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优秀历史建筑外立面修缮关键施工技术应用与研究

2023-01-13上海市建筑装饰工程集团有限公司上海200072

建筑科技 2022年2期
关键词:空鼓石子面层

朱 彤(上海市建筑装饰工程集团有限公司,上海 200072)

一个城市的老建筑已经成为了象征城市文化的名片,越来越多人意识到城市的文化底蕴离不开城市的老建筑的保护。在工程中,历史保护建筑的修缮项目工程日趋重要,在历史建筑修缮期间,需要充分考虑建筑原貌,遵循历史建筑保护修缮法律和条例要求,施工过程中做到尽可能记录详实和完善。但目前从事历保建筑的现场技术人员对修缮和规程的了解存在较大差异。本文从四川中路 133 号优秀历史建筑装修(修缮)入手,针对传统工艺的系统性记录和应用进行了深入探索和实践,对历保建筑修缮关键技术的应用与研究具有一定的指导作用。

1 修缮工程重点

1.1 遵守优秀历史保护建筑修缮的流程及相关条例

优秀历史保护建筑修缮必须按照历保中心告知单和设计方案专家评审意见要求,加强施工前的详细勘查工作,坚持“修旧如故、恢复原貌”的指导思想。

必须遵守《上海市历史风貌区和优秀历史建筑保护条例》等相关条例,对历史风貌的保护遵循统一规划、分类管理,整体保护、有效保护,合理利用、促进保护的原则。施工方案的评审、施工样板审核及竣工验收等流程必须遵守相关优秀历史建筑保护条例。

1.2 恢复建筑物的原有风貌

充分理解设计意图,用原形式、原材料及原工艺尽可能恢复原有风貌。对已破损或遗失的重点保护部位,如外立面水刷石墙面、室内水磨石地面,实木地板,纸筋石膏天花和电梯间墙面等必须依据历史资料,并在充分听取政府主管部门、专家和设计意见的前提下进行充分考证,确定正确的修缮方案,不能擅自改变现状。

1.3 修缮过程的资料记录应详实

采取科学严谨的工作态度,认真细致地记录重要的施工过程,收集整理完整的施工资料。在施工过程中必须派设专业技术人员深入施工现场,掌握和指导修缮工艺,并同步做好文字、影像资料收集整理工作。

2 外立面水刷石墙面修缮技术

2.1 工艺特点

水刷石一般是建筑外墙面的装饰做法之一,主要运用在近、现代民用建筑中。据考证,水刷石起源于日本明治维新时期,1908 年传入台湾,20 世纪 10 年代左右开始引入上海。1920—1939 年是水刷石饰面的鼎盛期,在开埠城市发展迅速。

水刷石是以水泥为胶凝材料,石渣为骨料抹于墙体基层表面,然后用水冲洗露出石渣的颜色、质感为主的饰面做法。水刷石制作时,水泥和石子的配比与石子粒径大小有关,常规的水泥和石子比例在 1∶1.25~1∶1.5 之间,此比例水刷石石子密度合适,水刷石观感较好。但是修缮时,老的水刷石墙面经过长时间冲刷,水泥风化,石子流出更多,石子间空隙变大,显得密度低,需要按照修缮部位的密度来配比水泥石子比例。配比过程中可能因为石子减少水泥增多而造成冲洗时石子掉落,如有此种情况应该适当增加石子比例。

2.2 水刷石墙面清洗施工技术

水刷石墙面的清洗方法包括物理清洗(水洗及喷砂等)和化学方法(比如各种清洁剂),在清洗时应当保证墙面不受损伤。清洗完成后,不能将有害物质残留在建筑表面,比如化学清洗剂清洗后,最终要使用有压力的水冲洗干净。

2.2.1 一般墙面污染清洗施工

水刷石立面污染病态主要有灰尘、油污、锈迹、生霉、泛碱以及多介质环境污染。针对立面一般污染情况采用水洗法施工。大面积施工前,参照高压水枪压力不超过 200 kg(即 20 MPa)的设计要求做清洗小样。清洗小样选用三种压力对比,15 MPa,20 MPa,25 MPa。

经对比后发现 15 MPa 清洗后无法全部清洗干净,20 MPa 清洗效果较合适,25 MPa 适合较难清洗部位可以小范围使用。

并且通过实验证明,局部难以清理位置直接使用酸性药水清洗,会造成墙面发白。因此在修缮过程中,化学药水清洗的方法需征得设计及专家认可,不可擅自使用。

2.2.2 多介质环境黑色污染物清洗施工

施工中墙面清洗后发现外墙二层以上部位的黑色物质无法清洗干净。经过与相关专家确认,黑色污染物可能为空气中的汽车尾气,油烟等混合物经多年沉积水分蒸发后所剩物质,为多介质环境污染。

