仿古建筑复合墙体陶土砖清水墙施工技术研究与应用

徐瑞卿

0 引言

陶土砖清水砖墙利用本身质地和色彩达到装饰效果，集维护和装饰为一体，有效减少装修材料，达到消除装修质量通病、节能降耗的目的，符合国家绿色环保理念，陶土砖具有抗冻融、抗光污染、耐风化、耐腐蚀性等特性，同时能够体现美丽的建筑色彩和浓厚的传统建筑文化。在当前建筑行业推崇节能环保及绿色施工的发展理念下，陶土砖清水墙的应用越来越受到大众的认可，尤其是国内外的高等学府，发展前景广泛。但陶土砖清水砖墙对材料的规格尺寸要求极高，墙面平整度难以保证；施工工艺要求高，特别是灰缝控制难度大，难以保证灰缝顺直、大小均匀，不确定的人为因素大；清水砖墙直接在保温面层上铺贴砌筑，粘接不牢固，安全风险大；清水砖墙，后期受潮容易出现泛碱现象，影响后期外立面效果等技术难题，制约其在建筑市场推广应用。本项目通过工程实践，提出新型构件式陶土砖清水墙系统应用，将清水砖外装饰墙与外隔墙进行可靠连接，增加了装饰墙体稳定性，引进“BIM 技术+BIM5D+智慧工地”等很好地解决了上述技术难题。总的来说，既能确保施工安全可靠、方便快捷，又能达到缩短工期、节省施工成本及节能环保的目的。

1 工程概况

南京农业大学江北新校区一期三标段工程位于南京市江北新区内，由行政楼及会议中心、体育馆、学生公寓、体育场看台、校医院及校门组成，局部设地下室，地上最高6 层，总建筑面积179 416.79m，其中地上建筑面积168 849.91m，主要结构形式为钢筋混凝土框架结构，创优目标为江苏省“扬子杯”，为了体现学府文化的底蕴，以及学院整体“庄重、朴素”的风格，校医院外围墙体参照防古做法外立面采用陶土砖清水墙作为外装饰面。具体做法为：（1）120mm×240mm×55mm 陶土砖砌筑（插筋灌浆）；（2）6mm 厚抗裂砂浆抹面，耐碱玻纤网格布两层；（3）外贴50mm 石墨复合保温板；（4）4mm厚外墙保温专用粘结剂；（5）8mm 厚聚合物水泥防水砂浆；（6）15mm 厚1∶3 水泥砂浆找平层；（7）刷界面处理剂一道；（8）基层墙体。校医院整体效果如图1 所示。

图1 校医院整体效果图

2 仿古建筑复合墙体陶土砖清水墙施工技术研究

2.1 基于BIM 技术的清水墙图纸深化、砖砌体三维排布及施工模拟技术

采用BIM 技术进行清水墙图纸深化设计，将初始设计的240mm 厚实心陶土砖墙优化成120mm 厚空心陶土砖半砖墙，减少墙体自重，节省材料成本；利用BIM 技术建立完整的清水墙BIM 三维模型，对陶土砖清水墙进行砌体排布及三维模块布置，实现墙面对缝美观；利用BIM 技术模型统计功能，统计出每面墙体所需陶土砖规格及数量，由厂家统一加工制作，运至现场，直接砌筑，避免工人现场切割，提高了施工效率及材料利用率，优化了施工环境；利用BIM 三维模型，根据施工工序，制作三维动画，进行施工模拟，用于指导施工，方便技术交底、质量验收及管理，该技术应用一方面能够提高工作效率，有效控制砌筑施工质量，另一方面能够达到陶土砖清水墙外饰面美观协调、墙面对缝及合理分隔的效果。

2.2 新型构件式陶土砖清水墙系统施工技术

陶土砖清水墙半砖墙相比于全砖墙自承重、自稳定性较差，为了进一步加强墙体自稳定性与结构安全性，横向方面设置混凝土挑耳，将清水墙进行分段砌筑，通过减少墙体高度，进而减少自重，优化受力（校医院一层层高5.4m，设置两道砼挑耳，一道挑耳位于一层窗户顶部，另一道位于窗户中间位置，将清水砖墙分三段砌筑，高度分别为1.7m、2m、1.2m；二、三层层高4.5m，设置两道砼挑耳，一道挑耳位于一层窗户顶部位置，另一道位于窗户底部，将清水砖墙分三段砌筑，高度分别为0.8m、2.7m、0.6m），通过设置水平方向钢筋网格梯子筋（转角方向，创新采用“L 型”钢筋网格梯子筋），竖直方向环氧涂层钢筋插筋，以及清水墙与外墙之间设有拉结筋或锚筋，将装饰清水墙与外墙构造柱可靠连接成一个构件式整体，使外隔墙（含保温层）与清水墙为稳定的整体结构，有效防止清水砖在施工过程中倒塌甚至是在后期脱落，较采用龙骨式清水墙，施工便捷高效，节省成本，缩短工期。

