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設計師必存-GRC的應用

發布人:     發布時間:2019-07-03 15:12:39

GRC是英文Glass fiber Reinforced Concrete的縮寫,中文名稱是玻璃纖維增強混凝土。

GRC是一種以耐堿玻璃纖維為增強材料、水泥砂漿為基體材料的纖維混凝土復合材料,GRC是一種通過模具造型、紋理、質感與色彩表達設計師想象力的材料。

目前GRC模具有水泥模具,玻璃鋼模具,木模,硅膠模,鋼模,表面光潔度棱角尺寸精度最好的是GRC鋼模。

 

  • 中 文 名   玻璃纖維增強混凝土

  • 外 文 名   Glass fiber Reinforced Concrete

  • 材料類型  纖維混凝土復合材料

  • 原 材 料    耐堿玻璃纖維、水泥砂漿

彩色發展趨勢

彩色GRC,即帶飾面的GRC。

飾面層與GRC纖維增強層為一次成型。這種彩色裝飾面層是通過GRC配料中加入顏料、彩色骨料和外加劑,以及特定的制作工藝完成的。

一種通過造型、紋理、質感與色彩表達設計師想象力的材料。

1. 避免沾上灰塵和污漬:可以用吸塵器來清潔砂巖背景墻而且要確保吸塵器是軟毛刷,因為硬設備可能會刮傷砂巖。

2. 安裝好后盡快密封:密封口可以充當砂巖背景墻的?;げ?,防止灰塵和污漬的進入以及砂巖內的水分蒸發,因為它和空氣中的化學物質發生反應可能會損壞砂巖背景墻。

3. 不要接觸油污:因為油或污垢會導致砂巖背景墻染色,如果接觸到了應該盡快清理避免被砂巖吸收。

4. 避免使用瓷磚清洗劑清潔:瓷磚清洗劑會使墻壁瓷磚褪色應該用干凈的軟布和溫水,經常擦拭可以防止有害化學物質的沉積。

材料優勢

建筑外立面常見的裝飾材料有:

天然石材干掛、玻璃幕墻、金屬幕墻、陶板、瓷磚 、涂料


 

應用領域

GRC建筑細部裝飾構件,簡稱:GRC建筑細部。

GRC幕墻板,或稱:GRC外墻掛板。

GRC園林景觀制品,如:GRC雕塑,GRC假山,GRC小品,GRC花缽等。 

還有GRC輕質隔墻板、GRC保溫板、通風管道、永久性管狀芯模、永久性模板、工業建筑屋面構件、聲屏障、自承載式地板、灌溉渠道等。

材料特征

材料組成

水泥:通常用于GRC中的水泥主要有快硬硫鋁酸鹽水泥、低堿度硫鋁酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、白色硅酸鹽水泥。

纖維:GRC材料中使用的纖維必須是耐堿玻璃纖維,種類包括耐堿玻璃纖維無捻粗紗、耐堿玻璃纖維短切紗、耐堿玻璃纖維網格布。歐美國家要求GRC中使用的玻璃纖維氧化鋯含量不低于16.5%,中國要求在使用普通硅酸鹽水泥時氧化鋯含量不低于16.5%。

聚合物:通常添加的聚合物為丙乳,即丙烯酸酯共聚乳液。

外加劑:通??裳≡裥緣丶尤敫咝Ъ跛?、塑化劑、緩凝劑、早強劑、防凍劑、防銹劑等外加劑:當制品中含有鋼質增強材料或鋼質預埋件時,不得使用氯化鈣基的外加劑。

其他材料:可以選擇性的添加一些火山灰質活性材料,有利于提升GRC制品的綜合性能,例如強度、抗滲、耐久等。

 

生產工藝

增強的玻璃纖維有很多種型式,例如短切纖維紗、連續纖維無捻粗紗、網格布、短切纖維氈等,不同型式的玻璃纖維摻入到水泥基體中的方法不同,相同型式的玻璃纖維摻入到水泥基體中的方法也不完全相同。而且玻璃纖維的摻入量和使用方式對于玻璃纖維增強水泥復合材料的力學性能有著很大的影響。

這就形成了多種玻璃纖維增強水泥復合材料的制作工藝,如噴射工藝、預混噴射工藝、預混澆筑工藝、注模工藝、布網工藝、纏繞工藝等。每種生產工藝都有其各自的特點,適用于制作不同的產品,當然所使用的設備也有所不相同。

1、噴射工藝

噴射工藝是應用最早并且最多的制造GRC制品的方法,包括手工噴射和自動噴射。20世紀70年代初英國建筑研究院(BRE)最先用此方法制造玻璃纖維增強水泥(GRC)制品。

