作者：郭学明
出版社：机械工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
GRC幕墙与建筑装饰构件的设计、制作及安装试读：
前言
在建筑走向个性化、艺术化、多元化的绿色时代，在建筑师致力于让建筑表皮呈现性格与表情的时代，在参数化技术、算法技术让非线性建筑时尚起来的时代；不了解GRC，不了解GRC幕墙和建筑装饰构件，对于建筑师来说，是一个缺憾。
GRC是“玻璃纤维增强混凝土”的英文缩写，是一种水泥基材料。GRC由于有玻璃纤维增强，可以做得很薄，几十平方米的幕墙板，可以做到只有15mm厚。GRC造型随意，可以便利地实现各种艺术风格，这对于怀有艺术理想的建筑师是非常可贵的。GRC可以形成丰富的质感，特别是可以做出各种自然的质感。壁薄体轻、造型随意、质感丰富，是GRC的三大特点。GRC是可用于建筑表皮的非常好的材料。
本书介绍了GRC幕墙和建筑装饰构件的设计、制作与安装。既是入门读物，也是设计、制作、安装的工具用书，还是GRC使用者的指南。
本书分三篇。
第1篇共4章，介绍了GRC的基本知识。回答了以下问题：什么是GRC？GRC是用什么材料组成的？对这些材料有什么要求？GRC的力学性能、物理性能、化学性能和生物性能如何？这些性能与哪些因素有关？这些性能各有哪些利弊？
第2篇共9章，介绍了如何设计GRC幕墙和建筑装饰构件。包括GRC的设计原则，GRC的标准强度和设计强度如何确定，GRC配合比如何设计，GRC建筑设计，有龙骨的GRC构件的结构设计，无龙骨的GRC构件的结构设计以及GRC结构构造设计。
第3篇共5章，介绍了如何制作、安装GRC幕墙板和建筑装饰构件，GRC常见质量问题，什么是伪劣GRC等。还有一章介绍GRC的造价构成，这对于制作者和安装者而言，既可避免报价漏项，也可避免盲目高报价失去市场机会；对于用户而言，了解GRC的造价构成，既可以防止“被宰”，也可防止被劣质低价竞争所迷惑。
国外关于GRC的理论研究比较深入，对GRC幕墙和装饰构件的设计、制作、安装有成型的标准，本书较多地借鉴了国外的GRC理论和经验，包括国际GRC协会的设计与安装标准、耐碱玻璃纤维知名品牌“塞姆菲尔”的技术资料、美国混凝土协会的GRC规范、澳大利亚GRC协会的GRC规范以及德国、日本的有关技术资料等。
本书作者有20多年GRC研发、设计、制作和安装经验，是我国最早从事GRC行业者之一。参编团队的其他成员大都多年从事GRC行业，或从事设计或从事制作或从事施工，积累了丰富的实战经验，这些经验为本书的实用性提供了支撑。
本书由郭学明任主编。李青山参与了结构设计有关章节的编写，并参与主笔“有龙骨构件结构计算”章节；张晓娜参与建筑和结构设计有关章节的编写，并参与主笔“无龙骨构件结构计算”章节；张玉波、李军、欧洪米、王继龙、黄荣军参与了基本知识、制作、安装、质量、成本等章节的编写；梁晓艳参与了建筑设计、结构设计和安装有关章节的编写。
参与本书资料搜集、工艺设计、节点设计、插图绘制、公式整理和表格汇总工作的有：孙昊（负责第3章、第4章、第10章，参与第8章、第12章）；贾秀江（负责第13章，参与第14章）；金小婷（负责第2章，参与第12章）、张健（参与第13章、第14章）；郭威（参与第8章、第11章、第12章）；李晓为（参与第8章、第12章）；祝捷（负责第6章）。李如武参与了部分试验工作。全书由张玉波、孙昊校审成稿。
