造园材料在现代庭院中的创新应用

黄月州，韦宇欣（通讯作者）

（天津工业大学 艺术学院，天津 300387）

一、绪论

（一）研究背景

根据《中国建筑装饰行业“十二五”发展规划纲要》，大宅、别墅装修的规模潜力巨大。2016年我国大宅、别墅装修市场规模近470亿元，到2018年，将突破510亿元，大宅、别墅装修行业增长潜力巨大。由于客户群体的特殊性与相对稳定性，使大宅、别墅装修欲求受楼市波动影响较小，效益空间较大且具有持续性，成为装修领域的增长热点。

石材是园林行业中最重要的材料之一，尤其是在中国的园林行业中。石材在功能性和艺术性上都有着出色的表现。随着人们生活水平的不断提升，越来越多的人群需要建造并完善自己的私家庭院。然而庭院的设计和建造速度却不太能满足消费群体日益增长的需求，因此这方面有很大的市场空缺。传统的天然石材有其优点，譬如色彩纹样自然，但也有弊端，如成本高、加工周期长、重量大且不易运输，还无法做到无缝拼接，因此急需一种新型材料来弥补部分不足。

新型造园材料美观、实用且具有良好的经济效应，在砌筑围墙、石材与木材或铁艺的连接件，以及异型石材等方面都可以发挥巨大的作用，可以简单快捷地批量化生产，从而提高生产效率并降低成本，兼具一定的环保价值。但当前由于国内新型造园材料的使用率较低，研发水平还比较初级，产品更是少之又少，因此在庭院中的应用还有着很大的发展空间。

（二）研究意义

在庭院项目使用新型造园材料契合人们的消费理念和审美需求，在资源节约、成本控制、性能指标、工艺特点和技术升级方面都有着很大的提升空间，相对于传统天然石而言，新型造园材料可以快速提升私家庭院的建造速度并降低制造成本，可以创造更多的经济价值。

新型造园材料制品可以一次制成阴模，根据需求进行定制，充分代替碎拼石的造型需求，肌理变化丰富，可以实现多种效果，而且经过这次改良，制作模型的模具由传统的硅胶模型改为金属模具，耐用性得到很大的提升。

（三）国内外研究趋势

铸石材料最早是由法国的卡尔卡松设计制作并运用在中世纪的防御性工事中，如今铸石材料是天然切割石材最为优质的替代品。根据国际铸石协会（CAST STONE INSTITUTE）的资料来看，铸石体现了很多优于切割石材的优势。可以通过钢来进行整体加固，并且通过骨料或者矿物氧化物进行精准着色。由于制作过程受到严格控制，所以强度和风化质量也远远高于天然石材。而且可以进行批量生产和制作，在经济性上也有着无可比拟的优势。

铸石也被定义为一种精致的建筑混凝土单元，用于符合ASTN C1346标准的砌块应用，作为自然切割石材的替代品。铸石由白色或者灰色水泥、人工沙或者天然砂混合挑选好的天然砾石和矿物颜料制作而成，可以达到天然石材所能达到的颜色和外观，同时在持久物理性上也高于天然石材。是天然石灰石、褐砂石、砂岩、青石、花岗岩、板岩、基石、石灰华等天然石材的绝佳替代品。

目前，只有中建装饰集团“墙面弧形复合石材背栓式连接结构”获国家实用新型专利。该专利仅针对墙面进行了一些改造，并没有针对庭院的一些专利。

现在国内用的比较多的新型造园材料主要有铝蜂窝材料、大理石复合材料、透光复合石头材料，除了透光复合石材料外都有着硬度大、重量轻、抗污染、安装方便以及可塑性强、能够批量生产等方面的优点，而透光复合材料有着一般材料不具有的透光性能，但是成本和安装方面要求也更高。在欧美和日本等国家和地区已经有了新型BOMANITEEXPOSE聚合物混凝土仿芝麻白石材等新型材料，而且在园林设计和城市道路中有着大量的应用。

BOMNITE-EXPOSE系统全名为Bomanite Exposed Aggregate Systems，是Bomanite公司研制出的一种复合石材料制作系统。将用户所需要的耐用性和美感相结合，将复古装饰石材料带回行业前沿。

二、新型造园材料现状分析

在分析制作这种新型造园材料之前，我们通过查阅国内外大量相关网站获取资料，同时也深入工厂，获得了大量一手资料，对这种铸石产品建立了规律且系统的认识，促进我们的理论研究工作的展开。当下的铸石材料主要采用优质的细集料和粗集料作为主要成分。正因为高密度的集料使用，使铸石表面产生了光滑且一致的纹理。

集料在压力的作用下通过启动、电动、捣固装饰或者振动固化装置等程序形成模具，这其实就是自然沉积岩自然形成的方式，是一种人为控制的加速过程。以这种方式制作的产品被称为捣干（VDT）铸石。

在与工厂的深入交流与探讨过程中我们发现了现阶段铸石生产过程中还可以进行改进的地方。

第一点是集料的材质。过去的集料由于需要捣干工序，所以对吸水性和强度有着硬性的要求。随着最新的商业实验室结果，使用整体防水掺和料之后比使用引气剂对提高捣干铸石的压实度更加地有效，可以降低40%的吸水率和提高20%的强度，使耐久性得到极大提升，同时对于集料也有着更大的选择范围。

