摘要：GRC(玻璃纖維增強水泥)是近30年來新開發(fā)的一種新型復(fù)合材料（詞條“復(fù)合材料”由行業(yè)大百科提供），是運用高新技術(shù)對材料進行復(fù)合利用的又一重要成果。介紹了GRC材料及特點，GRC建筑幕墻和屋面的特征及實例，GRC幕墻板結(jié)構(gòu)設(shè)計及物理力學(xué)性能，GRC幕墻的生產(chǎn)與安裝，GRC幕墻接縫設(shè)計及專用密封膠，并列舉了GRC幕墻工程案例。GRC具有輕質(zhì)、高強、隔熱保溫（詞條“隔熱保溫”由行業(yè)大百科提供）、防水、防火、可加工性良好及價格適中等諸多優(yōu)點，可根據(jù)設(shè)計意圖，通過模板對其表面的紋理和分割進行設(shè)計，從而創(chuàng)造出令人贊嘆的表面效果。我國建筑行業(yè)應(yīng)盡快推廣GRC建筑幕墻和屋面。
GRC(玻璃纖維增強水泥)是以硅酸鹽（詞條“硅酸鹽”由行業(yè)大百科提供）水泥為基體，以耐堿玻璃纖維、通用合成纖維、各種陶瓷纖維、碳和芳綸等高性能纖維、金屬絲以及天然植物纖維和礦物纖維為增強體，加入添加劑的工廠預(yù)制的環(huán)保復(fù)合材料。GRC板材因添加劑的不同。產(chǎn)生不同顏色和質(zhì)感的板材，并且因具有較高的強度（詞條“強度”由行業(yè)大百科提供），單個板材尺度可以非常大(高度可達3 m以上)，設(shè)計師可根據(jù)建筑設(shè)計需要，對GRC板塑造各種外形，并能較完美地實現(xiàn)特殊造型的整體性，提供基本構(gòu)造，控制建筑成型。目前有不少用GRC幕墻的建筑，給予人們的視覺感受是現(xiàn)代氣息濃厚。GRC優(yōu)異的材料性能在非線性幕墻中的表現(xiàn)尤為淋漓盡致(見本期封面后的彩色插頁)。
1 GRC幕墻概況
GRC板材的制作特性非常適合用于現(xiàn)代建筑幕墻建造。GRC板材特點：強度高、韌性好、吸水率低、綠色環(huán)保、不易褪色、造價低和重量輕。與主體建筑具有同等使用壽命。產(chǎn)品表面具有“降雨自潔”功能，使外觀效果常年如新，且具有安全保溫（詞條“保溫”由行業(yè)大百科提供）、安裝簡單等特點，可做出與石材仿真的明縫效果，美化建筑環(huán)境。因此， GRC幕墻板產(chǎn)品是配合玻璃幕墻以及新舊樓裝飾的首選產(chǎn)品。
1.1 GRC優(yōu)點
(1)抗折強度大于18MPa，是普通混凝土的5倍、石材的2倍：
(2)質(zhì)感和色彩豐富;
(3)輕質(zhì)高強，可提高建筑施工的速度;
(4)可塑性強，非常適合用于非線性現(xiàn)代建筑和主要研究方雕塑建筑：
(5)抗化學(xué)腐蝕，耐堿玻璃纖維不會像混凝土內(nèi)的鋼筋一樣容易銹蝕：
(6)耐候性好，適合各種氣候環(huán)境;
(7)屬于A級不燃材料;
(8)可制作保溫裝飾一體化的單元幕墻和裝配式住宅：
(9)表面通過自密實處理及加入無機納米材料，可達到保溫和自潔功能。
1.2 GRC幕墻特征
(1)GRC材料依靠模具成型，幾乎不受任何限制，完全可滿足建筑師富有想象力的、極具個性的設(shè)計構(gòu)想。
(2)GRC可通過采用外露骨料、整體著色、紋理飾面以及鑲板等材料肌理處理和材料著色處理，在造型的基礎(chǔ)上，可更加突出恢宏壯觀、古樸典雅、清麗秀美和凝重厚實等風格。
(3)加入納米光催化材料，表面帶有自潔功能。
(4)玻璃纖維在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中起柔性鋼筋作用，破裂后也會藕斷絲連，可用于高層建筑。