感谢曹永康、张宝贵、边天佑、车延飞等著名专家对本书的贡献。这些专家在与笔者的交往交流过程中，或提供了有价值的学术思想和宝贵经验，或提供了重要的技术文献。
国内GRC行业有关专家对本书给与了重要支持。亓松彬、郭清对耐碱玻璃纤维，张振秋对硫铝酸盐水泥，王佶对混凝土保护剂，陈东对丙烯酸乳液等章节，提出了非常宝贵的专业指导意见，多被采纳。在此一并致谢。
感谢中国混凝土与水泥制品协会装饰混凝土分会商雁青秘书长和她的同事李志玲、陈夏露。装饰混凝土分会组织的学术交流、技术培训和《基本技术要点编制》工作，一方面使笔者有机会获得行业先进经验，为本书提供了营养；一方面笔者参与这些技术活动的文稿，大多成为本书的章节。
特别感谢中国混凝土与水泥制品协会会长徐永模先生。他为本书写序之前，详细阅读了书稿，提出了很多有价值的修改意见，提升了本书的品质。
GRC是发展中的行业，很多课题正在研究探索之中；再加上编著者的理论水平和实践经验有限，本书难免会存在一些差错和不足，恳请读者给与批评指正。编者于2015年8月
第一篇 基本知识
第1章 GRC概述
1.1 什么是GRC
GRC是由水泥、砂子、水、玻璃纤维、外加剂以及其他集料与混合物组成的复合材料。水泥与水发生水化反应后硬化，形成胶凝体——水泥石，把砂子（或其他集料）牢固地胶结在一起，并胶结锚固玻璃纤维，形成了具有良好性能的材料。砂子在GRC中起填充和骨架作用，玻璃纤维起增强作用。
GRC英文有两种表述：
表述1：Glass Fibre Reinforced Cement，翻译成中文是“玻璃纤维增强的水泥”。欧洲标准和塞姆菲尔的技术资料采用如此表述。
表述2：Glass Fibre Reinforced Concrete，即“玻璃纤维增强的混凝土”。国际GRC协会、美国、澳大利亚等国的标准采用如此表述。
也就是说，GRC是“玻璃纤维增强的水泥”或“玻璃纤维增强的混凝土”的缩写，这两者指同样的东西。
美国人对Glass Fibre Reinforced Concrete提取4个字母缩写，即GFRC。一些人误以为砂岩质感的GRC叫GFRC，那是误解。GFRC与GRC是一回事，只不过多提取了一个缩写字头。美国混凝土协会编写的GFRC板规范第1章中特意说明：GFRC与GRC是同义的。
把GRC表述成“玻璃纤维增强的水泥”或“玻璃纤维增强的混凝土”都不太准确。GRC实质上是“玻璃纤维增强的水泥砂浆”。在GRC中，玻璃纤维所增强的既不是净水泥石，也不是含有粗集料的混凝土，而是通常定义为“水泥砂浆”的基材。所谓GRC就是在水泥砂浆中掺入了玻璃纤维。
不要小看这些玻璃纤维，它的加入使水泥砂浆基材的性能大大改善，使之具备了一些新的特点与功能，从而进入了广泛的应用领域。
1.2 增强的概念
GRC实际上是“玻璃纤维增强的水泥砂浆”。玻璃纤维所起的作用是增强水泥砂浆的抗拉性，提高了水泥砂浆的抗拉强度、抗弯强度和抗冲击能力。
玻璃纤维增强的原理并不复杂。鸟类用泥与草做窝，人类用泥与草盖房，混凝土中加钢筋，抹灰时掺“麻刀”（植物纤维），用石棉纤维做石棉瓦，用玻璃纤维增强树脂做玻璃钢等，都是将抗拉强度高的纤维或细长材料与抗压强度高但抗拉强度低的胶凝材料结合，让这些增强材料承担使用时因荷载和环境作用而在材料内部产生的拉应力。当材料受拉或受弯使截面上的拉应力超过了胶凝材料自身的抗拉强度时，被握裹在胶凝体中的增强材料便开始承受拉应力，并保持材料一体性直到发生较大的变形或断裂。
