GRC简介
　　GRC是英文Glass  Fibre  Reinforced  Cement（或Concrete）的缩写，译成中文是“玻璃纤维增强的水泥（或混凝土）”。
　　GRC由水泥、水、细砂、耐碱玻璃纤维、外加剂和其他集料或混和物组成。玻璃纤维在GRC中所起的作用是增强水泥胶凝体的抗拉强度、抗弯强度和抗冲击强度。玻璃纤维的抗拉强度很高，大约是钢筋的5倍，它的增强效果很好。玻璃纤维是被切成短丝掺加到水泥胶凝体中的，它被均匀地分散到水泥胶凝体中，与之紧密结合。当水泥胶凝体受拉达到断裂极限后，玻璃纤维开始承受拉力，阻止了水泥胶凝体的开裂，从而增加了材质的抗拉性。玻璃纤维也可以制成网加到GRC中，以增强整体性。但GRC中起主要增强作用的还是到处分布的短纤维。
　　GRC中所用的玻璃纤维必须是耐碱玻纤，这是最最重要的前提。因为普通玻纤“害怕”碱，而水泥的碱度又很高，两者在一起会发生反应，使玻纤强度大大降低。后面我们将详细论述这个问题，这里我们强调：不使用耐碱玻纤的GRC是假冒GRC，若用在建筑物上，是悬在高处的“定时炸弹”。
　　GRC具有较好的抗拉抗弯性能，可做得很薄。GRC构件厚度一般在6—15mm之间。每一种构件的厚度要根据GRC的强度指标、构件的造型与构造和所承受的荷载类型与大小设计。
　　GRC的主要特点是壁薄体轻，造型随意，质感逼真，应用领域广泛。
　　GRC的生产工艺方法主要有两种，喷射法和预混法。喷射法是将搅拌好的水泥砂浆用泵通过输浆管道送至喷枪，与在喷枪处被切成短丝的玻璃纤维混合，然后再喷入模具之中。预混法是在水泥砂浆搅拌后期掺入已切好的玻璃纤维短丝，使砂浆与玻璃纤维混合，然后再浇入模具之中。喷射法生产的GRC由于可掺入更多的玻纤，其性能要优于用预混法生产的GRC产品，但喷射法不易于制做造型复杂的构件。
　　耐碱玻璃纤维
　　GRC必须使用耐碱玻璃纤维。不使用耐碱玻璃纤维的GRC产品是根本不能用的，是假的GRC。
　　GRC是玻璃纤维与水泥胶凝体复合的材料。水泥在水化反应时会不断地产生大量的碱性物质氢氧化钙（Ca（OH）2），而氢氧化钙与玻璃纤维中最主要的成份二氧化硅（SiO2）会发生不可逆转的反应，生成水化硅酸钙，从而使玻璃纤维的结构遭到破坏，强度降低。有人作过试验，将普通玻纤放在Ca（OH）2溶液中，5天后其强度仅剩10%。由于水泥与水的水化反应是一个漫长的过程，Ca（OH）2不断地产生，因此Ca（OH）2与SiO2的反应也是持续进行着的，会一直到反应物消耗完为止。所以，不耐碱的玻纤是无论如何也不能用在GRC中的。如果在GRC中使用不耐碱玻纤，GRC的强度一定会随着时间的推移而大大降低，最后导致构件破裂损坏。所以，将安装于高处的不用耐碱玻纤的GRC建筑装饰构件称作定时炸弹毫不过份。
　　早在20世纪40年代，人们就开始研究GRC，但就是因为解决不了玻纤的耐碱性问题，始终未获成功。到了六十年代末期，英国人发明了赛姆菲尔（Cem Fil）玻璃纤维，GRC才算真正问世。
　　赛姆菲尔玻纤是专门为GRC研制的耐碱玻纤。它是一种含有氧化锆（ZrO2）的玻璃纤维。当水泥石中的Ca（OH）2侵蚀玻璃纤维时，玻璃纤维表面的氧化锆的相对浓度不断增加，最后形成了一层保护膜，从而阻延和降低了Ca（OH）2侵蚀的强度与速度，提高了玻纤的耐久性，进而也提高了GRC产品的耐久性。
　　赛姆菲尔玻纤是国际上应用最广的GRC专用玻纤，已经有三十多年实际工程应用历史，其性能较为可靠。世界各主要发达国家规定耐碱玻纤中的氧化锆含量应达到16%，赛姆菲尔玻纤完全符合这一标准。其抗拉强度也很高。特别需要说明的是，赛姆菲尔玻纤具有非常好的分散性、坚挺性和固结性，在玻纤掺量较多的情况下不会聚堆、起团、打折，工艺性能很好。
