GRC是怎样用于历史建筑的修复的

纽约城市学院 Shepard Hall的全景

1986年， Stein Partnership, Architects(现在的 Elemental Architecture有限责任公司)被委托调查研究修复 Shepard Hall外围护的策略， Shepard Hall有36000m²的哥特风格的结构，这座建筑是纽约城市学院的经典主体建筑。1907年完成的 Shepard Hall的外围护包括72000多片饰面砖，饰面砖与外墙砌筑墙体结合在一起。

饰面砖是原石、地方片岩交替使用，地方片岩是一种相对软的变质石，具有明显的层状特性和高的铁含量。

饰面砖的类别从平板和简单压出的线脚到高度复杂的圆雕，最大高度超过2m。

在项目开始时，已经关闭了 Great Hall,因为来自窗饰内部的饰面砖的碎片掉落到地板上，每个窗口都超过12m高，被认为对公众安全有严重威胁。

就所需复制品的数量来说，第一期的工程量比在美国也许是世界上任何地方所承担的类似项目的量都要大三倍以上。此外，第一期的工程量少于整个修复工程量的20%。

修复好的主塔

以前曾为私人客户进行过很多饰面砖的更换工作，当时是使用小型的递增议定合同; Shepard Hall的工作是针对公众客户，将会是大型的总金额总包的竞争性投标。这需要针对所有工作的非常严格的证明文件，以避免在签订合同之后昂贵的更改订单.

虽然乍看之下，这座建筑好像只需要一般的整修和清洁，事实上，情况差远了。

项目开始之前，有三分之一多的原始饰面砖已经损坏，并且被替换为砖和粉刷层。到1986年，许多修补的地方也已经脱落。

更令人关注的事实是，许多嵌入砌体中的钢构件显示出破坏的迹象，探测表明，一些钢构件已完全锈烂。这里展示的是一组穿过主塔塔楼顶部的临时拉杆，以防止其向外倒塌。实际上，这些临时性修补甚至增大了饰面砖的损害。

这座建筑物正在完全跌落。 Shepard Hall是否能继续生存，更不必说继续作为城市学院校园的一个组成部分，将需要一个综合的修复计划。

这座建筑损坏的原因是多方面的。虽然一些问题是与饰面砖的制造缺陷和安装错误有关，但是大量的损坏是由于这座建筑没有设计伸缩缝或其它调节热变形的方式。如上所述，饰面砖与石材是整体安装。

由于建筑物的位移，饰面砖被压碎，水侵蚀到钢材。生锈膨胀的钢材增大了缝隙，并增大了侵蚀钢材的水量。在冬季，缝隙中的水冻结，产生巨大的撬动作用，造成突发性损坏。

在某些情况下，从30m高度掉落的饰面砖的重量超过10kg。令人惊讶的是，没有人受到伤害，但是较低处的屋顶有被坠落的碎片击中的现象。

修复工作必须是精确复制这些细节病重新塑造饰面砖的坚固感，但是同时还必须加入一种解决建筑物位移的系统，以避免毁坏原有建筑的压碎作用再次发生。

解决方案是移出所有饰面砖，并用砖或石材替代，在最终的装饰面背后约有10cm的平面。饰面砖的GRC复制品独立地附着在新的砌筑体之上，使用镀锌槽钢和弹性夹系统，以便在三维平面上都能进行调节。

所有GRC构件之间的接缝，都使用膨胀泡沫带的柔和的三元系统，这是一种有封闭单元的泡沫棒和聚氨酯密封胶。(接缝类型“A”和“D”)由于石砌体是不规则的粗糙的，GRC构件和石砌体之间的接缝有很大的变化。这种变化可以适应传统的砂浆接缝，但是在砂浆和GRC之间有8m厚度的泡沫塑料带，在泡沫带的表面有可以撕掉的纸带，以便把密封胶应用到缝隙中。(接缝类型“C”)同样，无论是GRC构件之间的接缝，还是GRC构件和石材之间的接缝，都可调节约2.5mm的位移。

全景，所有区域的建筑变形都能够被吸收

由于每个GRC区域都有多条接缝，用于建筑物装饰区修复的系统具有更大的吸收所有建筑物位移的能力。上图可以看到这伸缩缝的伸缩范围，即：板构件之间有多条柔和接缝的区域。

迄今为止，已签署9个施工合同，其中8个合同已经完成，1个合同距结束还有几个月。就GRC来说，最小的项目包括大约500个构件，最大的项目包括大约14000个构件。迄今为止，总共制作和安装了约66000个构件，修复工程的最后阶段将包括大约6000个构件。

●材料选择

1986年的可行性研究，为 Shepard HaII的替换板认定了一些标准。最重要的三项标准导致薄壳GRC复制品进入预选。这些标准是：

·材料要与连接系统相配，在连接系统中的每个替换构件都将是独立支撑。当把复制品安装到粗糙石材的砌筑体上时，为了实现可调节建筑伸缩的设计并允许髙度的区域调节，这是必要的。构件的独立连接还允许在安装装饰板之前进行结构修复，并有利于今后的更换。

·材料是必须适合生产比较薄的构件。这样，通过替代绝大多数饰面砖，用结构稳固的砌石建筑，在外侧面上留下一个狭窄的凹槽，用可调节的钢连接系统安装复制的构件，如此这样，即可忠实地复制原有的装饰外形。复制品背面的区域完全防水，基本上创建了一个哥特复兴式的雨屏。一旦选中GRC系统，就应在标称厚度为16m、为提高刚度的边缘折返50m的条件下确定构件的尺寸，并接受三元接缝密封系统。

必须能够复制出平滑的白色表面材料基本上是一个整体，所以任何长期的腐蚀都不会危害到颜色。

因为独立支撑构件的尺寸较小，装饰性表面的环境稳定性至少与结构性能同步。

可行性研究包括几个系列的加速老化试验，重点是各种GRC材料表面和颜色的环境稳定性。

1986年进行了初期试验，一个使用铝硅酸钙水泥和E-玻璃纤维的专有系统，清楚地表明了建筑材质的优势。用这个系统进行了第一阶段的试验。现在已经放置了20多年，该产品表现良好;但是，它难以制造，供应也有些不可预知。

因为第一阶段的施工是在1990年完成的，为了确定是否能够更加容易地利用并且是否易于制造，客户又委托了一系列新的试验，以便找到具有类似耐久性的替代品。进行了13个不同GRC配方的试验。

在一个系统内加入了偏高岭土和少量聚合物，其结果明显好于其余样本。可透气“纯净的”硅烷密封剂的应用赋予表面装饰效果，可最大限度地减少污垢堆积、在构件变湿的时候减小临时性的颜色变化。除此之外，没有进行表面处理。