水泥砂浆抗压性较好、抗拉性较差，其抗拉强度不到抗压强度的十分之一。用玻璃纤维增强后，其抗拉性能提高2～3倍。具体提高幅度因配方、玻璃纤维强度、玻璃纤维含量、工艺方法的不同有较大的差异。
玻璃纤维的优势是抗拉强度高，大约是钢筋的5倍。HPB300钢筋的抗拉强度的标准值是300MPa，用于GRC中的玻璃纤维束的抗拉强度为1400～1700MPa。由于玻璃纤维抗拉强度高，很细的断面就能承受较大的拉力，再加上玻璃纤维用不着像钢筋那样需要一定厚度的保护层防止锈蚀，因此，GRC可做成薄壁构件。这是GRC得以广泛应用的一个非常突出的特点。
玻璃纤维不能增强水泥砂浆的抗压强度。相反，由于玻璃纤维对水泥砂浆的连续性有阻断，还会导致其抗压强度稍稍降低。不过，由于水泥砂浆抗压强度比较高，再加上GRC水泥含量又比一般砂浆大，抗压强度更高，玻璃纤维对抗压强度的削弱不会对使用产生不利影响，而其抗拉强度的提高却使材料性能发生根本的变化。
1.3 GRC发展简述
20世纪40年代，有人从早期GRP（玻璃纤维增强的塑料）也就是玻璃钢的研制中受到了启发，开始做玻璃纤维增强水泥的试验。
早期试验表明，未经处理的普通玻璃纤维在水泥中受到水泥水化后生成的碱的侵蚀，强度会很快地大幅度降低，不能保证增强效果持久。于是，人们开始研制在水泥石中不受或少受碱侵蚀从而能保持其耐久性的玻璃纤维——耐碱玻璃纤维。
1966年，英国人A.J.Majumder发明了耐碱玻璃纤维。这种名为“Cem—Fil”（赛姆菲尔）的玻璃纤维中含有氧化锆（ZrO），能够阻2延和削弱水泥石中的碱对玻璃纤维的侵蚀速度与强度。从而使GRC的耐久性有了基本保证。
Cem—Fil耐碱玻璃纤维的问世是GRC历史真正意义的始点。它使得GRC耐久性的可靠度得以提高，应用领域得以扩大，从此GRC在世界各地得到了广泛应用。
我国在20世纪50年代末开始研究GRC，但由于当时用在GRC中的玻璃纤维不是耐碱的，GRC产品强度下降很快，安全性与耐久性没有保障。当时的国家建工部在1961年下文禁用GRC。
70年代中期，我国恢复了GRC的研究开发。一方面研制耐碱玻璃纤维，另一方面研制低碱度水泥。这两方面的研制至80年代中期相继取得成果。从而GRC在我国重新进入应用领域，并在90年代得到大范围的推广。
到目前为止，GRC尚不可以作为承重结构材料，只在非结构范围内应用。随着研究与应用的进一步发展，GRC力学性能与耐久性进一步提高，未来GRC有可能进入结构性材料领域。
1.4 GRC制作工艺
GRC制作工艺有喷射法、预混法、预混喷射法、预混铺网法、玻璃纤维毡法、挤压法、模压法和自流平法等。最常用的是喷射法和预混法。
喷射法是用GRC专用喷枪制作GRC产品。其工艺流程是将搅拌好的水泥砂浆用泵通过输浆管道送至喷枪处，玻璃纤维长丝也在喷枪处被切成短丝，两者在喷枪处混合后喷入模具之中。
预混法是将水泥砂浆搅拌好后，再掺入已切好的短玻璃纤维，使玻璃纤维在水泥砂浆中均匀分散，然后再浇入模具之中或振动或压实成型。图1.4-1 喷射法
喷射法比预混法可以掺入更多的玻璃纤维，且短玻璃纤维长度可以比预混法更长一些。因此，增强效果优于预混法，但喷射法在制作造型复杂的小构件时不如预混法方便。图1.4-2 喷射法工艺图图1.4-3 预混法工艺图
1.5 GRC主要特点
GRC制品最主要的特点是壁薄体轻、造型随意、质感逼真、节能减排。