　　赛姆菲尔玻纤价格较高，3万多元一吨，因此国内大多数GRC厂家不用它。但我们建议用户，用于高处的构件、大型构件和重要的公共建筑所用的构件，最好使用赛姆菲尔玻纤。
　　目前，国内也生产耐碱玻纤，氧化锆（ZrO2）含量约为14%，较之赛姆菲尔玻纤和国际标准要低，其工艺性（分散性、坚挺性）也差一些，大量掺加时有聚堆、起团现象。国产最好的耐碱玻纤的价格在1.5万元/吨左右。还有一种所谓的耐碱玻纤是在普通玻纤表面涂塑，一些不负责任的厂家因便宜用它来增强GRC，这是一种自欺欺人的作法。至于那些直接将普通玻纤用于GRC中的厂家要么是无知，要么是无德，他们的产品是绝对不能用的。
　　GRC中是不是用了耐碱玻纤是很难检查或检验的，用户只能要求厂家提供玻纤材质报告单和进货记录，并向玻纤供货厂家核实。当然，通过对GRC厂家的考察也能看出其技术实力与管理能力。还有一个办法就是看GRC的价格，由于玻璃纤维的价值在GRC中占很大比重，那些价格很低的厂家很可能是在玻璃纤维上做文章了。
　　当有人告诉你一批钢筋混凝土构件中的钢筋很快就会融化了，这些构件就是不要钱你也不会用的。同样，不使用耐碱玻纤的GRC构件，价格再便宜也不能用。
　　玻璃纤维含量
　　如果一个钢筋混凝土构件的配筋不足，你一定不敢使用。而目前国内一些厂家生产的GRC构件其玻纤含量严重不足。
　　GRC是靠玻纤增强的，没有玻纤，它与水泥砂浆没什么两样。所以，玻纤量不足的GRC产品应当断定为劣质产品。
　　GRC中的玻纤含量是决定GRC力学性能特别是抗拉强度的最关键的指标。玻纤掺量过少，无法起到增强作用，而玻纤量过大，又可能与水泥浆结合不紧，无法压实或聚堆起团，反倒消弱GRC的强度，过犹不及。
　　玻纤掺量有最低临界含量和最高极限含量两个界限。当玻纤含量低于最低临界量时，GRC受拉达到水泥石断裂强度极限后，水泥石出现裂缝，这时，玻纤应当起作用了。但由于其含量太少，无法起到增强作用。GRC的抗拉强度也就是水泥石的抗拉强度，一点也没有提高。
　　当玻纤量高于最低临界含量时，GRC受拉使水泥石出现裂缝后，其拉力被玻纤所承担，玻纤掺量越多，其增强的能力也越大，这时玻纤处于正常工作状态。
　　当玻纤掺量高于最高极限掺量时，水泥砂浆不足以包裹固结玻璃纤维，水泥石的连续性被破坏，从而其抗拉抗压强度都大大降低。
　　GRC中玻纤含量多少为宜是要经过试验确定的。
　　国内一些GRC厂家掺加很少的短纤维，主要靠玻纤网来增强，有的甚至只用玻纤网，不掺短纤维。其实，GRC的增强作用主要应该依赖于短纤维，玻纤网只能起辅助作用。
　　GRC构件玻纤量足不足可以由以下方法判断：
　　（1）从构件上取样做抗折实验，检验是否达到抗弯强度指标。
　　（2）用摔或砸的破坏性试验办法判断其韧性。玻纤含量小则易碎。从其断裂面也能大致看出除了网玻纤外有没有短玻纤以及玻纤含量大小的情况。
　　水泥、砂子、外加剂
　　除耐碱玻纤以外，GRC主要原材料有水泥、砂子、外加剂和水，这些原材料的质量必须得到保证。
　　1水泥
　　目前国外的GRC制品多使用波特兰水泥，即普通硅酸盐水泥。普通水泥碱度较高（PH值为13），应当说对GRC是不利的。但国外GRC所用的赛姆菲尔玻纤耐碱性能较好，再加上许多生产厂家在GRC中掺加混合材料或聚和物，以减少碱性物质对玻璃纤维的侵蚀，所以其质量与耐久性是有保证的。