第二点是得益于计算机软件的发展，使得完成原型模型之后可以通过计算机CAD软件进行切片，通过金属粉末熔化制作初坯，然后再整形进行金属模具的制作。比传统的模具更加地耐用，精度也更高。

三、新型造园材料制作方式

新型造园材料是由传统铸石制作工艺改制而成。以硫铝酸盐水泥为胶凝材料和天然石材渣、石屑、河沙和豆石作为原材料，经由模具和GRC材料制成，基本解决了水泥制品龟裂的问题。新型造园材料可以利用模板制成整体造型，减少废料的产生，能尽快投入市场起到一定的环保作用。

四、新型造园材料与传统石材对比评析

（一）新型造园材料与传统石材制作方式的对比评析

传统的制作方法与手工雕塑艺人制作过程相同，每一块都从零开始慢慢地雕凿，这种生产方法不仅浪费了大量的原材料，而且因为复杂的流程，往往需要施工人员和设计师两人在场才可以进行，人力成本极其高昂，也使得很多对此有需求的用户因为其高昂的价格而望而却步。而且这种制作方法还有周期过长、不易更改等弊端。

新型造园材料制作方式和制药产业的生产方式很相似，都是先制作好第一个原型的案例，然后就可以进入批量化的生产制造拼装，有着可以批量化生产、造型可定制、拼装过程简单等优点，可以很好地填补传统石材有缺陷的方面。

（二）新型造园材料与传统石材制作原料利用率对比评析

传统石材在制作过程中需要利用工具在原料上进行复杂的雕凿过程，在这个过程中会产生大量的石材废料，对于原材料的利用率低。新型造园材料可以与设计图纸完全一致，在拼装完成后可以做到完全吻合，完全不存在边角料浪费情况。

新型造园原材料来自于天然石材的残留物，如石渣、石屑、河砂、豆石等，这些石材料都是传统制作工艺中无法雕凿的废料或者是在传统制作工艺中产生的边角料，可以说是一种对资源的重复利用，完全符合现在绿色生产的要求，遵循可持续发展的原理，在环保上也有一定的价值。

（三）新型造园材料与传统石材制作中人力成本的对比

新型造园材料在翻模批量化制作的成品中，整个拼装过程不需要工匠和设计师的参与，客户在图纸的说明下完全就可以自己拼装，需要制作流程的时间很短，节省了大量的人力和时间成本。

大量节约成本后低廉的价格可以吸引大量的因为价格而却步的隐形用户群体，从而扩大市场，创造出一定的市场价值。

五、新型造园材料现有设计成果与制作工艺

（一）新型造园材料异形铺装与制作工艺

在造园过程中有着大量的异性石材铺装需求，新型造园材料首先需要做出来一个模型作为制作模具的原型，然后根据原型的模型在计算机软件上对其三维图形进行切片得到激光平面的轮廓信息，在基底材料上预先镀上一层金属粉末混合物作为过渡，然后在上述过渡层上预制一层模具材料金属粉末，采用聚焦成微小光斑的激光束对上述金属粉末进行扫描，使金属粉末熔化或部分熔化从而形成一层，在上述成型的层上多次重复上述预制和扫描过程，直至在过渡层上形成微形金属模具初坯，然后去除基底材料得到金属模具初坯，最后再对初坯进行整形，最终得到金属模具。在生产的过程中，会把原先的模型分解，制作成若干小部件，再根据客户的需求把相应的部件进行组合，制作出成品。这种制作模式和过程有着节约人力成本降低市场价格、原料利用率高保护环境、方便装配运输、可定制化设计等等优点。

（二）新型造园材料异形水景石材设计与制作

水景的制作过程中，有长方体边框4块以及若干特殊形状边框若干，由于特殊边框长度形状各异，每个都需要手工雕凿，但是如果使用新型造园材料便可以直接翻模塑形，批量化制作和生产，极大地简化了制作与拼装过程中的复杂步骤，很大程度上节约了时间和人力成本。

新型造园材料可以使整个景观造园中模块化的制作工序变得可行且简单，使用新型造园材料制作整个水景，可以任意地拼接和组合材料，可以增加定制好的石材数量扩大水景池的面积，或者是减少石材的数量以缩小面积。使用不同的组合方式可以创造出不同的形状，具有极强的可塑性，可以满足客户的定制化需求。

六、结论

石材是人类历史上最重要的制作材料之一，石材改变了人们对于建筑和制作工艺的看法，在几千年的发展中，工艺不断得到提升和完善，在制作的过程中也产生了多种高级的制作工艺，但是同时也消耗了大量的高级劳动力。现在新型造园材料是一种集模块化、参数化、机械化、自动化等等现代科学技术的制作方式，相比传统的方式在利用率和制作效率上有着无与伦比的优势。站在现代科学技术的立场上，设计师对传统石材制作工艺的研究和美学的发展并不会停滞，工艺的发展与美学的发展是相辅相成的。利用新型造园材料开拓新的市场、发掘新的工艺的同时，市场的潜力被发掘，产生了大量的需求。正因为需求的产生，供给方才会有着更多的资源去进行工艺和美学的研究。

当下，石制产品在景观造园中的地位是非常重要而且仍在不断发展中，学者应该更多地从多种角度去进行尝试，获取更多的灵感。