1.5.1 壁薄体轻
3GRC密度在2000kg/m左右，比混凝土轻一些，但它可以做成薄壁型构件。一般情况下，GRC构件壁厚在15mm左右，最厚的构件壁厚不到30mm，最薄的构件壁厚5mm。由于壁薄，自然体轻。15mm厚GRC，每平方米只有30kg重，考虑边沿折边和预埋部位凸出的重量，也不过50kg。如果有背附钢龙骨框架，每平方米总重量也在100kg以内。
1.5.2 造型随意
GRC构件是在模具中制作成型的。由于重量轻，实现造型很方便，GRC可以做成各种复杂的造型。
造型随意是GRC被建筑师青睐的最主要原因。GRC可以轻易地再现古典建筑的复杂造型，也可以轻易地实现建筑师的艺术构想。无论是古希腊古罗马风格还是哥特式风格；无论是伊斯兰风格还是中国唐宋风格；无论是后现代风格还是解构主义风格；无论是线性的还是非线性造型，GRC都能够方便地实现。图1.5-1 正在建设中的长沙梅溪湖文化中心效果图
近年来，随着数字化技术的发展，不规则的非线性建筑越来越多，GRC在实现非线性建筑方面具有独特的优势。
1.5.3 质感逼真
GRC表面质感是由模具质感所决定的。由于GRC中没有粗集料，所用细集料的颗粒也比较细。因此，可以细腻、准确地表现不同的质感与纹理。既可以做得光滑如镜，也可以做得粗糙似石。复制的各种质感效果非常逼真，是非常理想的仿真材料。彩页图C-9所示建筑外立面都是用真石材制作的装饰构件，但拱券下的藻井，由于石材太重，悬挂不安全，用GRC砂岩替代。GRC砂岩藻井与真石材的质感效果完全一样，外观没有区别。
GRC还可以附着质感面层，或与乳胶漆、氟碳漆等结合，仿出花岗岩、砂岩、红砖、瓷砖、木材、金属等各种质感。
1.5.4 节能减排
GRC与其他墙体围护结构比较，其制造和安装过程消耗能源要少，日本学者曾经做过GRC墙板与钢筋混凝土墙板的碳排放量比较，使用GRC墙板可以降低30%的碳排放量。
1.6 GRC必须重视的问题
GRC有两个关键问题必须重视。
1.6.1 强度衰减问题
GRC使用的耐碱玻璃纤维时间长了也会被水泥石中的碱侵蚀，由此导致GRC抗拉强度和抗弯强度会有大幅度衰减。所以，在GRC构件设计时，不能以其28d龄期强度为计算依据，必须以充分老化后的衰减了的强度作为计算依据。
1.6.2 干湿变形问题
由于GRC是薄壁构件，“干透”或“湿透”的程度比厚度大的构件如混凝土构件更容易些，其干湿变形的幅度较大。如果GRC受到刚性约束，干湿变形得不到释放，会产生很大的内力，容易把板面拉裂。为此，在GRC构件设计时，必须格外重视避免或减小刚性约束。
1.7 GRC应用领域
GRC应用领域很广，包括：
建筑领域：幕墙、建筑装饰构件、屋面板、瓦、穹顶、建筑小品、隔墙、烟气道等。
庭院领域：亭阁、花架、花盆、喷泉、护栏、庭院桌椅等。
装饰领域：天棚、墙体装饰、壁炉等。
艺术领域：浮雕、雕塑、工艺品等。
市政交通领域：隧道衬板、管道、消声墙等。
农业领域：粮仓等。
渔业领域：人工鱼礁等。
国外应用GRC已经有四十多年的历史，国内大量应用GRC也已有二十多年，目前GRC应用最多的领域是建筑幕墙和建筑装饰构件。
1.8 GRC幕墙与建筑装饰构件
本书主要介绍用于建筑上的GRC幕墙和建筑装饰构件的设计、制作与安装。
GRC幕墙是用GRC幕墙板制作的建筑围护结构；GRC建筑装饰构件是用GRC制作的用于建筑外墙的装饰构件，如檐线、腰线、柱、门窗套、窗台线、窗顶套、雕塑等。