(5)使用年限可達N50年。
(6)通過復(fù)合以及表面涂層，實現(xiàn)建筑更為廣闊的性能訴求和表面效果的多樣化，例如實現(xiàn)建筑的節(jié)能、保溫，可做防水涂料，也可通過添加光觸媒材料，實現(xiàn)GRC幕墻的自潔功能。
1.3 GRC幕墻材料生產(chǎn)工藝
GRC材料的制造工藝較多，但GRC幕墻材料的生產(chǎn)工藝一般采用噴射法。因為噴射法有利于得到密實的GRC，從而最終獲得堅固耐久的高強度產(chǎn)品。決定GRC幕墻板材質(zhì)量的要素在一開始時就應(yīng)充分考慮，要素包括模具、料漿各組分的配合比與攪拌、噴射、附加工序以及養(yǎng)護。工藝過程為：根據(jù)要求進行料漿的配合比設(shè)計，按設(shè)計好的配合比依序配制好不同的料漿，依序逐層噴射在模具上，并輔以附加工序(如放置預(yù)埋件（詞條“預(yù)埋件”由行業(yè)大百科提供）、加肋、壓實以及放置鋼架等)，確保產(chǎn)品質(zhì)量可靠。在模具上固結(jié)完全后脫模，進行后期表面處理并養(yǎng)護，包裝出廠。在這個過程中，料漿的配合比設(shè)計以及工藝操作的可靠性是GRC幕墻板材質(zhì)量的保證，其中料漿的配合比要考慮其物理性能指標、纖維的含量和長度、灰砂比、水灰比、聚合物（詞條“聚合物”由行業(yè)大百科提供）的養(yǎng)護劑含量和其他外加劑以及工藝操作的可靠性等。
2 GRC幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1使用年限
GRC的使用年限很大程度上依賴設(shè)計計算，使用功能也會影響其生命周期。行業(yè)規(guī)定GRC夕b墻應(yīng)有建筑物同壽命的質(zhì)量保證。設(shè)計上要采取的與使用壽命有關(guān)的幾個重要措施為：
(1)GRC產(chǎn)品通過50次抗凍融（詞條“凍融”由行業(yè)大百科提供）試驗(國家標準為25次)后的強度保留率能達到70%以上，足夠滿足建筑結(jié)構(gòu)性能的要求：
(2)重要預(yù)埋件采用鍍鋅處理，同時用塑料（詞條“塑料”由行業(yè)大百科提供）皮套包裹，這樣可緩減水泥對預(yù)埋件的腐蝕;
(3)龍骨須按7509/m2的熱鍍鋅進行防銹處理，并做好板與板之間的密閉：
(4)板面進行憎水處理，防止毛細水滲透到板內(nèi)空間而腐蝕龍骨：
(5)盡量避免現(xiàn)場焊接，因為現(xiàn)場的焊縫是最容易氧化的部分：
(6)對重要節(jié)點（詞條“節(jié)點”由行業(yè)大百科提供）要做詳細的力學(xué)計算，對錨栓要進行拉拔（詞條“拉拔”由行業(yè)大百科提供）測試。
2.2設(shè)計原則
GRC幕墻板的結(jié)構(gòu)設(shè)計須按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別計算和驗算。
2.3荷載和作用設(shè)計值
GRC幕墻作為建筑物的外圍護構(gòu)件。主要承受自重荷載、風荷載、地震作用效應(yīng)以及溫濕度作用效應(yīng)等。由于GRC幕墻與石材幕墻的使用環(huán)境相同，因此，對應(yīng)于GRC幕墻的極限狀態(tài)設(shè)計。其荷載效應(yīng)基本組合（詞條“基本組合”由行業(yè)大百科提供）和標準組合（詞條“標準組合”由行業(yè)大百科提供）設(shè)計值可參照國家標準《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范)(JGJ 133—2001)相關(guān)規(guī)定。