2.3 陶土砖清水墙泛碱预防及治理技术

从砌筑材料质量问题、使用过程中化学反应、周围环境及陶土砖性能等几个方面分析陶土砖墙泛碱原因，以此采取针对性的合理的预防及治理措施，如陶土砖墙砌筑过程中应采用含碱量较低的水泥预拌砂浆进行砌筑，同时砌筑砂浆中掺入搞碱剂，勾缝采用憎水型勾缝材料，防止水分侵入，增强外墙抗风化能力，减少或避免陶土砖墙泛碱现象发生，节省了后期清水墙泛碱修复成本，确保建筑立面外形美观，建筑结构更为有效运行。

2.4 基于“BIM5D+智慧建造”的项目管理技术

通过BIM 模型，提炼清水砖墙信息，形成二维码，张贴于施工现场，方便技术交底、质量验收及管理，指导施工；通过广联达BIM5D 技术为项目的质量、进度、技术、成本管控等提供高精度模型与精确数据，协助项目人员实施精细化管理；通过无人机技术、VR 技术、虚拟漫游技术等加强现场安全、质量巡检，发现隐患，及时整改，进而提高施工现场的标准化、信息化管理水平，实现智慧建造。

3 施工工艺及操作要点

3.1 工艺流程

砖清水墙工工工艺流程如图2 所示。

图2 陶土砖清水墙施工工艺流程图

3.2 操作要点

3.2.1 图纸深化设计

根据陶土砖规格型号，出具深化设计图，明确构造柱位置（窗两侧、转角墙、T 型墙应设尽设）、挑耳位置、水平方向钢筋网片拉结间距、陶土砖装饰墙与外隔墙连接方式及陶土砖墙灰缝及位置等，需经过设计院受力计算分析，确保结构安全可靠，方可实施。

3.2.2 BIM 建模

根据清水墙深化图纸，利用REVIT 建模软件建立结构三维模型，模型必须全面准确反映图纸信息，精确反映构造柱、挑耳及外窗的定位及尺寸。三维砌体排布中，水平及垂直灰缝均按10mm 控制；砖块排布时严控墙体对缝，砖块之间要搭接，上下皮砖垂直缝务必错开；尽量使用整砖砌筑，减少砖块切割加工，减少砖块浪费，提高砖块利用率，不得出现小砖，整体排砖图力求整齐、美观、有规律。以此对每面墙体进行清水砖排砖，生成排砖图。

3.2.3 施工前期准备

编制专项技术方案，组织专家论证，执行审批流程，完成方案交底及安全技术交底工作；建立清水砖墙实体样板，进行各方联合验收；完成上道工序保温工程相关检测及隐蔽验收工作。

3.2.4 测量放线

重点强调控制线设置，水平控制线每层1 条，竖向控制线南北立面各2 条，东西立面各1 条；并根据深化图纸及三维排砖图将清水墙位置、水平拉结筋位置、竖向插筋位置逐一放线到工程实体上，并用红油漆标识。

3.2.5 插筋、拉结筋植筋

根据现场测量放线位置，在构造柱处沿墙高每500mm 植入2φ8 水平拉结筋，长度250mm，在楼层清水墙位置线及挑耳处植入φ12 竖向插筋，长度600mm，拉结筋及插筋在植筋施工前应确保表面干净无锈蚀，水平拉结筋植筋深度为150mm，且入混凝土构造柱深度不小于100mm，竖向插筋植筋深度为100mm。植筋工作完成后，24h 内不扰动，并按照规范进行植筋拉拔试验。

3.2.6 清水砖砌筑、灌浆

（1）排砖撂底：砌筑伊始要参照BIM 排砖图进行，排砖必须周全考虑，控制灰缝宽度，注意门窗位置，核对门窗洞口等处是否符合砖的模数，必须使各皮砖的竖缝相互错开，经试排合格，方可开展后续施工。

（2）砌筑：采用“三一”砌砖法，铺灰时一次铺灰长度常规天气不宜过750mm，夏季气温高不宜超过500mm。转角处和交接处应同时砌筑；砌筑中要对清水砖材料进行选择，有缺陷的不得使用，整齐、美观的面要砌在外面；严格控制砌筑高度、灰缝宽度及砂浆饱满度，避免出现通缝、瞎缝；特别注意，竖向插筋处陶土砖将对应的孔洞穿过插筋后砌筑，且对于竖向插筋穿过的陶土砖孔洞应用砌筑砂浆将其填充密实。

（3）焊筋成网：为了加强清水砖装饰墙的整体稳定性，每砌筑八皮清水砖设置水平网格梯子筋，并将其与竖向插筋、水平拉结筋点焊拉结成网，形成稳定体系，网格梯子筋为内外两边为φ8 的钢筋，中间为φ6 的钢筋S 型设置，分别于内外两排钢筋点焊，宽度为80mm，长度可根据墙身长度自行设置，转角墙位置采用“L 型”网格梯子筋，“L 型”梯子筋各边长度不宜小于500mm，严禁在转角部位进行网格梯子筋搭接。

（4）顶部收口：当砌筑至顶部最后几皮砖时，应先用一段插筋将下段插筋及墙体顶部挑檐下部植筋可靠焊接，然后对穿入插筋的陶土砖孔洞进行灌浆处理，等灌浆完成后再进行顶部墙体收口。收口时需要对陶土砖进行开槽处理，宽度20mm左右，方便钢筋通过槽口置于陶土砖孔洞内，正常砌筑。

