室內GRG 材料裝飾研究

張 童 王二龍 陳 偉 張瑋軒

1 GRG 材料工藝流程

GRG 材 料 由 英 國 Gillespie 公 司于70 年代研發并投產，解決了類似材料中容易開裂（大量塊體）的問題。GRG 材料造型任意性使其成為個性化設計師的首選，并迅速得到推廣。

自2004年起，先后在國家大劇院、上海東方藝術中心、深圳保利劇院、福建大劇院、武漢琴臺大劇院、北京奧體游泳館（水立方）、廣州東方藝術中心等相繼亮相。其中對于GRG 材料制作不甚相同，廠家在使用過程中會根據不同尺寸、數量、形狀等要求，依據不同種類模具特點選取模具進行GRG 材料制作。

1.1 模具分類

不同的廠家根據其實際技術條件，結合產品數量、種類、造型選擇制作不同種類的模具生產GRG 產品，無固定的模式[1]。從經濟合理的角度作出最合理的選擇。

1.1.1 木質模具

因為木質模具的價格相對適中，而且模具制作的周期短，適用于生產平板以及單曲板。因此，在生產過程中廠家要求需要配備一定數量的雕刻機床、推臺木工機床以及熟練的木工組裝人員。

1.1.2 玻璃鋼模具

成本較高、生產周期長。但因其光潔度好、使用壽命長、可塑性高，通常被選用在數量較大、光潔度要求高、帶簡單花紋造型的GRG 板材生產中。廠家需配備一定數量的石膏底模制作人員、FR4 制作人員、工藝打磨人員、噴漆人員[2]。

1.1.3 硅膠模具

其制作成本昂貴，不被GRG 廠家大量使用。其模具柔韌性好可用做花型GRG 及不便于脫模的GRG 產品制作。廠家需配備泥塑人員、工藝打磨人員、硅膠成型制作人員。

1.1.4 蠟模

原理是用工業蠟回爐融化冷卻到塊狀，用雕刻機床做三維雕刻，成型修補后可用于GRG 雙曲板材的生產。因其熔點較低（55 ℃到60 ℃便可軟化）、穩定性、光潔度差普遍不被GRG 廠家采用，但其成本低廉，可重復回收利用，有少數廠家使用。

1.1.5 泡沫模具

制作工藝是用高密度的泡沫板進行分片雕刻、拼裝、滿批面層、噴漆處理。其原材料成本低廉，但人力資源成本較高。往往被GRG 廠家 選擇用于雙曲、多曲的GRG板材生產當中。

1.1.6 石膏模具

此種類模具多用于產品數量較少、供貨周期短及樣品制作的GRG 板材生產當中。

1.1.7 木石組合模具

用木板做基礎底控制邊，面層用石膏刮胎制作而成，往往用在雙曲面材料的模具制作中。

1.2 模具工藝

木模工序包括，雕刻基本板（模具側板、法蘭邊控制板）、木工組裝（包括側板、結構板、基層面板、面層板、法蘭邊板）、面層處理（有的廠家不用此工藝，打磨噴漆）。玻璃鋼模具工序包括，底模制作、底模修補打磨、膠衣制作（黃色、黑色、綠色三種2遍）、FR4 制作（同時制作模具背面固定支架，一般是30 mm×30 mm 用角鐵或用30 mm×40 mm 的木方）、脫模修補、打磨、拋光或噴漆。硅膠模具工序包括，底模制作（一般需要做硅膠模具 的是需要泥塑或三維立體雕刻）、底模修補、打磨、硅膠制作、脫模[3-4]。蠟模工序大致包括，蠟塊回爐（根據需要雕刻的尺寸，制作蠟塊）。泡沫模具工序大致包括，泡沫雕刻（分片）、面層處理（石膏滿批、打磨、噴漆）。石膏模具工序大致包括，底模制作、底模修補、打磨、噴漆。木石組合模具工序大致包括，木底雕刻、木底組裝、覆面刮胎、油漆噴涂[5]。

1.3 工藝流程

北京冬奧會崇禮區冰雪禮堂室內劇場內墻頂面多處采用GRG 飾面（約4000 m2），造型雙曲面較復雜并需符合一定的聲學要求，是本工程重難點之一。GRG 材料模版評級（圖1）及材料的制作工藝流程（圖2）。

圖2 GRG 材料制作工藝流程（來源：作者自制）

1）根據現場環境進行圖紙深化設計，圖紙深化設計是至關重要的環節，GRG 材料的圖紙深化設計的合理程度是評價GRG 材料廠家水平的關鍵因素。鑒于此，應對GRG 材料板的版面尺寸、龍骨搭設位置、材料板劃分、預埋件排列、定位搭設等方面逐一進行設計[6，7]。

