GRC装饰构件技术及应用

引言：建筑装饰行业发展加快，尤其是GRC装饰构件的设计和施工，必须进行更新和规范，以便解决产品存在的质量和耐久性问题。


　　1. GRC制品行业的发展概况
　　 GRC是玻璃纤维增强水泥的英文缩写简称，是二十世纪70年代外国首先发展，紧接着后来传遍世界其他国家，中国也是于七八十年代开始引进研究发展的，GRC制品的范围很广，包括墙板、隔板、空心板、装饰构件等，目前生产GRC制品的生产企业比较多，比较大的企业主要倾向于生产板材，且研发能力和生产设备都比较先进，而装饰构件产品因为其本身局限性和生产的难度，小企业较多，且人工生产较多，机械化程度低，成品质量不稳定特点。近年来GRC装饰构件逐渐在建筑工程中使用较多，主要是外墙装饰工程，因为其能较好的制造出各种造型，且安装方便，相比其他水泥产品轻质、抗裂优异特性，别墅类产品、仿西班牙风格等建筑应用较多，本文主要介绍GRC装饰构件在外墙装饰工程中应用的技术问题。


　　2.GRC装饰构件的材料和配合比
　　 材料包括水泥、玻璃纤维网、埋件、骨架等，标准（以下均将JC/T940-2004简称标准）中均有说明，水泥可以使用低热快硬硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，经过研究表明，低碱度硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥对耐碱玻纤网的腐蚀程度根据时间不同而差异较大，按照28天强度推算，腐蚀程度保留率分别为55%和21%左右；另外在生产过程中，由于场地和管理成本，养护大部分不足时间，快硬硫铝酸盐水泥7天基本能达到28天强度，且后期强度无衰减，故如生产悬挂的外墙构件需保证质量的前提下，宜使用低热快硬低碱硫铝酸盐水泥生产；另外采用普通硅酸盐水泥的时候，必须采用其他消减碱度掺料或丙烯酸乳液，且要求采用高耐碱玻璃纤维网。玻纤网和其它材料标准及合适的配合比如下：


　　 a）耐碱玻璃纤维网（氧化锆含量≥16%），占混合料总重量比为4.0~5.0%


　　 b）硫铝酸盐水泥（强度≥42.5MPa），水灰比为0.35~0.4


　　 c）石英砂（二氧化硅含量≥96%），砂灰比为0.5~1.5


　　 d）外加剂（禁用含氯离子类产品），由试验确定


　　 e）聚合物固体含量（丙烯酸基，具有良好的抗紫外线和抗碱性能），为水泥质量的5.0~7.0%


　　3.GRC构件的设计
　　 GRC装饰构件的设计包括外形设计、构造设计和埋件等设计内容，对于设计方面没有专业的标准，根据工程实践经验总结如下：


　　3.1外形设计
　　外形方案设计一般由建筑师完成，图纸中一般均有GRC大样，但是不能满足深化生产要求，需要由专业生产厂家进行深化设计，建筑和深化设计主要内容有：确定GRC的细部造型、厚度等，主要考虑的问题是建筑外形的匹配、设计元素的体现，格构、镂空等尺寸协调，防雨、清理、滴水、泄水孔等构造，在建筑外墙的连接（搁置）方式，大块构件、线条构件的分割方式等；特别需要注意的是构件的重量和分割方式，这直接关系到后面的结构计算和施工可行性问题。


　　3.2构件设计
　　设计原则应考虑自重、温度变形、干湿变形、风荷载、地震作用等荷载效应组合，并结合材料强度随时间衰减性能，确定装饰板尺寸等；使用年限应不少于30年，整个计算可以用有限元软件电脑模拟环境，从建筑结构整体考虑，然后得到构件受力标准值（或设计值）后进行构件设计；如果是外墙整体悬挂墙板，则按照幕墙设计方式进行设计较为合理。


　　 构件设计环节应选择构件按照标准规定的成品各种强度指标，按照规定取其设计强度值进行验算，包括构件厚度、重量、尺寸等；另外构件设计除考虑结构设计荷载外，还须考虑施工阶段运输起吊和安装施工荷载。根据计算经验，纯玻璃纤维网的GRC构件（无加强钢筋骨架），宽度尺寸一般不大于0.4米，长度不大于0.6米，厚度在10-30MM之间为宜，如超过此尺寸须增加构造钢筋骨架，具体以计算为准。