3.2.7 清缝、勾缝

清水墙勾缝应随砌随勾，每天砌筑完成后，应统一进行勾缝，勾缝前要做好墙面清理，勾缝应采用成品干粉憎水性勾缝材料，同时采用定制勾缝工具，勾深缝，勾缝深度宜为8mm，成型灰缝密实，防止水分侵蚀，增强墙体抗风化能力，勾缝时不得污染墙面，勾缝完成后对墙面重新进行清理。

3.2.8 成品保护

清水墙砌筑时，应随砌随勾缝清理，保证墙面不被砌筑砂浆所污染。

4 质量控制

4.1 质量标准

陶土砖清水墙砌筑应符合现行国家标准《砌体结构工程施工质量验收规范》（GB50203-2015）、《建筑装饰装修工程质量验收标准》（GB50210-2018）的有关规定。

（1）清水砖和砂浆的强度等级应符合设计要求。

（2）清水砖砌体灰缝砂浆应密实饱满，饱满度不得低于80%。

（3）清水砖砌体的转角处应同时砌筑，不得留直槎。

（4）清水砖砌体组砌应上、下错缝，无通缝。

（5）清水砖砌体的灰缝应横平竖直，厚薄均匀，宜为10mm。

（6）清水砖砌体尺寸、位置的允许偏差及检验应符合规范规定。

4.2 质量保证措施

（1）在清水墙BIM 三维建模墙体排布过程中应严格按照相关原则进行布置，使得清水墙体整体布置安全、美观。

（2）高度重视材料进场验收工作，对于尺寸偏差大、缺棱掉角、有色差、有扭曲的陶土砖，严禁用于墙体砌筑。

（3）为保证清水砖装饰墙与外隔墙可靠连接，水平拉结筋及竖向插筋植筋时应深入到混凝土结构层，且深度不小于100mm，植筋完成后要进行拉拔检测。

（4）在施工现场，将BIM 排砖图或生成导出二维码直接张贴在需要砌筑的位置，要求工人严格按照BIM 排砖图进行施工，验收时也按BIM 排砖图进行验收。

（5）砌筑过程中双面挂线，严格控制墙体的垂直度及平整度，用靠尺及塞尺随砌随靠，确保误差在允许范围内，同时还要严格控制灰缝宽度及平直度，严禁出现瞎缝、通缝等。

5 安全及环保措施

（1）建立安全检查小组，现场指定专职安全员负责陶土砖清水墙施工过程的安全检查。

（2）本工程清水墙施工需要借助外脚手架，需要对外脚手架进行加固处理，并定期检查外脚手架安全情况，确保牢固，防止坍塌伤人，架上操作需要注意脚下，防止跌落，上部陶土砖砌筑施工过程中，下部所有脚手架严禁站人施工。

（3）现场做到工完料净场地清，不同材料、构件分类堆放，标识清晰。

（4）现场设置陶土砖加工房，对于切割的砖块，在加工房统一进行，确保现场整洁，废料集中堆放，粉尘类环境污染在可控范围。

6 效益分析

6.1 经济效益

本工程共计陶土砖清水墙面积约1 600m，120mm 厚清水墙相比240mm 厚清水墙能够减少约98 500 块陶土砖，市场价240mm×120mm×55mm，陶土砖价格约3～4 元/块，总计能节约砌筑成本295 500～394 000 元；构件式陶土砖清水墙系统施工相比于龙骨式陶土砖清水墙系统施工，节省了主次龙骨的材料量，节约面本164 000 元；陶土砖清水墙泛碱预防及治理技术应用，能够极大减少后续墙面泛碱现象发生，能够减少后期维护修补工作，节省维护费用；“BIM 技术+BIM5D+智慧建造”应用，加强了现场精细化管理，避免了现场材料浪费、返工整改等，减少了现场管理成本，隐形地提升了工程经济效益。

6.2 社会效益

工程实践中，对相关技术进行总结，已申报发明专利1项《一种防古建筑陶土砖清水墙施工方法》已受理；实用新型专利3 项《一种防古建筑陶土砖清水墙与外隔墙连接构造》《一种多功能清水墙勾缝工具》《一种可调节清水墙用的灰缝齿》，均已授权。该项技术操作简便、安全可靠，不但可以有效地确保工程质量，提高陶土砖清水墙施工效率，缩短项目工期，减少项目成本，而且符合当前建筑行业节能环保及绿色施工的发展理念，具有重大的社会效益。

7 结论

本文重点阐述了基于BIM 技术的清水墙图纸深化，施工模拟、新型构件式陶土砖清水墙系统、清水墙泛碱预防及治理、基于“BIM5D+智慧建造”的项目管理技术研究和清水墙施工工艺及操作要点，通过工程实际应用，该项技术具有安全可靠、简捷高效、缩减成本、节约工期、绿色环保等特点，经济社会效益显著，值得在类似仿古建筑陶土砖清水砖墙项目上大力推广应用。