2）對墻面GRG 板的寬度根據設計要求設標準板塊的寬度，柱面等分寬度。墻面采用40 mm 厚GRG板，天 花 采 用20 mm 厚GRG 板。考慮到GRG 材料的自身重量未達到3 kg/m2[8]，將墻面GRG 板分割3 m2每塊，天花GRG 板分割2 m2每塊。此次室內裝飾材料主要使用GRG 云紋板，部分造型雙曲面較復雜，因此利用木模具與玻璃鋼模具結合方式。

3）給模具刷底油，降低板材之后的脫模難度，也防止過程中使其出現損壞、蜂窩面[8，9]。將GRG 粉料、高強度玻璃纖維、水、添加劑等攪拌后可作為GRG 板的原材料；再將該混合物均勻地噴涂在模具上，并按照設計要求鋪設纖維網增加GRG 板的厚度與強度。反復進行上述工藝操作5 ～8次直至達到設計要求。

4）在加工過程中板塊背面預埋均勻布置的加強筋，兩側翼預埋自制的干掛組合底座，間距均不大于600 mm。預埋件主要在安裝中起到與基層龍骨的連接作用，所以預埋件的安裝位置需在誤差范圍之內，以保證安裝的精確程度。最后脫模、晾干7 d以上，材料進場前需要提供有效檢測報告，其規格、顏色和性能均應符合設計要求，表面應平整、潔凈、色澤一致，無裂紋等缺損現象方可出廠使用（圖3）。

圖3 GRG 材料構成圖（來源：作者自制）

2 項目介紹及GRG 安裝的工藝流程

2.1 項目介紹

冰雪會堂為2022 年冬奧會主要功能性建筑。為奧運會期間提供大型會議活動支持，同時考慮賽后運營的需求，建筑空間格局具有靈活性和適應性，可滿足賽后小型的演出、文化藝術展覽、論壇會議、發布會等活動（圖4）。冰雪會堂主要分為兩部分，包括冰雪會堂主體建筑及三塊輔助用房。冰雪會堂的主要功能是保障會堂建筑的主要功能和使用，為奧運會期間提供2500 人的會議活動支持，同時考慮賽后運營的需求，建筑空間格局具有靈活性和適應性，可滿足賽后小型的演出、演藝等行為。冰雪會堂的使用功能要同時考慮賽時及賽后運營的需求，觀眾廳及舞臺區域均不同于傳統的會堂及劇院設計，在設計中觀眾廳區域結合平面坐席、可伸縮坐席及固定坐席3 種形式，滿足多種功能要求。

圖4 冰雪會堂外景效果圖（來源：哈爾濱工業大學設計院）

2.2 施工要點

考慮到冰雪會堂整體施工面積大、材料多，因從總體部署上將本工程分為2 個施工區，分別遵從頂面、地面、墻面大面積作業到細部作業的原則，作業面廣、較復雜的先施工，作業面積小、難度小的后施工，以確保在既定的工期內順利完成施工。其次本工程決定采用立體交叉、綜合流水平行施工，統籌協調好各分部、分項工程的施工，合理安排好各工種的穿插施工，確保工程質量和施工進度，以滿足總進度控制。最后施工總體以頂棚裝飾、墻柱飾面、樓地面工程為主，主要的作業組吊頂木工、瓦工、油漆工等基本施工，重點控制各工種施工交叉點及施工節奏，保證各工種按進度計劃完成各分項工程。

2.3 安裝流程

2.3.1 測量放線

根據相關權威部門提供的水平高程控制線測出1 m 高裝飾線，用水準儀投影至所有重要部位的墻柱面上作明顯標記；根據主體結構施工單位提供的主體結構縱橫向控制線，引出各空間各立面的縱橫向控制線并作明顯標記[10]。深化排版：根據裝飾水平標高控制線及縱橫向控制線，測量出每個立面、柱面的實際上尺寸，整合所有墻柱面裝飾表面的安裝設備，以設計的多數板塊尺寸為標準板塊，對每個立面單獨重新排版。要求重新排版圖上注明設備具體安裝尺寸及其規格，所有設備不得相互沖突，不破壞裝飾的整體效果；所有裝飾板塊最小板塊的要求，如設計有要求則符合設計要求，如設計無要求，其最小尺寸不得小于標準板塊規格的1/3；排版完成后，報設計及相關專業核實確實備案。