　　国内的GRC制品最好使用低碱度的水泥。中国的低碱度硫铝酸盐水泥很适合于GRC，其PH值不到11，对提高GRC的耐久性增强了保险因素。特别是在使用氧化锆含量低的国产玻纤时，必须使用低碱度水泥。
　　检查水泥质量除了检查水泥材质单外，还应当检查水泥的进货日期。因为水泥在存放三个月后其强度损失15%以上，使用过期的水泥会大大影响产品质量。
　　如果有条件看一下工厂的水泥库也是很有必要的。水泥贮存保管条件是否防潮，是否做到先进先出，也是质量保证的重要环节。
　　2砂子
　　砂子在水泥胶凝体中并不参与化学反应，但它对水泥石的性质有着很大的影响。一是它起着骨架的作用，因而也被称为骨料。二是它可以减少水泥胶凝体的干缩，并由此而减少了由干缩引起的裂缝与变形。当然了，使用砂子也会降低造价。
　　用于GRC中的砂子要保证清洁，不含杂质与泥土。含水率低。由于GRC构件为薄壁型构件，泥块或较大颗粒的杂物在断面上的相对尺度大了，会造成局部强度降低。
　　用于GRC中的砂子要慎重选定粒径的大小。由于GRC系薄型构件，断面较小，大颗粒砂子对材质的连续性有阻断作用，而颗粒过细其总表面积增大，包裹砂子所需的水泥浆料就要增加。
　　砂子的级配也很重要。理想的砂子应当是大小搭配而不是大小均匀的。级配好的砂子会使GRC更密实一些。
　　3外加剂
　　GRC使用外加剂可以减少内部孔隙，提高抗渗透性和抗冻融性。
　　在不增加水的情况下，提高易加工性能，增加流动性，改变粘聚性，降低泌水性，减少离析现象。国外的GRC制品无一例外地使用塑化剂Plasticiser，而国内只有少数厂家使用外加剂。
　　配合比设计与控制
　　GRC的配合比设计主要是确定玻纤含量、灰砂比和水灰比。
　　许多人有一种误解，以为GRC有一个固定的配方，照着配料就可以制做GRC了。
　　其实GRC的性能取决于诸多因素，是若干个变量的函数。其主要的力学指标不是通过计算得到的，而是要通过试验获取。比如在配合比相同的情况，短玻纤的长度不一样，GRC的抗拉强度就不同；砂子粗细不一样，其性能也会发生变化。因此，配合比的设计过程实际上是根据原材料的特性进行试配、试验、再试配，最终取得理想配比的过程。一个生产制做GRC构件的企业，应当具备配合比设计试验的能力。
　　关于玻纤含量对GRC性能的影响前面已经谈到，这里介绍一下灰砂比与水灰比对产品质量的影响。
　　灰砂比是水泥与砂子的比例关系。它对于GRC的抗压强度和抗收缩裂缝的性能有着决定性的影响。灰砂比与砂子的粗细和级配有关，恰到好处的灰砂比既能使水泥浆将砂子完全包裹，又可使水泥浆所填充的空间尽量减小。
　　水灰比是水与水泥的比例关系。水灰比是影响GRC强度、耐久性、冻融性、渗透性、收缩性和加工性的重要指标。水泥与水进行水化反应大约需要水泥重量25%的水量。而按这个比例搅拌的水泥浆太干，无法加工。所以，实际生产时的水灰比要大一些。然而，所有水化反应之外多出来的水最终挥发掉后，会在水泥胶凝体中留下空隙，对强度、冻融性等产生不利的影响。因此，在保证可加工性的前提下，尽可能地降低水灰比是非常重要的。特别对于GRC这种薄壁型构件，控制水量以减少孔隙更为重要。对质量看重的厂家在设计和生产中应当对水灰比严格控制，水的计量必须准确、可靠。那种眼估计量甚至凭感觉加水的生产方式所生产的GRC，其性能是极不可靠的。
　　构件设计与控制
　　GRC建筑装饰构件的设计绝不是选个造型、定个厚度就行了，而是需要进行荷载分析、力学计算和构造设计。
　　1  荷载分析
