欧标GRC技术参数优化设计.pdf

福瑞泰FRONTIER 欧标GRC技术参数优化设计 ——建筑设计师与GRC材料工程师在建筑设计阶段需要共同讨论的问题之一。 GRC不像有些人吹嘘的那样，它不是万能的，某些GRC材料供应商过分夸大其性能对 GRC行业发展是十分有害的。GRC是在一定条件许可范围内，满足建筑设计师对建筑美学 设计或特定功能要求而选用的物美价廉材料。设计师只能遵从GRC材料的特点以及客观规 律，发挥GRC材料的优势，从而获取最大的效益。 GRC物理力学性能很大程度上取决于原材料质量、配合比设计、玻璃纤维含量、玻璃纤 维长度及其在复合材料中的取向、聚合物含量以及制造工艺和生产过程中相关操作水平的相 互作用与调节。 GRC耐久性是在建筑设计阶段必须考虑的问题。未老化GRC是相对强韧、具有假延展 性的材料。建筑设计师在选用GRC时必须预测GRC暴露在室外环境条件 （自然老化）下其 强度和应变能力所表现的逐渐降低和永久性降低。GRC发生自然老化的速率与其所处环境有 关，许多情况下，当GRC产品暴露在室外环境下时，将会在产品的期望寿命内达到完全老 化。因此必须对GRC产品进行设计以保证在使用条件下所产生的应力低于完全老化后材料 的强度极限和应变极限。 1．影响GRC物理力学性能的因素 配合比设计的变化可导致复合材料物理力学性能的变化，工业化生产中采用的灰砂比为 1:1～3:1，砂子的级配是不固定的，水泥的性能也会有所变化。因此复合材料的配比、组分 和物理力学性能也会随之变化，应该了解由于配料组分的变化和改变而引发的GRC物理力 学性能的潜在变化。 纤维含量、长度和取向主要影响抗拉极限强度和抗弯极限强度。玻璃纤维含量5%为GRC 配合比的最佳含量，过低的纤维含量会导致较低的极限强度，过高的纤维含量会导致复合材 料的密实和粘结问题。在GRC生产过程中通过袋式试验、桶式试验和洗出试验控制玻璃纤 福瑞泰FRONTIER 维的含量。 纤维长度也影响复合材料的极限强度、密实与粘结，对于喷射GRC，最佳纤维长度为25 ㎜～50㎜。纤维长度较短时尽管容易喷射，但是不能发挥最大的增强效果。纤维长度较长时 可能引发纤维与料浆沉积以及在辊压过程中的密实和粘结问题。 纤维的取向也影响复合材料的物理力学性能。期望喷射GRC复合材料中的纤维为二维 随机取向，但是如果喷射操作不规范，纤维会平行于一个方向排列，结果导致沿不同方向取 样试验时复合材料性能的巨大差异。 必须对GRC进行密实和粘结以保证足够的纤维嵌入和复合材料密度，以及达到需要的 设计厚度。复合材料密度和粘结度不够将对强度性能产生不利影响，可引起材料强度随温度 和湿度而变化，对GRC面板的抗渗性也有负面影响，抗弯强度、抗拉强度和弹性模量随着 密度而变化，不良粘结在冻融循环时也会导致复合材料的损坏。 通过设计确定GRC厚度，由于GRC厚度相对较薄，即使微小的厚度变化也会对其应力 有显著影响，因此GRC厚度应该控制在规定的厚度偏差之内。为了满足规定的厚度偏差， 在生产过程中，GRC层的目标厚度常常高于设计厚度的3.2 ㎜。 适宜的养护制度有利于水泥的充分水化，为达到期望的纤维与基材的粘结性能，适宜的 养护是非常必要的。 需要进行质量控制和质量保证管理以获得具有良好物理力学性能的GRC材料。 FRONTIER福瑞泰GRC 山不在高，有仙则名，水不在深，有龙则灵。 福瑞泰FRONTIER 2．欧标GRC物理力学性能 2.1 抗拉强度和抗弯强度 用于确定极限设计应力的GRC性能是未老化GRC 的抗弯屈服强度和抗弯极限强度。 图1. 未老化GRC材料的应力—应变性能 图1为未老化GRC材料的代表性应力—应变性状，抗拉屈服强度 （ETY）和抗弯屈服 强度 （EFY）主要受基材组分、密度、聚合物含量和养护制度的影响。抗拉极限强度 （ETU） 和抗弯极限强度 （EFU）主要受玻璃纤维含量、纤维长度和取向、聚合物含量和复合材料密 度的影响。图1表明随着龄期延长,GRC复合材料的强度和应变发生损失直到破坏，此时弹 性模量提高。在完全老化条件下，极限强度 （ATO或A