获得GRC美学效果和耐久性能的一些实用技巧
2009-02-11 00:00
（B．KUMAR，Unit Head, BIRLA WHITE-GRC UNIT,Grasim Industries Ltd, 印度）
摘要：
本文着重介绍改善美学和耐久性能所采用的各种措施。有某些关于提高GRC的美学性能参数来保证质量，而另一些参数来保证耐久性。有关优化美学性能的参数是一个好的设计，工艺控制包括在工厂和现场的材料和模具质量以及构件的检查、测试和修改，还有在现场的表面处理。
有关改善GRC耐久性的参数是耐碱玻璃纤维的种类和质量，整个功能链包括设计和安装工艺、包括修复和最终表面处理在内的GRC的生产和养护。
基于实践经验，本文回顾了工厂的质量控制的发展，以及着重于能够获得更好的美学和耐久性能的GRC的制作、安装和包括最终表面处理在内的现场修复。
关键词：外加剂，美学，骨料，空气养护，耐碱纤维，锚固件和预埋件，耐久性，级配，生命周期，配合比设计，颜料，表面修整，结构（花纹），水灰比。
绪论
美学和耐久性这两个词与GRC工业有密切的联系。与其他建筑技术相比，GRC销售商和市场人员面临关于GRC系统的耐久性问题。
但是什么是耐久性呢？
它的含义是什么呢？
我们用的这个词或者概念正确吗？
许多GRC专家优先选择的是GRC的使用寿命和生命周期。但是，还有一点，GRC的生命周期不仅仅依赖于好的设计和计算，还依赖于设计之后的整个功能链。
GRC的耐久性是最重要的一点。我们还应该牢记GRC是一个建筑体系，它涉及多种原材料、安装工艺和方式即装配、安装、包括修复在内的最终表面处理；这不但影响美学性能，还影响耐久性能，即一旦安装完毕后产品的美观和生命周期。
有某些关于提高GRC的美学性能参数来保证质量，而另一些参数来确保耐久性。
有关获得更好的美学性能的参数：
● 好的设计
● 包括材料、颜料和模具的质量在内的工艺控制
● 构件的检查、测试和修改，还有在现场的表面处理。
再一点是，确保合适的设计，使用合适的产品和测试方法，在合适的环境中养护板材，用正确的方式运输和输送GRC构件以及专业的安装在需要专业、结构和大量的资源结构上。毕竟，GRC是一项技术。值得注意的是，基于严格的设计，标准和工作规范将能够保证
GRC构件的美学性能和生命周期
● 有关获得耐久性的参数
● 耐碱玻璃纤维的类型和质量
● 包含设计在内的整个功能链
● GRC的现场安装、制作和表面养护工艺，包括现场的修理和最终修整在内的填缝处理。[Page]
GRC产品的耐久性意味着建筑物的更长的生命周期和由此而给这些建筑的所有者带来更高的回报。因此专家和建筑学家只记得失败的事例和在这个或那个合同上出现的事故。但最终，重要的是在设计过程中要遵循标准和规范，在GRC构件的生产工艺中也是如此，当然包括安装工艺。如果这些事情做不好，即使已经被安装到工作位置，他们也将必须被修改或替换。
因此，本文着重于提高GRC的美学和耐久性能所采取的措施
获得更好的美学和耐久性能的措施
1． 工厂生产线的质量保证，包括
● 材料的选择
● 配合比设计
● 配料和搅拌
● 工艺控制
● 生产控制
● 构件的检测和测试
● 工厂内的修补
● 模具的质量
2． 正确的制作、安装和包括最终表面处理在内的修复
● 现场的安装和制作
● 现场的修复
● 现场的最终表面处理
生产线的质量保证
材料的选择
水泥
类型/储存
避免使用旧水泥和凝结了的水泥，因为潮湿的空气会使水泥形成小颗粒，影响GRC构件表面的美观。
颜色/形貌
水泥的颜色，尤其是白水泥，对GRC最终的颜色和色调，即美观，起到非常重要的作用。在供应商处获得的每批水泥之间应该没有色差。