第2章 GRC原材料
2.1 概述
GRC主要原材料包括耐碱玻璃纤维、水泥、水、砂子和外加剂。有的GRC还掺加其他混合物或颜料等。
用GRC制作的幕墙和建筑装饰构件或者有背附龙骨框架，或者有预埋件，通过安装节点与建筑主体结构连接。龙骨框架、预埋件、安装节点所用材料包括钢板、型钢、钢筋，还有各种螺栓。
一些GRC幕墙和建筑装饰构件表面涂保护剂，或使用乳胶漆、氟碳漆、真石漆等。
GRC幕墙和建筑装饰构件之间的接缝，构件与墙体的接缝，需用防水密封材料。
本章主要介绍直接用于GRC的材料。与GRC所用材料有关的国家规范和行业标准目录见附录1《GRC材料有关国家规范和行业标准目录》。
2.2 耐碱玻璃纤维
耐碱玻璃纤维是GRC最重要的原材料。不使用耐碱玻璃纤维的GRC，其安全性、可靠性与耐久性得不到保证，是伪劣GRC。
耐碱玻璃纤维行业标准为《耐碱玻璃纤维无捻粗纱》（JC/T 572—2012）和《耐碱玻璃纤维网格布》（JC/T 841—2007）。
耐碱玻璃纤维是指其成分中含有氧化锆（ZrO）的玻璃纤维。2按照《耐碱玻璃纤维无捻粗纱》的规定：
L型（低锆）耐碱玻璃纤维的氧化锆（ZrO）含量大于等于214.0%；和氧化锆（ZrO）与二氧化钛（TiO）合量大于等于2219.2%。
H型（高锆）耐碱玻璃纤维的氧化锆（ZrO）含量大于等于216.0%。
欧美和日本等国GRC规范要求氧化锆含量也是在16.0%以上。
目前耐碱玻璃纤维氧化锆含量最高可达19.0%以上。国内市场上H型耐碱玻璃纤维的氧化锆含量多在16.5%以上。
国内市场上有些“耐碱玻璃纤维”，价格非常便宜，其成分中不含氧化锆，只在普通玻璃纤维表面涂有“耐碱”涂层。玻璃纤维表面涂层不能有效更不能长期保持耐碱效应，这样的玻璃纤维不能算做耐碱玻璃纤维。
2.2.1 氧化锆与耐碱性
GRC为什么必须使用含有氧化锆的耐碱玻璃纤维？
水泥按矿物成分分类，可分为硅酸盐系列水泥、铝酸盐系列水泥和硫铝酸盐系列水泥。其中应用最为普遍的是硅酸盐系列水泥。世界各国GRC制品大都使用硅酸盐系列水泥。
硅酸盐水泥主要成分是硅酸钙，在与水进行化学反应后生成水泥石，含有大约25%的碱性物质氢氧化钙Ca（OH）。氢氧化钙与玻璃2纤维的主要成分二氧化硅（SiO）会发生不可逆转的反应，生成强度2大大低于二氧化硅的水化硅酸钙，从而使玻璃纤维的强度大大降低，失去对水泥的增强作用。所以，普通玻璃纤维用在水泥基材料中是不耐久的。图2.2-1 普通玻璃纤维与耐碱玻璃纤维增强的水泥老化试验比较
中国许多GRC产品使用低碱度硫铝酸盐水泥。硫铝酸盐水泥在水化反应中生成的Ca（OH）要比硅酸盐水泥少，而这些Ca（OH）2还会与水泥中的其他物质进行二次反应，使水泥石内的Ca（OH）22的最终生成量进一步减少。但是减少不等于没有，Ca（OH）对玻2璃纤维的侵蚀还是存在的，只不过有所削弱罢了。因此，无论使用什么类型的水泥，玻璃纤维都必须是耐碱的。
耐碱玻璃纤维的耐碱性是通过氧化锆ZrO和二氧化钛TiO实现22的。达到一定含量的氧化锆和二氧化钛在玻璃纤维表面与“入侵”的氢氧化钙中的OH根“结合”，一方面削弱了氢氧化钙，一方面形成了玻璃纤维的保护膜，阻延Ca（OH）与SiO反应，从而降低了22Ca（OH）对玻璃纤维的侵蚀强度与速度，保护了玻璃纤维的结构2与强度。