　　GRC建筑装饰构件在使用过程中所承受的荷载主要是：自重荷载、风荷载和地震荷载。有的构件则需要考虑其他荷载。比如柱子往往由数截组成，下截的柱子就要承受上部柱子与柱头传递下来的荷载。再比如窗台线，可能须考虑人员户外擦玻璃时的荷载。
　　除了使用过程中的荷载外，GRC构件脱膜、搬运、运输和安装过程中的荷载也要予以考虑。许多时候，这些荷载对于构件的设计起了决定性的作用。
　　在构件设计过程中，应当将各项荷载一一算出，并进行组合分析，确定最不利的组合作为设计荷载。尤其是大型构件、用于高层的构件和非厂家标准产品的构件须认真进行分析计算。
　　2  力学计算
　　在确定了构件形状和计算出了设计荷载组合的数值后，须对构件进行力学计算。
　　力学计算主要复核构件在荷载作用下其抗弯抗剪（有时还要复核抗拉）强度是否满足要求。
　　在计算以前须首先设定构件的厚度、肋的间距和肋与边肋的构造。经过计算后再根据计算结果进行调整。
　　GRC构件的力学计算，一般情况下是将其假设为各向均质的弹性物质，其强度指标取其达到养护令期时的比例极限。对于造型复杂的构件，还应对其断面进行简化。
　　构件板与肋和边肋的支撑形式须根据肋的尺度与刚度决定。
　　3  构造设计
　　GRC构件的突出特点是造型丰富。不同的造型在荷载作用下内力与变形差异很大。因此，构造设计对于保证GRC构件的安全可靠是非常重要的。
　　GRC构件的构造设计包括：肋与边肋的设计、应力集中部位的设计、局部加强设计等。
　　GRC构件的肋与边肋相对于板是一种支撑。其形状尺寸对其刚度进而对整个构件的受力性能影响很大，肋的刚度相对于板大很多，可视为铰支撑，肋的刚度相对于板差不很多，可视为固定支撑。两种不同支撑对于板的内力和对变形的约束都不一样。
　　一些GRC构件转角多，突变多。因此，必须在这些地方考虑抗应力集中的措施。在肋与板结合处、埋件处也必须采取加强措施。
　　作为用户，可先要求GRC生产厂家提供产品构造设计图，对于大型构件，亦可要求提供设计计算书。一个构件设计的如何，结构工程师通过检查实物也能做出定性的判断。比如有的GRC构件在局部用钢筋增强时没有考虑足够的保护层，这样水分很容易渗入使钢筋锈蚀，钢筋锈蚀后膨胀，又使包裹其的GRC开裂，最终导致破坏。像这种加了钢筋又不考虑保护层的构件显然是构造上没有做认真的设计。检查实物很容易发现。
　　预埋件设计与控制
　　GRC构件的预埋件与安装结点必须保证安全、可靠与耐久，在设计预埋件与安装结点时，必须首先考虑到GRC干湿变形大的这一特点。
　　1干湿变形
　　GRC的干湿变形是需要格外重视的。由于GRC中水泥与集料的比率较之混凝土更大，其收缩变形也大；又由于GRC构件是薄壁型构件，容易干透也容易湿透，所以其干湿变化的频率和变形的幅度要大。据测试，GRC干湿变形率约为混凝土的10倍。
　　GRC在使用过程中的变形，如果受到完全约束，在构件中会产生较大的内力，其数值超过了GRC的抗拉强度，从而导致构件的裂缝、断裂。因此，必须计算GRC构件的变形量，安装节点必须采用弹性可位移结点。GRC构件不能用完全焊接的方式安装。
　　目前数多GRC厂家采取焊接方式安装GRC 构件，将构件完全约束，这显然没有考虑GRC干湿变形的特点，是很不安全的。
　　2埋件设计
　　埋件设计要考虑以下因素：
　　（1）埋件的受弯受拉和受剪计算，确定材质与断面尺寸，保证足够的安全性。
　　（2）埋件在GRC中的锚固及对应力集中部位的局部加强措施。埋件的锚固长度与方式应参照混凝土中预埋件的锚固方法，应有足够的长度并有足够厚度的保护层。由于GRC是薄壁型构件，埋件处应局部加强，如增加胡子筋等。