這里要特別強調(diào)的是。由于GRC是一種較石材的孔隙率更高的親水性多孔體系。它受外界溫濕度變化產(chǎn)生的應(yīng)力（詞條“應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供）往往高于石材，因此，溫濕度應(yīng)力是不容忽視的。關(guān)于GRC幕墻溫濕度應(yīng)力的計算，我國尚無相應(yīng)的規(guī)范可查，建議參考國際GRC協(xié)會(GRCA)技術(shù)委員會編制的(GRC實用設(shè)計指南》。
3.1綜合物理力學(xué)性能
GRC幕墻板的強度不僅取決于水泥基材，還取決于玻纖的含量、長度以及玻纖的分布和方向。在通常情況下，纖維呈二維亂向分布，且分布方向與板平面平行。因此，其強度沿板的不同方向而異。表l為GRC幕墻板綜合物理力學(xué)性能指標范圍，僅適用于裝飾外墻板。其中最重要的試驗是彎曲性能試驗，以確定GRC的比例極限(LoP)和斷裂模數(shù)(MOR)，因為這是構(gòu)件設(shè)計中使用的主要數(shù)據(jù)。在初次檢查之前，應(yīng)對每種生產(chǎn)方法和每個配料系統(tǒng)和(或)噴射機器至少連續(xù)試驗40d，此后，要求每個批量和每個噴射車間，每周至少進行一次彎曲試驗。表2為GRC材料性能值的典型范圍，這些性能值取決于配料設(shè)計、材料的質(zhì)量控制、制造工藝和養(yǎng)護制度，灰砂比在1：1—3：1之間。
3.2彈性模量通過彎曲應(yīng)力一應(yīng)變曲線（詞條“應(yīng)變曲線”由行業(yè)大百科提供）
確定GRC板的設(shè)計彈性模量值，彎曲彈性模量值隨著基材組分、密度和養(yǎng)護制度的改變而改變，因此須通過試驗確定在設(shè)計中采用的適宜彈性模量值。
3.3抗剪切強度
在用噴射工藝制造的GRC板中，纖維在板平面內(nèi)隨機分布，因此剪切值隨荷載施加方式而變化。
(1)層間剪切。層間剪切強度值實質(zhì)上是基材的剪切強度值，在單層面板的受彎狀態(tài)和面內(nèi)承載粘結(jié) 中密度優(yōu)塊中會產(chǎn)生層間剪切應(yīng)力。
(2)面內(nèi)剪切。對一定配方的噴射GRC，在經(jīng)受各種老化處理之后，其面內(nèi)剪切強度與極限抗拉強度是相等的。因此，可將面內(nèi)剪切強度值用作抗拉強度值。板邊緣的螺栓連接會產(chǎn)生面內(nèi)剪切應(yīng)力。
3.4收縮和由水分引發(fā)的尺寸變化
GRC在初期發(fā)生的不可逆干燥收縮，很大程度上取決于灰砂比和水灰比，隨后的水分含量變化引發(fā)可逆的尺寸變化，尺寸變化主要由灰砂比控制，隨著齡期延續(xù)，尺寸變化率降低。約束收縮所引起的應(yīng)力會導(dǎo)致構(gòu)件開裂，特別是受形狀、變截面厚度、預(yù)埋件或外部荷載約束的構(gòu)件。足夠的纖維含量和纖維隨機取向可控制板的收縮開裂。盡管纖維不能從本質(zhì)上降低水泥基材的干燥收縮，但可提高強度并降低收縮裂紋在GRC中擴展。隨著在室外環(huán)境下暴露時間的延續(xù)，應(yīng)變能力和抑制收縮裂 紋擴展的能力逐漸降低。尺寸變化取決于GRC配合比和使用環(huán)境條件，因此應(yīng)在設(shè)計之前確定初期收縮和由水分變化引發(fā)的尺寸變化特征值，在沒有約束的試驗樣品上測量其收縮值和由水分引發(fā)的尺寸變化值。GRC材料隨著溫度的提高而發(fā)生膨脹，通常情況下GRC材料在受熱時會產(chǎn)生水分損失而干燥.因此膨 脹值可被GRC的干燥收縮部分抵消。熱膨脹和干燥收縮主要受基材密度和灰砂比的控制，在設(shè)計GRC構(gòu)件時應(yīng)考慮熱膨脹特性。粘結(jié)到GRC上的裝飾材料的熱膨脹特性應(yīng)盡可能接近GRC的熱膨脹特性.否則會引發(fā)墻板內(nèi)的巨大應(yīng)力。