2.3.2 鋼架焊接及埋件

深化設計圖紙，依照鋼架焊接圖紙對墻體鋼架進行焊接，對現場施工人員進行技術交底。現場施工人員應嚴格按照深化施工圖紙進行基層鋼架焊接，預留GRG 材料位置（圖5）。根據每個立面主要承載龍骨的中心控制線，左右彈出后置埋件固定點位的縱向控制線，根據主要承載龍骨側翼的腰眼間距順線打眼，打眼深度宜較膨脹管長5 mm。清除打眼內的浮塵等，打入膨脹管，擰緊螺桿，安裝后置埋件（圖6），初凝螺栓。

圖5 冰雪會堂施工現場（來源：作者自攝）

圖6 角碼預埋件（來源：作者自攝）

2.3.3 吊裝固定

首先利用紅外線標出現場垂直線，并利用現場標注的參照線對每塊GRG 材料板逐一進行定位，將板材的四角對應到X、Y、Z 軸線，確定每塊GRG 材料板的基準點。再將每塊GRG材料板進行固定連接。根據每個立面的裝飾完成面及縱向控制線起裝第一塊GRG 裝飾板。由于板塊自重較重，以5 人為一安裝小組，水平運輸GRG板至安裝位置，緩緩豎起，通過掛鉤從下至上將GRG 板掛至自制的C 型龍骨的干掛槽內，通過兩架三維紅外線調平調直GRG 板，同樣的方法安裝其他板塊，直至板與板之間直接相撞。

2.3.4 接縫處理

冰雪會堂GRG 板塊之間的連接與補縫用對敲螺絲連接牢固。GRG 板塊安裝完成后，用10#的鉆頭在兩塊板的側肋板上鉆孔，用直徑10 mm 的對敲螺絲將兩塊肋板對穿擰緊，且對敲螺絲的間距為500 mm。板塊與板塊之間連接牢固后接位置采用正常的捂綁處理。

GRG 材料的接縫位置的處理直接影響到GRG 的安裝質量，如接縫位置處理不到位很容易引起GRG 的開裂，后續涂料施工的開裂。無論是墻面GRG 板塊還是天花GRG 板塊安裝時板與板之間需留10 mm縫隙（圖7），在GRG 板塊安裝完成后，GRG 板塊之間需用對敲螺栓將板塊與板塊之間連接，對敲螺栓固定于板塊側邊的肋板上，縫隙需用纖維絲、石膏粉和膠的混合物填實，且在GRG 板的背面板與板之間必須用纖維絲、石膏粉和膠的混合物連接牢固。

圖7 填縫槽（來源：作者自制）

3 質量檢驗

3.1 產品質量檢驗

1）GRG 產品厚度主要是跟設計要求有關，故在現場檢查時GRG 厚度必須作為檢查項。檢查方式是：不看法蘭邊厚度（一般廠家法蘭邊厚度都會達標，檢查點在4 個預埋件對角交叉區域，用鉆小孔的方式檢查厚度。

2）GRG 板材是否有脫層、斷裂現象。檢查強度、平整、異形順滑度。GRG 強度檢查方法有：送貨到工地的板材用指甲劃過，有劃痕的屬于中等品質，無劃痕的屬于品質較高，劃痕很明顯、很深的屬于造假材料[11，12]。

3）檢查預埋點位準確性及預埋件生銹情況，點位檢查根據廠家的生產排版圖用尺測量。預埋件生銹首先要判斷預埋件的材質及工藝（要求使用熱鍍鋅沖壓成型件），再看板材正反面有無銹斑出現。

3.2 安裝質量檢驗

安裝連接件焊縫是否符合標準、吊桿是否垂直、連接件螺帽、板材對撬螺栓是否擰緊、烏邦是否到位（圖8）。面層安裝完成定型尺寸要與實際完成面控制線相符合，安裝完成面及收口是否合理；直線、圓弧、平板是否平、直、順滑過渡。

圖8 施工現場（來源：作者自攝）

4 總結

由于“冰雪會堂”室內裝飾效果為多曲面造型，因此應用GRG 材料作為一種以流體預鑄式生產，可以做成任意造型的新型材料，實現了任意可塑性產品對室內造型的無縫對接。多孔結構既可以吸收與釋放空氣中的水分，起到調節室內相對溫度的作用。同時滿足了“冰雪會堂”的室內聲學要求。而且GRG 材料質量輕、強度高、防火性能優秀、加工周期短等方面都有著明顯的優勢。尤其是在制造及裝配的價格上，同樣符合綠色奧運的精神。