　　（3）埋件与安装结点的连结方式与弹性位移的余量，连结件的设计。
　　（4）埋件的防锈处理
　　国外的GRC标准对于预埋件的要求是必须使用镀锌埋件，禁止使用未经防锈处理的低碳钢埋件。
　　一般情况下，GRC构件安装之后，不可能再对埋件进行防锈处理。仅仅刷防锈漆的埋件一两年后就会开始锈蚀，如果构件的埋件部位没有被有效地封闭，构件的安全可靠性就不能保证。
　　高层建筑、重要建筑、沿海或潮湿地区的建筑所用的GRC构件在埋件的防锈问题上尤其要重视。
　　采用镀锌处理的埋件不能用焊接的方式与安装连结件相连，镀锌层的局部破坏会加剧锈蚀的发生。
　　GRC构件的埋件探在构件之外，埋件在搬运安装过程中很容易被碰，造成局部的裂缝损伤。当这种裂缝很细小未被发现时，构件安装在建筑物上，受力后就会扩展，留下安全隐患。所以内探式的埋件较为可靠。
　　构件厚度均匀控制
　　GRC构件的厚度是根据负荷计算确定的，如果厚度不够会导致承载力的不足，厚度超过了又会使构件变重。无论过薄过厚，对安全都不利。
　　GRC作为仅1公分左右厚的薄型构件，厚度的误差控制比较难，再加上许多装饰性的构件造型复杂，在生产管理和工艺措施上须格外下功夫才能保证厚度均匀。一个生产管理水平和技术水平低的工厂很难做出厚度均匀的产品。
　　从构件的外侧看，构件凹的地方容易做薄，凸的地方容易做厚，而这些凹凸变化的地方恰恰是应力集中的部位，所以应做为检测重点。
　　构件是否均匀可用双向卡钳检查，也可以抽样切割检查。肉眼看构件的背面是否平整光洁，形状是否对，也能对构件是否均匀做出一个判断。
　　养护控制
　　GRC构件的养护控制是很重要的，养护不好的构件，强度低、耐久性差、抗冻融性差。
　　水泥与水的水化反应过程，在终凝后还会持续，这期间如果缺水或温度过低，水化反应就会中止，强度不再增长。GRC构件由于很薄，脱膜后其水分很容易被风干或晒干，所以它的养护远比混凝土重要得多。
　　GRC的养护方法有多种，蒸汽、淋水、浸水、覆膜和掺外加剂等，无论何种养护都必须保证其达到设计的强度。
　　用户对GRC构件养护质量的检查可以通过观察、敲击和局部破坏的方式进行。养护不好的GRC制品表面起灰起砂；敲击时声音发糠；局部破坏时其断面发渣，用手能掰掉渣，颜色呈灰黄色。
　　安装质量控制
　　GRC构件的安装节点须考虑：
　　连结件与墙体的连结、连结件与构件的连结。为了保证安全可靠耐久，以下因素必须格外重视：
　　（1）连接点受力分析与计算。
　　（2）连接件材质、尺寸的确定。
　　（3）墙体状况的判断。特别是空心砖墙、加气混凝土墙和年久失修表面脱落及墙体酥松的墙要进行特殊的设计。
　　（4）连接件与墙体连接的可靠性分析及计算。
　　（5）弹位可位移结点的保证。这是非常重要的。这一条意味着把构件焊牢的方式是不能用的。
　　（6）连接件的防锈蚀措施，应当与构件的埋件相同。
　　（7）连续或组合构件缝的处理。有些用户和GRC厂家在安装连续性构件如檐线柱子时，不愿意在接头处有缝，要么靠紧，要么将缝堵实。这种做法是错误的。首先，前面已经提到， 不留变形余量是会使构件产生很大内力。第二，构件与构件接缝处必裂无疑。这是客观规律，谁也无法违背。因此，连续性组合性构件的接缝处应当留有几毫米的间隙，如考虑防水可填胶处理。
　　安装结点应当由有经验的结构工程师设计。应当有规范的设计图纸。用户在选择GRC厂家时，应当对这一点关注。
　　13、制做质量控制
　　除了前面提到的质量要点外，GRC构件的生产制做过程还有以下环节须严加控制