细度
水泥的细度对GRC构件的最终表面处理和结构也起到重要的作用
填充材料
GRC材料为了获得更好的美学性能，砂子要经过清洗和晾干。避免使用片状和细长状的砂子做集料。
可以接受的烧失量上限为3%，保证材料坚硬、无破损、无活性并且与下面所描述的有相似的形状和级配。
级配
喷射GRC
细骨料或砂应经清洗并晾干、除去可溶物质，精确控制水灰比。颗粒形状应为符合标准BS1199和BS1200的圆形或不规则形状,并具有平滑的而不是蜂窝状的表面。
砂子的级配对于喷射GRC来说，应该遵循最大粒径为1.2mm的要求，对于预拌GRC最大粒径为2.4mm。在这两种情况下细颗粒部分即粒径小于150微米的量应少于10％。
预拌GRC
最大粒径不是关键，但是要限制细颗粒部分的量，因为它会影响需水量进而影响水灰比。[Page]
纤维
高氧化锆含量的耐碱玻璃纤维，掺量大于18％就可以提供确切的耐碱性能。氧化锆的含量越高耐碱性越好。水泥的碱性高，会很快腐蚀“E”玻璃纤维。
外加剂
在GRC的制作过程中，为了提供它的某些性能,如更好的工作性、内聚性、减少泌水以及其硬化后的性能如提高强度，减少水的渗透，推荐使用外加剂。这些性能最终都会影响GRC水泥的长期性能。下列事项需要注意：
● 搅拌过程中逐渐少量的添加外加剂
● 按照供应商提供的正确剂量添加
● 不要使用氯化钙基的外加剂
颜料
对于GRC的美学和耐久性能必须：
● GRC构件对于颜色应有一定的相容性
● 颜色经过一段时间后不能褪色
● 彩色颜料不应被阳光或碱侵蚀
鉴于此：
● 推荐只采用无机颜料（氧化物颜料）因为它们有抗阳光（紫外线）和碱侵蚀的性能。
● 不要使用质量低下的颜料
● 要小剂量的使用颜料，避免使用深颜色的颜料
● 最好使用人工合成的氧化物，因为它的颜色不易褪色而且密集度高
● 为了使GRC构件批与批之间没有色差，要精确控制颜料的量
● 对于明亮的颜色和淡的颜色，水泥的颜色或色调，无论是白色或灰色，都对提供美学价值的GRC最终的颜色和颜色的相容性起非常重要的作用。
贴面材料
要用粗骨料修饰GRC板材的表面，应该清洁、坚硬、强度高、耐久性好、是惰性的并且不存在应力。
锚固件和预埋件
锚固钢筋应符合AS3679的要求。
结合在GRC表面的锚固件应当耐腐蚀，材料应当符合标准规范。
无论在什么地方，焊接作为装配的一部分都是需要，焊接的部位应当干净并且涂好富锌底涂。
配合比设计
配合比的设计依赖于强度要求、密度、具体需要的数量、表面形状、防火等级和其他物理性能。
但是，在准备配合比设计是还应考虑下列因素：
水灰比 约为0.30
灰砂比 1：1
纤维含量 依赖于GRC构件的种类、制作方式，如喷射或震捣或两种方式结合。
纤维种类 耐碱并且锌含量高：15％～19％
纤维长度 24～45mm
丙烯酸聚合物含量 聚合物固含量占水泥重量的5％～7％
外加剂 0.5～1％（为了保持低水灰比）
配料和搅拌
面层混合料
在外露面混合料的配料过程中，要用和衬里混合料相同的水泥用量以保证充分的相容性
外露面材料和GRC衬里材料的物理性能（如收缩和热膨胀系数的）差异太大会导致开裂和剥离。
水灰比的控制是设计的一个重要方面，影响到GRC的美学性能和耐久性[Page]
底层混合料
喷射工艺需要材料有足够的流动性来保证能够连续泵送以及喷射时没有阻塞并且允许适当压实。含水量低的混合物具有高的养护强度并且简化接近立面模具的表面的喷射。
工艺控制
在GRC的生产过程中，我们必须经常对一些项目进行检测，如
● 原材料的用法
● 产品的稠度
● 最终产品的重量
● 纤维的输出量（从喷射单元）
● 浆料的输出量（从喷射单元）
● 料浆的坍落度
