后根據原型的模型在計算機軟件上對其三維圖形進行切片得到激光平面的輪廓信息，在基底材料上預先鍍上一層金屬粉末混合物作為過渡，然后在上述過渡層上預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上述金屬粉末進行掃描，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上述預制和掃描過程，直至在過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，最后再對初坯進行整形，最終得到金屬模具。在生產的過程中，會把原先的模型分解，制作成若干小部件，再根據客戶的需求把相應的部件進行組合，制作出成品。這種制作模式和過程有著節約人力成本降低市場價格、原料利用率高保護環境、方便裝配運輸、可定制化設計等等優點。

（二）新型造園材料異形水景石材設計與制作

水景的制作過程中，有長方體邊框4塊以及若干特殊形狀邊框若干，由于特殊邊框長度形狀各異，每個都需要手工雕鑿，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，極大地簡化了制作與拼裝過程中的復雜步驟，很大程度上節約了時間和人力成本。

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

六、結論

石材是人類歷史上最重要的制作材料之一，石材改變了人們對于建筑和制作工藝的看法，在幾千年的發展中，工藝不斷得到提升和完善，在制作的過程中也產生了多種高級的制作工藝，但是同時也消耗了大量的高級勞動力。現在新型造園材料是一種集模塊化、參數化、機械化、自動化等等現代科學技術的制作方式，相比傳統的方式在利用率和制作效率上有著無與倫比的優勢。站在現代科學技術的立場上，設計師對傳統石材制作工藝的研究和美學的發展并不會停滯，工藝的發展與美學的發展是相輔相成的。利用新型造園材料開拓新的市場、發掘新的工藝的同時，市場的潛力被發掘，產生了大量的需求。正因為需求的產生，供給方才會有著更多的資源去進行工藝和美學的研究。

當下，石制產品在景觀造園中的地位是非常重要而且仍在不斷發展中，學者應該更多地從多種角度去進行嘗試，獲取更多的靈感。