（上海市建筑装饰工程集团有限公司，上海200000）
摘要：GFRC是以水泥砂浆、抗碱玻璃纤维做为主要原材料，通过原型雕塑，制作成高仿真的石材、木材、金属、人物造型等，利用原型翻模后的模具来批量生产产品，并通过简易的安装方式安装在建筑外墙上。通过GFRC产品的自身特点、制作安装流程的介绍，体现出GFRC作为一个新型材料将在主题公园、游乐场中发挥重要作用，潜力巨大。
关键词：GFRC；雕塑；仿真；批量生产；主题公园
前言
随着主题公园的不断兴起，一种采用水泥、石英砂为母材、抗碱玻璃纤维为增强材料的混合材料，制成仿真的石材、木材、金属、人物造型等的工艺技术进入到主题公园中。通常称其为玻璃纤维增强混凝土，简称GFRC（glass fiber reinforce concrete）。该工艺制品具有强度高、耐久性强、防火、安装维修简单，不受气候的影响、轻盈、颜色多变等特点；因此在主题公园中得到广泛的应用。
GFRC制品是指雕塑师通过泥巴、石膏、水泥砂浆等材料手工制作出各种逼真的仿石、仿木、仿瓦、金属、人、动物原型，使用硅胶+GFRP材料制作组合模具，然后通过水泥砂浆、抗碱玻璃纤维等原材料并加入预埋的连接金属构件最终形成GFRC产品，最后安装人员通过预埋在GFRC产品上的连接构件安装在主体结构上来达到建筑设计师需要的各种造型质感和效果，表现出主题公园不同的风格主题。
1 GFRC制品的特点
在具有鲜明特色的主题公园中，如采用常规木材、石材、砖块、金属等作为其外立面，首先是这些材料（尤其是木材）在室外易受到风化、腐烂等损坏，其次是使用天然材料来塑造出异形、不规则的产品，其加工周期和加工难度难以想象，第三是运营使用过程中的损坏修复工作难度很大。GFRC的以下这些特点就能够很好的弥补使用天然材料的缺憾。
1.1材料环保、耐用
GFRC主要是由水泥、石英砂、抗碱玻璃纤维作为原材料制作而成的，因此它是一种防火，无污染的材料，并且同时又具有一定的抗紫外线、隔声、隔热的功能。
GFRC工厂化生产构件的模式也有助于减少在现场施工期间对工作环境的污染。
GFRC材料的特点有利于它在日后的使用过程中防苔，不受侵蚀，不腐朽，不受气候和环境的影响。材料本身不含钢，因此也不会受到因钢筋生銹而产生的强度降低。
1.2设计塑性大
GFRC因其工艺步骤，可在原型制作阶段，根据建筑设计师的意图仿造出自然物料的各种机理效果，并塑造出任意形状，并能随时进行外观效果的调整，直至达到建筑设计师所想表达的内容。
1.3高性价比
经过建筑师认可的外观造型及表面机理效果，我们可以通过模具的制作，实现批量化的生产，尤其是对于造型复杂的构件，我们完成可以复制出成百上千个同样效果同样尺寸的产品。
在生产过程中加入与原材料相融合的掺和剂，可以改善和优化原有产品的性能，比如防水剂可以优化GFRC产品的防水性能。添加颜料可以生产出彩色的GFRC制品。
因为GFRC从本质上来说主要还是水泥砂浆制品，因此在使用过程中如果出现了损坏的情况，我们完全可以使用同材料进行局部修补恢复其原有面貌，这是天然木材、石材、金属材料无法比拟的优势。
1.4安装方便，灵活
GFRC在生产过程中预埋的套筒、角码等连接件（图1）发挥着举足轻重的作用，GFRC产品只需要通过这些连接件便可以轻易的将其固定在原有建筑外墙上（混凝土或者钢结构上），并且通过连接件的简易转换我们还可以在一定程度上解决结构偏差问题。
图1 预埋套筒、角码
2 GFRC制品的生产制作安装工艺
2.1工艺流程（图2）
图2
2.2原型制作
我们根据建筑师所要表达的建筑造型效果，表面肌理效果，选用不同种类的基材来制作出1：1尺寸的原型，比如木材（图片3），水泥（图片4），泥巴（图5），对于复杂的造型，有时候，我们会同时使用油泥、石膏、水泥等多种材料制作同一个原型（图片6）。制作过程中，雕塑师需根据设计图纸的要求，使用各式各样的工具，仔细地按照图纸中标注的尺寸勾勒出图形中表达的造型尺寸，并且通过表面不同程度处理来实现仿金属、仿石材、仿砖瓦和其他不同类型的机理效果。
2.3模具制作
原型制作完成后，我们使用硅胶、GRP、木模等材料制作出用于生产GFRC产品的母模。木模适用于尺寸较大，表面无肌理的产品，硅胶模适合塑像或雕花等需要精雕细琢的产品。硅胶+GRP材料组成的模具，适用于表面肌理细腻的产品如：仿木纹、仿石纹、仿砖瓦等。由于在主题公园中产品往往都具有不同的主题风格，因此我们采用硅胶+GRP的模具组合可以适应不同类型的产品，在模具的选用上更具优势（图7）。
图7 硅胶+GRP的组合模具
模具的制作有多道工序，缺一不可。
（1）将验收通过的原型表面清理干净，去除砂砾、杂质，尽量做到无瑕疵。
（2）在原型表面涂刷蜂蜡，每10分钟一次，涂刷2～3次。上好蜡并干透后，用布擦去表面灰尘。