● 未固化的GRC的玻璃纤维含量
● 未固化的GRC的水固比
我们应当明白混合物的水灰比、稠度和质量的重要性。
水灰比的重要性
过量的水可以有助于改善最初的工作性，但是最终会导致泌水、离析、机械性能低、耐久性差等问题。
因此应当保持尽可能低的水灰比。
喷射过程中稠度的任何改变都不仅导致物理性能的改变而且会导致GRC的美观。
产品控制
固化的GRC构件应当进行下列检测：
● 每方材料的干湿密度
● 吸水率
● 显气孔率
● 配料极限
● 断裂模量
构件检查和测试
最终产品应当进行下列检查：
● 表面缺陷，如针孔、气孔等
● 颜色的均匀性
● 全部产品的尺寸
● 表面的光洁度
● 干燥硬化过程中的表面裂缝
在工厂内的修复
相当数量的产品的修理被视为常规程序。如果要最终的产品结构完好、耐久性好、并且表面美观，修理工作需要有经验的工匠。倘若最终产品的结构性能、服务性能和表面没有被损害，这样的修理是可以接受的。颜色或图案变化太大以及修补后表面质地与周围的差异会导致板材不能获得通过，直到减小差异。除非有板材设计工程师作出断定构件是否结构完好的评估，否则不进行大的修理。
表面处理
表面处理可以获得轻度外露、重度外露以及中度外露三种结果，骨料暴露的程度在很大程度上取决于它的大小。外露的部分应当不大于粗骨料平均粒径的三分之一并且不大于最小粒径的二分之一。
在轻度外露的情况下，砂子的颜色将在很大程度上影响板材的整体的颜色。
● 为了达到表面处理和外露的标准，应当有可以用来比较的样品。
● 在工程进行期间，应当保护好样品避免表面随时间出现不希望有的变化
● 需要刷酸的表面应当预先湿润，来减少酸的渗入。
● 每当清洗完成后GRC构件应当立即用新鲜的干净的水来冲洗，来完全除去微量的酸
● 如果粗骨料、细骨料和水泥浆的颜色接近，材料外露的深度和局部的密度在保持材料颜色的一致性方面就不是最关键的。相比之下，如果材料的颜色差别很大，由于相同的原因板材就会出现斑点。
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采用酸腐蚀进行表面处理
轻度外露和中度外露常用酸腐蚀进行处理。在要求骨料外露的较深的地方，只能采用耐酸的骨料如石英和花岗岩。
● 碳酸盐骨料如石灰石、白云石和大理石，由于高钙含量会变色或溶解。
● 深度腐蚀要通过多种处理获得
● 在酸腐蚀前，所有裸露的金属表面，尤其是镀锌金属应用耐酸涂料保护起来。
流平罩光涂层
在没有使用外露面混合料的情况下，为了在表面防止纤维外露，要采用0.5mm厚的一种含有水泥、砂子、料浆以及聚合物外加剂的流平罩光涂层，增稠剂的使用可以减少表面裂纹。
压实
辊压和抹光所花费的时间可以减少生产的质量好强度高的产品的所用的时间，这关系到耐久性。因此，GRC在工艺中需要压实，具有以下作用：
● 使GRC贴合模具的形状并修饰抹面
● 使气体排出，增加GRC的密度和强度
● 覆盖住基体中的每束玻璃纤维，因此可以提供强有力的粘结。
GRC的养护
为使GRC的强度充分发展，在GRC产品浇注后要经过几周的硬化或水化。
有两种养护体系和三个阶段来保证足够的强度和长期性能。
养护的类型
喷雾养护
因为通常GRC制品，采用比大多数传统的混凝土低的水灰比，被制作成相当薄的片状，平放并迅速硬化。为了保证完全水化，在制作完成后有必要立即喷雾养护。获得这种效果的最好的方式就是在GRC制品制作完成后存放在潮湿的房间里或雾室中或立即用聚乙烯薄膜密封。
养护阶段可以分为三部分：
脱模前的养护
立即在GRC制品的表面用聚乙烯薄膜覆盖，减少空气在 GRC表面的流动，使GRC制品能够保留尽可能多的水分。