3.5抗凍融性
玻璃纖維的存在可有效保護水泥基材抵抗凍融循環(huán)引起的惡化。實際上，GRC構(gòu)件的外表面都是模板面，GRC材料的密實度較高，具有較好的抗滲透性，可有效保護GRC材料免受凍融循環(huán)作用。
3.6耐火性能
用水泥、玻璃纖維、砂子和水制造的GRC為不燃性材料。當用作表面材料時，火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)為零。
3.7密度
噴射GRC的密度主要與纖維含量、水灰比、灰砂比、密實技術(shù)和噴射技術(shù)有關(guān)，從密度大小可得到制造過程的質(zhì)量信息，密度可被用作工廠質(zhì)量控制的一個度量指標。纖維水泥板按照密度可分為高、中、低三種類別。纖維水泥板（詞條“水泥板”由行業(yè)大百科提供）的好壞和密度密切相關(guān)，用戶可根據(jù) 板的密度來判斷板材的好壞。根據(jù)密度的大小分為：
(1)低密度普通板，密度在1.5～1.759/cm3;
(2)中密度優(yōu)等板，密度1.75-1.95 g/cm3;(3)高密度特優(yōu)板，密度1.959/cm3以上。
纖維水泥壓力板為優(yōu)等板，其常規(guī)板(厚度4～12mm)的密度在1.8 g/cm3左右，自然狀態(tài)下1 200nlmx2400mm的板重量大概在5.5奴左右，厚板(15。30mm)
密度在1.959/cm3左右.自然狀態(tài)下1200mmx2400mln 的板重量大概在6kg左右。高密度纖維水泥板改善了產(chǎn)品的干縮濕脹能力、強度、耐酸堿和耐腐蝕能力，也不會遭受潮氣或蟲蟻等損害，而且強度和硬度隨時間而增強，保證有超長的使用壽命，具有優(yōu)異的耐候性、抗凍融、抗日照、抗雨和抗酸霧性能。
3.8滲透性
GRC基材趨向于吸水并將水均勻快速地分布在整個復(fù)合材料中，但是水分沿板厚方向通過的能力很弱。試驗表明，雨水以117km/h的風速落到板上時，在10lain厚度GRC板的內(nèi)側(cè)沒有水分出現(xiàn)。
3.9長期力學(xué)性能
GRC幕墻板的長期力學(xué)性能是設(shè)計計算的重要依據(jù)。GRC幕墻板在大氣條件下。因基材中的堿對玻纖產(chǎn)生化學(xué)侵蝕，導(dǎo)致其抗彎強度隨時間變化逐漸下降直至接近比例極限強度，但其比例極限強度則因基材隨時間變化而緩慢水化，使其強度十分穩(wěn)定甚至有所增長。因此可認為，GRC老化后的抗彎強度值不小于28d[t,d的比例極限強度值。上述假定十分重要，現(xiàn)已成為GRC板極限狀態(tài)設(shè)計時必須遵循的基本原則。
4 GRC幕墻生產(chǎn)與安裝
GRC幕墻是由特種裝飾層、高性能GRC層、GRC肋或鋼框架等材料復(fù)合制成。該產(chǎn)品不僅克服了傳統(tǒng)GRC$1J品易開裂、變形的缺點，尤其還具有獨特的自裝飾效果和精準的形狀與幾何尺寸，是一種可與石材、玻璃等幕墻媲美的新型高檔幕墻。
4.1造型
GRC幕墻板采用先進的制造技術(shù)，具有極好的易模性，可塑造出造型風格迥異和文化特色突出的建筑產(chǎn)品，為當前個性化建筑的發(fā)展提供了一種理想的幕墻材料。