玻璃纤维中的氧化锆含量是玻璃纤维耐碱性的最重要指标。氧化锆有难熔和使玻璃黏度增加的特点，增加其含量会大大增加制造玻璃纤维的工艺难度和制作成本，锆原料本身也很贵，因此，含氧化锆的耐碱玻璃纤维在价格上远远高于普通玻璃纤维。
在制作玻璃纤维的过程中，在单丝表面涂覆耐碱性好的高分子偶联剂、浸润剂，在进一步的加工过程中涂覆高耐久性的高分子合成材料，也有助于提高玻璃纤维的耐碱性。但这仅仅是辅助措施。玻璃纤维耐碱性的根本还在于氧化锆（包括二氧化钛）。
玻璃纤维的耐碱性可以通过不同的方法测定。测试强度保留率是一个常用的判断办法：
将玻璃纤维放在100℃的Ca（OH）饱和溶液中浸泡4h后，测试2单丝断裂强度的保留率不小于75%。
一般情况下，在GRC使用低碱水泥时，也就是硫铝酸盐水泥时，可以使用低氧锆玻璃纤维，即氧化锆（ZrO）含量大于等于214.0%；和氧化锆（ZrO）与二氧化钛（TiO）合量大于等于19.2%22的耐碱玻璃纤维；当GRC使用硅酸盐水泥或白水泥时，应当使用高锆玻璃纤维，即氧化锆（ZrO）含量大于等于16.0%的耐碱玻璃纤维。2
2.2.2 耐碱玻璃纤维的物理力学性能
耐碱玻璃纤维的主要物理力学性能包括：抗拉强度、弹性模量、断裂延伸率、比重和含水率等。
1.抗拉强度
耐碱玻璃纤维的抗拉强度对GRC抗拉与抗弯性能起着关键作用。在玻璃纤维掺量相同的情况下，玻璃纤维抗拉强度高，GRC抗拉与抗弯强度就高。
在没有受到Ca（OH）侵蚀的情况下，耐碱玻璃纤维的抗拉强2度为1.7GPa，大约是低碳钢的5倍。单丝强度高达3.5GPa。
玻璃纤维的强度不直接用Pa或MPa表示，而是用N/Tex表示。这里N是牛顿力，Tex是线密度，表示1000m长纤维线的质量（克数）。行业标准《耐碱玻璃纤维无捻粗纱》中规定玻璃纤维的抗拉强度应不小于0.26N/Tex。
2.弹性模量
玻璃纤维的弹性模量是其物理性能的重要指标。因为玻璃纤维是在水泥石受力被拉裂后开始承受截面上的内力的。如果玻璃纤维的弹性模量小，受力后其变形较大，水泥石的裂缝就会扩展。
耐碱玻璃纤维的弹性模量在70～72GPa之间。
3.断裂伸长率
玻璃纤维的断裂伸长率是玻璃纤维被拉断裂时所延伸的长度与原长度的比值，见式（2.2-1）。
ξ=ΔL/L×100%=（L-L）/L×100%； （2.2-1）1
ξ——断裂延伸率；
ΔL——玻璃纤维拉断时所增加的长度；
L——玻璃纤维拉断时的长度；1
L——玻璃纤维原长。
耐碱玻璃纤维的断裂伸长率在2%～3.5%之间。行业标准《耐碱玻璃纤维网格布》（JC/T 841—2007）中规定断裂伸长率不得超过4%。
4.比重3
耐碱玻璃纤维的比重在2.7t/m左右。
5.含水率
耐碱玻璃纤维的含水率须控制在0.2%以下。含水率是玻璃纤维重要的指标。耐碱玻璃纤维含水率超过标准要求时，其强度、耐磨性和耐久性都会下降，且工艺性能也不好。因此，在运输过程中要有可靠的防水、防潮包装，使其在干燥通风的环境中储存。
6.浸润剂含量
浸润剂含量小，纤维集束性差，易分散。浸润剂含量以在1.4%～1.8%之间为宜。
2.2.3 耐碱玻璃纤维的工艺性
玻璃纤维的工艺性是指玻璃纤维掺混到水泥浆料中去的工艺性能，它包括：集束性、分散性、硬挺性和锚固性。这些性能主要取决于玻璃纤维表面浸润剂的质量。
1.集束性
集束性是指玻璃纤维单丝集束联结成纤维束的性能。纤维在60转/min的速度下搅拌10min，不分散成单丝，稳定性好。
2.分散性