不管是手工噴射還是機械噴射,噴射工藝都需要經過專門訓練的操作人員和專用設備。操作方法的正確與否很大程度影響到GRC制品的強度和耐久性。對于噴射工藝而言,玻璃纖維以二維亂向隨機分布于水泥砂漿之中,纖維的有效利用率高,產品的各項物理性能也較好。

2、預混工藝

預混工藝是將短切玻璃纖維和水泥砂漿基體共同攪拌,形成均勻的玻璃纖維水泥混合料,然后通過澆筑或噴射的方法制成產品。根據成型方法的不同,預混工藝可分為預混澆筑工藝和預混噴射工藝。預混澆筑工藝與預制混凝土制品的工藝相類似,在澆筑過程中常?;岣ㄒ哉鴝ば?。

 

技術前沿

 

Interface Tailoring玻纖-水泥界面優化技術

由于玻璃纖維的表面非常光滑,普通GRC中玻纖-水泥界面過渡區是最薄弱的環節,AR纖維理論上只能發揮其強度效能的14.3%。界面理論認為:玻纖-水泥界面結合力如果太弱,受載時,纖維會大量拔出,GRC強度很低;但如果結合力過強,纖維表面應力集中,導致纖維受損,材料脆斷,既降低強度,又降低塑性。

只有界面結合力適中的GRC才能呈現出高強度和高韌性。界面優化涉及原材料的匹配、工藝方法與參數的設定、生產環境與條件的作用等諸多問題。

Uniform纖維分散技術

玻纖均勻良好的交織形態和取向是制造優質GRC的關鍵技術之一。是保證GRC的均質性的必備條件,如果出現局部纖維含量過低,或是纏繞結團都會嚴重影響GRC的品質,甚至發生安全事故。通過化學分散劑和機械分散器專有技術相結合的方法獲得了非常好的均勻分散效果。保證了最終產品的穩定性和可靠性。

 

設計指南

 

《GRC預制裝配系統設計指南》

Design Guide for Prefabricated Glassfibre Reinforced Concrete Systems

由FRONTIER福瑞泰編制。

影響GRC設計的因素

自然力:風、水、熱、地震

其它:火、聲、電化學侵蝕、腐蝕、碳化

建筑結構:鋼筋混凝土框架、鋼結構、現澆剪力墻、砌體結構

極限狀態設計

典型的GRC初始性能與老化后的性能

生產工藝和材料配比對GRC性能的影響

GRC的徐變和應力狀態下的破壞方式

GRC設計方式

疲勞強度設計的選擇

強度設計與計算

板型結構與基本設計原理

充分利用GRC材料所特有的高抗彎、抗拉、抗剪和抗沖擊強度,依據薄殼結構原理設計制造剛性曲面造型。強調材料力學與結構力學的綜合運用,結合幾何造型的合理性,依靠曲面內的雙向軸力和順剪力承受載荷。通過曲面造型變化,豐富建筑立面裝飾效果;減輕結構自重,內力均勻,提高了空間整體工作性,強度高,剛度大,節省材料,經濟合理。

GRC力學性能與物理化學性能設計

不同的應用條件對GRC的性能要求有很大差別。眾所周知,沿海地區與城市中心,高層建筑與低矮的別墅,其風荷載相差很大。再例如:屋面與墻面比較,屋面的條件就要惡劣的多,普通GRC就難以勝任,因為屋面受到雨水、冰凍、陽光直射的作用,GRC材料會產生濕脹干縮、熱脹冷縮,缺乏抗疲勞能力的普通GRC內部結構會發生破壞?;褂行磯嗲榭霰匭肟悸牽罕礱媧植謨牘饣?;淺色與深色對陽光產生的熱能吸收

GRC產品設計

建筑師與GRC工程師的深入溝通是十分必要的。

產品內部結構設計:鋼骨架、增強肋、收邊......

構造節點與固定系統的基本準則

面板構造設計

邊緣與洞口

尺度協調

構造節點型式

通風雨幕

連接件

接縫處理與密封

與相鄰材料銜接

生產工藝方案與配合比設計

在綜合考慮使用環境條件后,有針對性地設計GRC材料的功能與性能指標體系。根據這些數據制定生產工藝方案與配合比設計。在滿足使用條件的情況下,預留足夠的安全系數,合理運用各種技術工藝程序,設計一個完整的技術經濟方案。其中,首先選擇合適的工藝路線,然后選擇與之匹配的原材料,之后進行配合比設計,試配驗證,組織實施。