4.2幅面
GRC幕墻板采用獨特的制造技術(shù)和科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及連接設(shè)計.使之可滿足較大規(guī)格尺寸的設(shè)計要求，板幅可達20m2以上。
4.3飾面
GRC幕墻板通過獨特的制造技術(shù)，可制成具有傳統(tǒng)清水、彩色清水和仿石、仿木紋等多種自裝飾效果的產(chǎn)品。其中，傳統(tǒng)清水型幕墻可呈現(xiàn)出斑點狀、冰花狀和云霧狀等多種清水效果，較采用澆筑成型的普通清水混凝土相比可表現(xiàn)出更自然、更豐富和更充分的清水裝飾效果。彩色清水幕墻具有更豐富的色彩，可大大 拓展清水混凝土的應(yīng)用范圍。
4.4材性
GRC幕墻板大量采用當今水泥與混凝土領(lǐng)域的新材料與新技術(shù).使之徹底解決了當前傳統(tǒng)的GRCSU品長期存在的開裂、變形等老大難問題，而且還大幅度提高了材料的強度、密度和耐久性。
4.5分類
4.5.1構(gòu)造分類
GRC幕墻板按構(gòu)造形式不同可分為單層板、帶肋板、框架板和夾芯板幾種(表3，4)。板的較長邊定義為板的長度;板的較短邊定義為板的寬度;除加強肋和局部加強部位以外，板主體部位定義為板的厚度。
(1)單層板由特殊裝飾層和GRC結(jié)構(gòu)層構(gòu)成，板厚20～30 mm。單層板的幅面較小，一般小于3m2。其中，平板可按合同定規(guī)格工業(yè)化生產(chǎn)，價格低廉。同時，該 產(chǎn)品采用石材背栓連接方式，易于推廣使用。
(2)帶肋板是一種沿板四周邊緣和設(shè)計的受力部位布置有加強肋的單層板。其特點是板面和加強肋采用同一材料一次復(fù)合而成，產(chǎn)品的整體性好，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝占用空間較小且造價較低。帶肋板的幅面尺寸在6m2以內(nèi)。
(3)框架板由板面、鋼框架和分布于板背面的L形鋼筋等三部分組成。其中鋼框架起承載作用，L形鋼筋起板面和鋼框架間的連接作用。由于L形鋼筋的腳部 (指水平部分)預(yù)埋在GRC板內(nèi)，而腿部(指垂直部分)的上端焊接在鋼框架上，使得GRC板與鋼框架之間的連接十分牢固，其安全度明顯優(yōu)于石材幕墻的連接。同時，這種連接形式還是一種理想的柔性連接形式，它可通過L形鋼筋的擺動，有效地消除GRC板面因溫濕度變形產(chǎn)生的應(yīng)力。由于安裝點為柔性連接，可防止面板因熱脹冷縮的應(yīng)力不能釋放而開裂，且對地震作用的反應(yīng)相當好，柔性節(jié)點能短時間模擬彈簧的作用，對地震水平力起到緩沖作用。
(4)按照板有無裝飾層將其分為有裝飾層板和無裝飾層板。按照產(chǎn)品類型、長度、寬度、厚度和標準編號順序標記。例如：框架板長度為3 200 mm，寬度為 2000mm，厚度為35mm，標記為GRCKJB3200x2000×35 JC 1057-2007。
4.5.2形狀分類
幕墻板按形狀不同可分為平板、L形、U形、多面形、曲面形及其他形狀等多種異型板(圖1)。
4.5.3飾面效果分類
高性能GRC幕墻板按飾面效果不同可分為清水板(灰色、白色、黑色及彩色清水等)、仿石板(洞石、崗石、片石、砂巖及毛石等)及其他裝飾板(仿木紋、仿銅、條紋及各種圖案花紋)等多種產(chǎn)品。
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