拆模后的养护（主养护）
为了获得占最终强度很大比例的强度，GRC制品应当在相对湿度大于95%最低温度为15℃的环境中，放在水中浸泡7天。
后期养护
这是GRC构件在储存和使用前被放在通常环境条件下的一段时间，尤其在极端热或冷的条件下使用。即使GRC在这个阶段具有高的强度，阳光直射和低湿度联合起来，也会因收缩差异导致问题的出现。这将影响美观和降低GRC的耐久性。
空气养护
一种可以选用的养护方式是在GRC混合材料中加入聚合物。聚合物膜可以保水，因此水化可以继续进行。
养护对设计和耐久性的影响
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在GRC的强度发展和控制体积变化以及渗透性能方面，高质量的适时的养护是必要的。它是生产的一个重要方面，它将影响GRC的美观和长期的耐久性能。
模具在获得更好的GRC美学性能中的作用
● 成品板材的表面与模具材料的选择和制作模具本身的工匠的水平直接相关。
● 所有的模具都应该保持一定的形状、尺寸并且满足规定允许的偏差
● 模具应当涂一层脱模剂，这样可以不损坏和沾污GRC，并且不影响后面涂布、绘画或者嵌缝操作。
● 模具应当具有尺寸稳定性，能够达到要求的平整度和容许误差。
为了获得更好的美学效果和耐久性能，GRC现场正确装配、安装、修复和抹面处理的一些技巧
现场安装和装配
装配人员应当明白每个连接件的作用和性能，确保所有的GRC构件都按照设计理念安装。
在板材的安装过程中，为了美观，优先找平外露面。
连接处密封标准应当包含：
● 可以提供一定的活动空间
● 建筑外观
● 建筑物的作用
● 所处的环境条件（朝向和气候条件）
● 经济性
因此，要符合设计标准必须满足下列规定：
● 宽度和厚度
● 类型
● 组件
● 建筑处理
● 材料的选择
连接件的位置在设计阶段就应当被确定，是最合适的。影响连接件设计的因素是：
● 板材的大小和尺寸的精确性
● 天气
● 允许误差
● 邻接材料间的过渡
● 开孔的位置
连接材料优先选择有机硅树脂，它可以提供高达本身宽度50%的活动空间。[Page]
选择泡沫塑料作为中心材料依赖于操作条件和泡沫的温度稳定性，用于夹层板材的聚乙烯泡沫在温度高达80℃时工作性能非常优秀。
如果在GRC夹层板的一面使用一种含有骨料的外露面材料，应当注意到这种材料将会表现出和其它层材料不同的收缩和湿膨胀性能，会导致板材在拆模后呈现弓形。
应当牢记含有骨料的外露面混合料中没有用纤维增强，因此，在板材的结构中它没有起到作用，然而却增加了板材的自重，因此有必要检查装运应力。
现场修复
在运输或装配过程中，GRC板材的表面会被破坏（小裂纹或剥落），因此，现场修复是必要的。
在这种现场的修复工作中有经验的工人必须履行这个职责，要在条件具备的时候进行修复，保证被修复的部位在外观、强度和耐久性方面与其它部分保持一致。
所有的修复工作必须在进行最终的清洁和连接密封前完成，这是很重要的。修复的部分在嵌缝前必须进行充分的养护，清洁和干燥。
现场最后的表面处理
● 干刷，如果有必要的话用水或适度的酸清洗
● 采用硅基憎水涂料
● 用防腐蚀涂料涂布所有的金属构件，尤其是低碳钢。
更多资料
国家预制混凝土协会GRC的出版物（澳大利亚）
Cem-FIL GRC技术资料
英国标准协会 玻璃纤维增强胶凝材料的性能测定方法 BSI 伦敦 BS6432：1984
GRCA 水泥和砂浆中的玻璃纤维保留强度测定方法
（刁桂枝 译）
（中国混凝土与水泥制品网 转载请注明出处）
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