根据该污染的情况制定清洗方法,主要采用 3 种方法进行试验。

方法一,采用强专用清洁剂拌粉覆膜清洗。试验表明清洁剂方法无效。

方法二,采用火烧法,然后高压水枪清洗,可以清洗掉褐色污染物。清洗后使用空鼓锤敲击,发现墙面出现空鼓起壳情况,因此火烧法不可行。

方法三,采用砂洗法,经过与设计和专家商议后确定局部采用砂洗。通过试验确定确定砂洗工艺,采用高压水枪旋转冲洗水嘴,结合金刚砂,压力采用 25 Mpa,可以很好地清洗多介质环境污染物。因为水刷石墙面表面石子凹凸不平,石子间有空隙因此不能完全清洗干净,但是可以大大减少黑色物质,使墙面清洁的同时保留部分沧桑感。

2.2.3 油漆面脱漆剂清洗施工

在清洗东立面时,发现浮尘下有红色油漆,经判断应为20 世纪 70 年代特殊时期所刷标语,油漆质量极好且长时间已渗透入水刷石墙面中。经试验,使用碱性脱漆剂可以稀释油漆,但无法清洗干净,清洗后的水刷石墙面红色极淡远处几乎不可见。遵循做小干预原则,避免过度清洗,最终方案为红色油漆使用脱漆剂清洗稀释,确保红色浅淡不影响外立面风貌。

2.2.4 施工技术要点

清洗修缮前,应对外墙饰面所有材料、构造、工艺特点进行调查,有特殊装饰效果的,应测绘、录像和文字记录,建立工艺档案。

大面积清洗必须先进行清洗试验,试验区域应选择在非重点保护区域进行,经设计等确认后方可大面积实施。清洗过程中做好废水收集,避免污染环境。

对于外墙浮灰、污垢和涂料,采用中性清洗剂清洗。清洁时采用塑料软毛刷或低压水枪进行人工清洗,水压控制在 10 MPa 左右,针对面层污染不同情况调节水压,本工程中因为多介质环境污染较难清洗,局部使用高压水枪喷砂清洗,压力 20 MPa;尽量保持整个水刷石立面外观协调,避免过度清洗;而对较为顽固附着之处采用塑料刷轻轻刷洗,不会对水刷石造成破损。冲洗作业时须控制喷枪口与污垢之间的距离(700 mm 左右)、冲击方向(与墙面约 60° 斜角,严禁正面冲洗)、停滞时间等。

对于复杂的黑色多介质环境污染,则可采用喷砂清洗黑色污渍部位。清洗时使用金刚砂,高压水枪喷头更滑旋转喷头,压力调整为 25 Mpa。清洗时,工人需佩戴好专业防护镜和防护服,并做好砂粒收集,每清洁完一层及时打扫清理砂粒。喷砂清洗黑色污渍无法做到全部清洗干净,黑色浅淡满足设计和业主要求即可,避免长时间喷砂清洗墙面,以免对水刷石墙面造成二次损伤。

2.3 水刷石墙面修缮施工技术

水刷石修缮后如何保证建筑立面的整体观感协调,修缮部位不突兀是难题。建筑水刷石墙面经过常年雨水冲刷以及空气中化学成分的浸染,表面颜色以及石子密度都有变化。而且经过历年多次修缮,墙面有变黄偏黑等多种颜色的可能,因此水刷石修缮需要多次小样试验,以确定修缮工艺和材料配比,之后再大面积施工。

2.3.1 色差问题修缮技术

外墙经过历次修缮,存在灰色水刷石,黑色水刷石和黄色水刷石墙面等多种颜色。墙面清洗完灰尘后,原本不太明显的色差变得尤为明显。因此将历次修缮不同颜色的部位通过手绘标注出报给设计单位,确定要做平色处理方案。现场采用 2 种方法进行平色试验,并取得一定效果。

方法一,使用碧林颜料进行平色。其平色颜料粘稠度较稀,平色后颜色基本接近周围颜色,平色后水刷石质感视水刷石石子大小而定,因颜料较薄,基本保留质感,但是水泥和石子颜色统一,若从近处观察易看出平色痕迹。建议,建筑较高部位可以直接使用平色,平色效果较好。

方法二,使用丙烯酸颜料进行平色。丙烯酸颜料平色后颜色层较厚,平色效果较好,打磨后露出部分石子,有凹凸感,但并不强,若加大打磨程度石子会被磨平。

通过应用和研究得出,若建筑二层以上平色使用碧林颜料或丙烯酸颜料均可,远处看颜色对外立面风貌的影响大于质感,可不用在意平色后的质感(二层以上水刷石无需打磨)。底层平色可使用丙烯酸颜料加打磨,但现在的打磨工艺仍需改进,尽量减少对水刷石石子的损伤,下一步可以考虑化学法、成膜法等方法磨掉去掉水刷石石子上的颜料。