（3）把硅胶原料（掺入硬化剂）涂覆在原形表面，每一个产品至少刷三层硅胶每一层硅胶的厚度为1mm，在刷硅胶的过程中，要求每一层固化后才能刷另外一层，在刷第三层时要在第二层上面加一层纱布来增加硅胶的强度。整个模具硅胶部分根据产品的大小不同的要求厚度控制在3～4mm。硅胶开始凝固时间为20分钟。多层涂刷片模，应遵循内、中、外同时固化为宜。固化剂用量相对少时，反应时间加长，反应充分，胶体就好，因此固化剂用量最好是内少外多。
（4）使用GRP原料--树脂和玻纤网格布，在硅胶层的背后继续涂刷3～4遍，每次3～4mm，总厚度达到15mm。每一遍涂刷分为两道工序，第一道：使用刷子涂刷树脂，第二道：覆盖一层玻纤网格布。涂刷次数的多少主要视产品的大小决定。
（5）由于模具在浇筑产品过程中容易出现变形等问题，因此模具本身的强度要求也是很重要的，为此我们模具的背后，还需要用木板或钢材对原模具进行一定的加固。（图8）
图8 模具背面加固
（6）脱模，清理模具表层，修补缺口，切除模具中多余材料。
2.4产品制作
GFRC产品的制作主要分为7个步骤：
（1）涂刷脱模剂
首先将模具表面清理干净，然后在模具的内表面涂刷脱模剂。
（2）配料
为了得到均匀的浆料，我们应使用高速旋转搅拌机来搅拌原料。配料组分的配比和填加顺序都很重要，材料的配比我们需要通过砂浆的塌落度来进行检测；搅拌顺序，我们先将水和外加剂搅拌在一起，再加入水泥和砂用搅拌机搅拌2分钟，然后停止搅拌。
（3）面层和背层喷射
喷射开始前，我们需要对所有生产中的工具进行逐一检查，确认后方可开始最终砂浆喷射。
GFRC产品的制作分为面层和背层两层。面层材料是不含玻璃纤维。适合做表面处理，做出各种艺术效果，面层厚度3～4mm，喷涂一层即可。背层材料添加玻璃纤维，喷涂4～5层，每层3～4mm。一般GFRC产品总厚度控制在15mm～20mm左右，边缘和加强肋处除外。
（4）产品修整
背层喷涂完成后，使用游标卡尺和深度尺检测GFRC的实际厚度，厚度低于设计厚度2mm以上的区域需要进行补喷，厚度超过设计厚度2mm以上的区域需要将多余料去除。转角和边缘处应相应加厚，最后用压实棍和铲刀将构件背面压实并收光。
（5）加强筋及埋件设置
在产品修整的同时，需要根据预留位置设置加强筋和预埋件，加强筋和预埋件的设置位置必须严格按照产品图的位置和尺寸。
（6）脱模养护
在脱模前应尽量减少模具及内部产品的搬运和局部受力，一般情况下，温度在20℃时，GRC构件应在 12小时后再脱模，但在低温状况下，必须延长时间直至强度足够后方可脱模。检查构件是否可以脱模，一般我们采用铁物划磨构件背面，没有划痕即可。脱模时使用橡皮锤轻轻敲打模具四周，使产品均匀的脱离模具。产品脱离模具后进行第一道检查，查看在脱模过程中出现的质量问题，表面局部脱落，机理缺失，如有以上问题我们都可以用原材料进行局部修复。
（7）组装验收
最后我们将不同分件的GFRC产品进行整体摆放组装验收，以检验整体尺寸、整体效果、各产品拼接处的细部，合格后方可出厂。（图9）
图9 组装验收
2.5现场安装
GFRC现场安装一般采用自下而上，先转角后直线的安装方式。首先我们需要进行现场的勘察与定位放线，确定GFRC构件安装的准确位置。然后进行现场基层的施工，准确定位次钢结构，将次钢结构与主体结构（混凝土或主钢结构）连接以来，通常采用螺栓连接或者焊接。次钢结构施工完后，我们将起吊GFRC将其放置到其预定的位置，并进行初步固定。接着对GFRC进行微调，再次对其基准线和水平度进行检测，一旦达到最终位置，则将螺栓完全拧紧。整体安装完成后，我们还要有一道重要工序，那就是修补和补缝处理，由于在吊运和安装过程中难免会出现边缘缺口和损坏，这种局部的修补工作采用与面层相同的进行修补。当修补工作结束后，我们还需要对GFRC板块之间的缝隙进行补缝处理，缝隙的宽度尺寸按照建筑师的要求定，拟控制在5～10mm之间，缝隙内填充中性填缝剂。所有以上工作全部完成后，就可以进行上色工作，实现最终的产品了。
3结语
GFRC构件替代了天然材料构件，大大弥补了天然材料的先天不足，栩栩如生的雕塑制品完美的呈现了建筑师的创意构思，将主题公园的历史沉淀、童话故事和自然规律完美的展示在世人的面前。在大型主题公园中，包括罗马柱、栏杆、石凳、老虎窗、木梁托、石梁托、砖屋瓦、金属屋瓦、花式屏风、人物造型等产品，都是GFRC制品的杰作。随着社会的发展，人们的物质文化有了进一步了提高，为了丰富人们的生活品质和精神食粮，越来越多的主题公园将像雨后春笋般建造出来，这将使得GFRC这一施工工艺得到广泛应用，并且它也必将延生到游乐场、建筑园林等其他建筑中，发挥巨大的作用。
论文作者:蔡斌
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年12月下
论文发表时间:2016/9/19
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