　　3.3连接设计
　　按照构件安装原则，参照石材安装方式，可以分为干挂法和灌浆法，构件上部有悬挂连接点，下部必须有重量承重支撑点。目前的大部分一般工程能做到提前完成预埋设计施工的比较少，大部分是采用后置埋件的方式进行埋件处理，建筑结构上的埋件设计一般可以按照抗拔埋件进行设计验算，具体参照后补埋件《混凝土结构后补锚固技术规程》JGJ145-2004有关规定。连接方式主要有螺栓连接和焊接两种方式，无论是栓接或焊接目前都有比较成熟的设计计算方式来保证，但是同时必须满足标准规定的构造要求。另外连接方式必须采用可靠的混凝土结构做为基体，对砌体结构需要设计连接方式的，必须强调连接处浇捣C20以上等级的混凝土实体块或构造梁等作为基体。


　　3.4构件耐久性设计
　　GRC构件目前工程实践遇到的最大困惑就是构件的开裂、渗水、玻璃纤维腐蚀、脱落、接缝开裂等耐久性问题，如何保证安装后的安全和使用功能显得非常重要，针对此问题必须采取如下构造设计措施：


　　a）构件本身的生产原材料必须严格采用规定的产品。


　　b）构件预埋钢筋必须使用镀锌钢筋，因为属于薄壁构件，混凝土保护层远远达不到耐久性要求，故须选择镀锌钢筋。


　　c）构件分块和裂缝后补，构件分块尽量将异形、转角等折角多的进行整体预制，这样可以减少拼接接缝，构件之间的接缝采用凹槽式，安装完成后再清理湿水、挂网用专用腻子修补。构件和墙体之间的裂缝也采用挂网，然后用外墙专用抗裂弹性腻子处理。


　　d）构件连接处后置埋件必须使用化学螺栓或植筋方式，这样能保证后置埋件孔密实不发生渗漏，严禁使用墙体钢筋头焊接方式，另外焊接处必须除渣防锈；


　　e）现场连接方式尽量采用栓接，减少焊接，这样可以保证连接处的质量。


　　f）构件长度超过一定长度（经计算确定），必须设置变形缝，用耐候硅胶填塞，避免使用阶段温度变形裂缝。


　　g）空心构件处于外墙面的，必须按照建筑要求留滴水线（槽），并做滴水孔，以便排水和防止面层污染。


　　4. GRC构件的生产
　　GRC构件主要分为喷射工艺（PS）、预混工艺（YH）、铺网抹浆工艺（PW）、混合工艺（HH）。早期大部分使用喷射和铺网工艺，改良使用进口设备的可以直接使用预混工艺，玻璃纤维形成短纤维后直接吹入搅拌设备进行混合，这样纤维含量高且均匀，构件强度大。另外根据构件的形式可以选择不同的工艺。构件生产过程需要专业培训过的人员，可以大大提高构件成品率及质量。构件的养护非常重要，脱模后及时保湿养护时间不少于7天。构件出厂前的检验关需要企业完善，按照标准进行检验和编号包装出场。


　　5.GRC构件的施工
　　施工现场的安装质量是GRC构件质量的重要环节，除基层放线、技术交底、施工深化图审批、样板确认、基层验收等技术准备外，施工单位还必须具备一定的管理能力和施工经验，施工必须有专业受过培训的安装人员、管理人员及检验人员；施工单位必须有必要的安装设备；施工单位必须有现场质量保证体系和必要质量保证措施，具体安装过程中注意以下事项：特种作业焊接人员必须持证操作，现场焊接必须进行防锈处理，现场施工必须注意工序质量验收和报验，遵守工程质量验收的原则和体系，这样才能达到预期的效果。


　　6.GRC构件的验收
　　 目前验收没有专门的规范配套，须根据设计要求及建筑外装饰装修涉及到的规范进行，基层后置埋件、焊接、构件完成观感、尺寸等可以参照现有的一些规范，在此不再赘述。

　　7.结语
　　GRC装饰构件技术及应用还需要更多的工程实践和研究，大胆探索和应用尤为必要，同时期望更多的工程使用者正面看行业所遇到的机遇和挑战，为工程技术的不断进步，为企业的发展做出应有的贡献。由于水平有限，文中不妥在所难免，请各位同行专家不吝指教。

　　参考文献：
　　[1] 徐淳.GRC构件在外装饰工程中的施工和应用,2007(03)
　　[2] 建筑产品选用技术（建筑·装修），2009（12）