工程实践表明,水刷石墙面平色后效果尚可,但是在工程刚结束后,墙面因平色有一定的反光,且雨天平色部位和非平色部位有色差,平色三个月后反光和色差消失。因此在以后工程中除非业主和设计单位强烈要求,不建议对外墙做大面积平色。

2.3.2 修补痕迹修缮

本工程外立面底层水刷石墙面存在较多修缮痕迹,近看比较明显。由于设计单位要求尽量少凿除水刷石,因此本次修缮同一块水刷石墙面修补时,修补范围不超过三分之二的都是局部凿除修补。水刷石起壳后凿除修补部位加上历次修缮的修补部位造成一块水刷石墙面可能有数处修补痕迹,近看十分明显。

经相关单位查勘后,最终确认水刷石墙面分块整块凿除后的修缮方案。经协商,东立面一层腰线以下的水刷石墙面全部凿除后新做。水刷石墙面一般都会分块,在以后的修缮项目中,如果对外墙风貌的要求较高,可以采取在人眼可视的一定高度范围内,将一整块水刷石全部凿除新做的做法修缮水刷石墙面,此种方法效果更好。

2.3.3 施工技术要点

(1)检查空鼓起壳。采用敲击法确定空鼓位置。基层起壳,无裂缝,起壳面积在 0.1 m² 以内,基层强度较好,可采用环氧树脂灌浆;基层砂浆酥松,或起壳面积>0.1 m²,或起壳同时又裂缝的,凿除重做;面层起壳,面积大于 0.1 m²,应凿除重做;面层裂缝,宽度在 0.3 mm 以下,无起壳现象,可进行嵌缝处理;面层酥松、剥落,基层强度和整体性较好,可凿除面层,局部修补。

(2)起壳、裂缝修补(扩缝法)。沿裂缝的方向用钢凿在裂缝的两侧各 5 mm 范围内开槽,操作时必须将砂浆粉刷层凿穿;用小钢凿将两条槽缝内的粉刷凿掉,形成一条 10 mm 宽的 V 字槽,并对缝的边缘进行修整;将基层清理干净并浇水湿润;按原水刷石软、硬底脚的情况抹底层灰(视厚度该层抹灰可分次进行);待底层灰六七成干燥时,先薄薄地刮一层含 3%~5% 胶的水泥浆,随即粉上按原面层相同的配合比调配成水泥石渣浆;按小样确定的水泥石渣罩面。

(3)空鼓修补。对水刷石墙面出现的空鼓,对空鼓部位斩粉后修粉。修粉时注意区分空鼓的深度,空鼓到哪一层修粉到哪一层。具体做法是:

先用敲击法确定空鼓的范围,并用粉笔做出标记;用钢凿沿空鼓部位的边缘进行凿除,面层空鼓仅凿至面层,底层空鼓则凿至底层;用钢凿凿除空鼓的粉刷层,用小钢凿修整凿缝的边缘,并将接缝处修成斜口,将底层与面层处的接缝修成踏步面,以防止接缝部位出现新的裂缝;空鼓的底层去除后,对结构体为砖块的用小钢凿剔凿砖缝(深 10~20 mm),对结构体为混凝土的用钢凿适当凿毛;填补基层上的空洞,对砖基层进行浇水隔夜;第二天修粉时,用刷帚沾水湿润基层表面和接缝处,接浆后先用水泥混合砂浆将接缝处嵌密实,然后做粉刷层;根据原有抹灰层的层数、厚度及配合比重做抹灰层,先抹四周接槎处,再逐步往里抹,边抹边压实。

(4)缺损修补。因基层内部金属铁胀造成混凝土剥落和水刷石面层损坏,对此类损坏,先将松动部位剔除干净,再对锈蚀的钢筋进行除锈处理和钢筋补强, 然后涂刷阻锈剂,浇捣补缺混凝土,待达到设计强度后,再做水刷石面层。

3 外立面钢窗修缮技术

3.1 工艺特点

钢窗从近代开始大规模应用,兴盛于工业革命后,从西方传入我国在近现代建筑中多有使用。建国后中国钢窗分为25 型、32 型和 40 型钢窗钢料。到 20 世纪 90 年代,钢窗国家标准仅剩下 32 型钢窗。现在钢窗因气密性等原因已经很少使用,但是历史建筑的修缮应该依照修旧如故的原则,现存的钢窗如无必要不应更换,需要恢复的也应按照保留的钢窗型制和样式恢复。