　　（1）各种原材料准确计量，特别是玻纤与水的计量。
　　（2）搅拌时间控制。采用预混法时，玻纤的搅拌控制要格外注意时间。过短分散不均匀，过长则损害玻纤。
　　（3）保证构件密实度，特别是埋件处的密实度。
　　一般情况下，用户无法看到GRC构件的生产过程，但通过对厂家规模实力和管理水平的考察，特别是对其质量保证体系的考察，可以做出大致的判断。
　　GRC性能归纳
　　1  概述
　　GRC的性能是指其物理性能、化学性能与生物性能。
　　GRC的物理性能包括：容重、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度、抗压强度、抗冲击强度、弹性模量、收缩性、干湿变形、温度变形、徐变性能、抗冻融性能、抗渗性、防火性能、吸水性、隔热性和隔音性能等。
　　GRC的化学性能包括：碳化反应、抗酸性等。
　　GRC的生物性能包括：抗霉变性能、防虫蛀性能等。
　　对于用于外墙的装饰构件，最重要的性能是抗弯强度，抗拉强度、抗剪强度等。
　　2  决定性能的要素
　　GRC的性能主要取决与以下因素：
　　1、原材料
　　（1）玻璃纤维的耐碱性（必须保证耐碱性）
　　（2）玻璃纤维在水泥浆料中的分散性和固结性
　　（3）玻璃纤维的强度，弹性模量
　　（4）玻璃纤维的长度
　　（5）水泥的品种（低碱度水泥）
　　（6）水泥强度、保存期
　　（7）砂子的粒径、级配、含泥量
　　（8）外加剂的品种及掺量
　　（9）其他集料与混合物（如聚合物）
　　2、配合比
　　（10）玻纤含量（必须保证掺量）
　　（11）灰砂比（水与砂子的重量比）
　　（12）水灰比（水与水泥的重量比）
　　3、制做工艺
　　（13）工艺方法（喷射法还是预混法）
　　（14）计量（必须保证准确计量、特别是玻纤和水的计量）
　　（15）搅拌时间控制（过长或过短都不利）
　　（16）密实度保证
　　（17）厚度均匀保证
　　（18）玻纤在水泥浆中均匀分布和乱向分布
　　（19）玻纤与水泥浆的结合程度
　　（20）养护控制
　　GRC建筑装饰构件的质量还取决于构件设计与安装过程的如下因素：
　　4、构件设计
　　（21）外型设计
　　（22）荷载分析与内力计算
　　（23）厚度设计
　　（24）应力集中与边口处构造设计
　　（25）局部加强设计
　　（26）运输安装荷载复核
　　5、安装控制
　　（27）墙体检查
　　（28）安装节点设计
　　（29）变形伸缩量调节（严禁全焊接固定）
　　（30）安装件防锈
　　3 主要指标
　　1、容重
　　喷射法    1.9—2.1T/m3
　　预混法    1.9—2.0 T/m3
　　2、抗弯强度、抗拉强度、抗剪强度是GRC最主要的力学指标。主要取决于GRC配合比、玻纤含量、制做工艺方法、密实度和养护条件等。用赛姆菲尔玻纤配置的GRC的力学指标见下表：
　　项目            单位     喷射法      预混法
　　抗拉比例极限强度    MPa      5—7       4—6
　　抗拉断裂极限强度    MPa      8—11      4—7
　　抗弯比例极限强度    MPa      7—11      5—8
　　抗弯断裂极限强度    MPa      20—30     10—14
　　抗剪强度（沿边）    MPa      8—11      4—7

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