陸成龍，戴永剛，張國燾

(1.湖北理工學(xué)院 a.礦區(qū)環(huán)境污染控制與修復(fù)湖北省重點實驗室，b.先進材料制造與固廢資源化協(xié)同技術(shù)湖北省工程研究中心，湖北 黃石 435003；2.廣東金意陶陶瓷集團有限公司，廣東 佛山528031；3.華南理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510641)

發(fā)泡陶瓷是礦山尾礦、工業(yè)固廢等生產(chǎn)原料添加特殊發(fā)泡劑后，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)形成的新型建筑材料，具有輕質(zhì)、高強、節(jié)能的優(yōu)良性能[1]。目前，我國已經(jīng)具備了利用高硅鋁固廢制備發(fā)泡陶瓷產(chǎn)品的成熟技術(shù)，能夠消納大量固體廢棄物，使其變廢為寶，生產(chǎn)新型綠色建材，保護環(huán)境[2]。但是，發(fā)泡陶瓷的生產(chǎn)成本遠高于同類產(chǎn)品(發(fā)泡陶瓷的生產(chǎn)成本約為1 000 元/m3，加氣混凝土的生產(chǎn)成本約為400 元/m3)。這一價格劣勢極大地阻礙了發(fā)泡陶瓷行業(yè)的進一步發(fā)展。

隨著發(fā)泡陶瓷產(chǎn)品性能改善，其在裝飾領(lǐng)域的應(yīng)用也正在延伸，由最初的遮體向后來的修飾部分轉(zhuǎn)化，衍生出了以修飾為主的各種裝飾[3-4]。因此，將發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻應(yīng)用于公園主題文化展示、高校宣傳、市政建設(shè)、企業(yè)文化、別墅室內(nèi)裝飾等諸多場景，擁有巨大的市場潛力。相對傳統(tǒng)石雕工藝，利用發(fā)泡陶瓷板制作的輕量化浮雕文化墻更環(huán)保、更輕質(zhì)、便于運輸、易于雕刻，且使用發(fā)泡陶瓷組合形成文化墻能夠大大縮短工期[5-6]。發(fā)泡陶瓷浮雕文化產(chǎn)品的價格為800元/m2，傳統(tǒng)石雕文化產(chǎn)品的價格通常為2 000～3 000元/m2，對比之下發(fā)泡陶瓷浮雕文化產(chǎn)品價格優(yōu)勢明顯。

1 發(fā)泡陶瓷浮雕文化產(chǎn)品簡介

基于浮雕文化墻對低價和立體質(zhì)感的需求，設(shè)計了一款“萬里長城”發(fā)泡陶瓷質(zhì)定制浮雕文化墻，實物尺寸為7.04 m×3.00 m?！叭f里長城”發(fā)泡陶瓷浮雕文化產(chǎn)品主要由發(fā)泡陶瓷板、金屬框架和木板基材組成。金屬框架的一面固定在穩(wěn)定的墻面上，另一面由木質(zhì)基板覆蓋。木質(zhì)基板朝外的一面粘貼發(fā)泡陶瓷板，在發(fā)泡陶瓷板的外表面雕刻立體的文字和圖案。

2 發(fā)泡陶瓷浮雕文化產(chǎn)品的制作

2.1 產(chǎn)品的圖樣設(shè)計

以“萬里長城”為設(shè)計藍圖，通過精細的雕刻工藝，呈現(xiàn)出立體的裝飾效果。根據(jù)“萬里長城”發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻的設(shè)計圖進行尺寸和大小分割，其分塊設(shè)計圖如圖1所示。

圖1 “萬里長城”發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻的分塊設(shè)計圖(單位：mm)

在設(shè)計圖制作完畢后，使用“北京精雕”軟件進行精雕設(shè)計，針對圖形外觀、大小、建模、上色、描線腳本進行設(shè)計，采用單線雕刻、輪廓切割、區(qū)域粗雕刻、殘料補加工、區(qū)域修邊等加工方法?！叭f里長城”發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻的精雕設(shè)計圖如圖2所示。

圖2 “萬里長城”發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻的精雕設(shè)計圖

2.2 產(chǎn)品的雕刻

根據(jù)“萬里長城”發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻的精雕圖，選用8號與10號金剛砂刀頭，設(shè)置進刀速度，進刀深度視材料厚度、圖案圖形而定，正確計算完路徑并保存成不同文件后，輸入設(shè)備中進行雕刻。

2.3 產(chǎn)品的安裝

金屬框架的主視圖和A-A視圖如圖3所示。“萬里長城”發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻的正面立體視圖和背面立體視圖如圖4所示。“萬里長城”發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻的填充結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。根據(jù)雕刻文化墻的大小以及施工現(xiàn)場的實際情況，進行金屬框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計。金屬框架一面裝有3塊木質(zhì)基板，覆蓋整個金屬框架。木質(zhì)基板朝外的一面粘貼有若干塊發(fā)泡陶瓷板，相鄰的發(fā)泡陶瓷板之間使用陶瓷粘合劑進行粘合。木質(zhì)基板與金屬框架之間通過螺栓連接和粘膠連接的組合方式連接。金屬框架的另一面與基礎(chǔ)墻面貼合，墻面與木質(zhì)基板之間填充有保溫材料。

(a) 主視圖 (b) A-A視圖

(a) 正面立體視圖 (b) 背面立體視圖

4-發(fā)泡陶瓷板D。

2.4 產(chǎn)品的表面裝飾

對固定的發(fā)泡陶瓷墻面進行表面裝飾，先后進行6次噴漆，主要為底漆、亞光漆、亮光油漆。噴漆后，發(fā)泡陶瓷墻面有光亮效果，而且也比較好清理，不容易受污染。

3 實物效果

“萬里長城”發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻位于湖北理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院一樓大廳，采用了36塊0.8 m×1.0 m的發(fā)泡陶瓷板，整個發(fā)泡陶瓷板面最上方雕刻有 “材料科學(xué)與工程學(xué)院”，下方雕刻有長城與山脈的圖案?！叭f里長城”發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻的實物效果圖如圖6所示。

圖6 “萬里長城”發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻的實物效果圖

“萬里長城”發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻的材料環(huán)保，質(zhì)量輕，便于運輸，易于雕刻，使用此種材料組合形成文化墻能夠縮短工期。發(fā)泡陶瓷浮雕文化墻成本大大低于石材文化墻。

4 結(jié)語與展望

利用發(fā)泡陶瓷強度高、質(zhì)量輕、易雕刻的特性，創(chuàng)新性地將其由結(jié)構(gòu)材料轉(zhuǎn)變?yōu)檠b飾材料，提出了一種利用發(fā)泡陶瓷板制作輕量化浮雕文化墻的方法。經(jīng)過設(shè)計、雕刻、安裝等一系列工序，開發(fā)出7.04 m×3.00 m的浮雕文化墻，解決了傳統(tǒng)浮雕文化墻石材運輸不便、雕刻與切割工期較長的問題。

目前，全球污染狀況日益嚴峻，如何在提高資源使用效率的同時獲取經(jīng)濟效益和環(huán)保效益成為了所有行業(yè)的普遍關(guān)注點。為了適應(yīng)這一新形勢，代表著高能效、低排量和低污染的綠色新型發(fā)泡陶瓷成為浮雕文化墻產(chǎn)業(yè)的一個可靠發(fā)展方向[7-8]。在國家政策支持的背景下，新型發(fā)泡陶瓷材料在裝飾市場的應(yīng)用具有廣闊的市場前景。