钢窗修缮后一般会更换玻璃,老的钢窗固定玻璃使用油灰固定,但油灰容易老化,且气密性差,修缮后重新安装玻璃可以使用硅胶固定。

3.2 工艺流程

油灰铲除→玻璃拆除及配件拆除→油漆出白打磨→变形钢窗矫正→油漆稀释剂擦洗→红丹漆底漆(一底)→醇酸油漆(两面)→补齐五金件和玻璃→油漆修复

3.3 施工技术要点

(1)修缮时先用钨钢铲现铲除油灰;拆除五金件和玻璃,玻璃拆除后放入室内并妥善保存,五金件拆除时先用除锈剂松动螺丝钉以免螺丝钉滑丝;然后使用钨钢铲铲除油漆,上除锈剂除锈。

(2)钢窗矫正前检查是否有脱焊,焊接裂开,铆钉松动和小中档榫接松动,锚固不牢,螺孔滑牙等情况逐一检查修理,对变形的拆卸矫正,并给铰链等进行加油,使之润滑,进行局部调整。损坏的拆卸更换,拆除时要用钢凿轻凿钢窗固定铁件位置的墙体,将钢窗边与墙体的填缝砂浆凿除干净,避免外墙面受损。

(3)钢窗整修后重新安装五金件及玻璃,将原始完好的特殊玻璃集中使用在重点保护部位,将玻璃装进框口内轻压使玻璃与底油灰粘住,然后沿裁口玻璃边外侧装上钢丝卡,钢丝卡要卡住玻璃,其间距 ≤300 mm,且框口每边至少有两个。破损的玻璃进行更换,玻璃安装避免刚性结合,使用油膏等非刚性材料做垫子,设置钢丝弹簧夹。经检查玻璃无松动时,再沿裁口全长抹油灰,油灰应抹成斜坡,表面抹光平。最后抄专用红丹一度,对所有的零件加油,使之润滑,开启灵活。

(4)钢窗顺水孔需畅通,否则将导致窗框边缘容易积水。

4 门头盾形纹章装饰的恢复工艺

4.1 历史溯源

根据历史图纸和卜内门大楼历史照片,大楼入口门头原有盾形纹章花饰。根据近代历史建筑花饰的做法判断,原盾形纹章花饰应为钢筋水泥基层,然后表面做水刷石粉刷。

4.2 工艺流程

考虑花饰使用钢筋水泥材料制作重量大,内部结构不明,安装存在较大安全隐患。经过方案评审及专家讨论,最终确定使用轻质材料制作。因此本次卜内门大楼的修缮,门头盾形纹章花饰使用了 EPS 作为基层材料,表面做水刷石粉刷达到饰面效果。工艺流程如下:

测量定位→抹粘结剂,填补空隙→填补空隙→开孔→螺栓加固→贴网格布→填实粘结剂→EPS安装完成→水泥石子浆罩面→冲洗→水刷石盾形纹章完成

4.3 施工技术要点

(1)由于纹章花饰造型复杂,常规测量打样方式不能满足施工要求。因此现场使用 3 D 建模技术,通过 3 D 打印制作小样。并经专家确认后,打印制作 EPS 基层。

(2)安装 EPS 基层时,使用专用粘结剂固定。放线定位后,背面刷粘结剂然后固定在墙面上;固定后 EPS 背面于墙面有空隙,切割 EPS 块料刷粘结剂后塞入空隙固定,空隙较大的部位采用不锈钢螺栓加不锈钢片固定,保证安装牢固性。

(3)安装完成后使用网格布刷粘结剂覆盖缝隙,完成后在表面做水刷石粉刷,水刷石的石子采用小八厘粉刷厚度控制在 2 cm 左右,否则水刷石可能会脱落。

5 结 语

优秀历史建筑一定程度上反应地域建筑历史文化特点,在施工工艺和工程技术上具有相当的历史价值和科学研究价值。保护修缮是延续历史建筑的重要手段,不同的建筑类型、不同的保护要求有着不同的修缮技术和保护方法。笔者针对历史建筑的特点、保护等级、相关工艺及修缮要求等进行了研究,通过严谨勘察与现场实践,将施工的干扰控制在最低限度,尽可能保留原有历史建筑的装饰与特色,恢复建筑原有风貌。本文对外立面主要饰面水刷石、钢窗和特色花饰进行分析和总结,详细阐述了外墙水刷石清洗、修缮工艺的使用方法和技术关键点、钢窗修复的重点技术以及特色花饰的基底安装方式,为相似历史保护建筑的外墙修缮施工提供重要的技术依据。

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