分散性是指玻璃纤维在水泥浆中分散的性能。分散性好的玻璃纤维可以均匀随机地分布于水泥浆中，保证GRC的材质均匀。而分散性不好的玻璃纤维则会出现聚堆起团分散不开的现象，使GRC材质的均匀性无法得到保证。
3.硬挺性
玻璃纤维必须具有一定的硬挺度以保证玻璃纤维短丝在水泥浆料中不打折弯曲，耐碱玻璃纤维硬挺度不小于120mm。
4.锚固性（握裹力）
玻璃纤维必须与水泥石结合得好，锚固得紧，在内力作用下不发生抽脱现象。玻璃纤维的锚固性或握裹力对GRC的抗拉强度、抗弯强度影响很大。
以上玻璃纤维的工艺性对GRC的质量与性能影响很大，工艺性不好的玻璃纤维不能充分发挥其在GRC中的增强作用。
2.2.4 耐碱玻璃纤维的种类
耐碱玻璃纤维种类有4种：成卷的无捻粗纱（喷射纱）、无捻粗纱切成的短切纱、无捻粗纱织成的网格布和短切纱制成的毡。即：喷射纱、短切纱、网格布、短切丝毡。
1.无捻粗纱（喷射纱）
耐碱玻璃纤维无捻粗纱由玻璃纤维单丝集束而成。单丝直径在10～20μm之间。每束玻璃纤维的单丝数量一般在50～200根之间。
耐碱玻璃纤维的细度可用线密度表示，在2400～2700之间。线-6密度是指单位长度（1000m）玻璃纤维的质量，单位为Tex（10kg/m）。
无捻粗纱在喷射时被喷枪切成短玻璃纤维。短玻璃纤维的长度对于GRC力学性能有较大的影响。玻璃纤维过长，在水泥浆中容易起弯打折，或结合不紧。特别是采用预混法生产时，还容易出现聚堆起团的现象，影响GRC的抗拉强度与抗压强度。而玻璃纤维过短，虽然掺混容易，但玻璃纤维在水泥浆中的锚固长度短了，受力后容易抽脱，削弱了增强作用。
玻璃纤维长度应根据GRC生产工艺方法通过试验来确定。一般情况下使用喷射法工艺时为25～50mm。
2.短切纱
预混法制作GRC直接使用短玻璃纤维，可以直接由玻璃纤维厂提供切割好的短切纱，GRC工厂也可以自己用无捻粗纱切割而成。
预混法短玻璃纤维的长度为12～25mm，以25mm为宜。
玻璃纤维工厂提供的短切纱有普通短切纱、低线密度短切纱和水分散性短切纱等类型。其中低线密度短切纱适用于与水泥和骨料干拌的工艺，水分散性短切纱适用于高流动性浆料。
3.网格布
玻璃纤维网格布是将耐碱玻璃纤维束编织成经纬方向的网状，具有较好的整体性与方向性，其增强方式类似于钢筋混凝土中的钢筋网，起到整体骨架的作用，增强效果好。
但玻璃纤维网不宜完全取代短玻璃纤维，因为它不能“无所不在”地提升GRC材质特性，应与短玻璃纤维共同使用。多数情况下作为预混法工艺的加强措施敷设在GRC截面表层，或用于转角和预埋件等应力集中处。玻璃纤维网在截面中的位置对其增强效果影响很大，靠近边缘效果最佳。
耐碱玻璃纤维网格布的网孔中心距从3cm×3cm到10cm×10cm，每厘米一个级别；最大的还有20cm×20cm。网格布的单位面积质量22与玻璃纤维束粗细有关，从125g/m到570g/m不等。
4.短切丝毡
短切丝毡是新开发的耐碱玻璃纤维制品，是将直径9～11μm、长度50mm的耐碱玻璃纤维短切丝用水溶性耐碱乳液或粉末剂粘结而成，使玻璃纤维具有很好的平面多维方向性和整体性。当GRC水泥浆料与短切丝毡结合时，水溶性粘接剂遇水几分钟内就会化解，这时短切丝被水泥浆料握裹，两者成为一体。
短切丝毡避免了喷射法短玻璃纤维不均匀分布问题，比网格布平面多维性好，因此在玻璃纤维含量相同的情况下，比短玻璃纤维和网格布有着更好的增强效果。
试验表明，玻璃纤维含量4.5%的短切丝毡（6层毡）增强的GRC[1]比玻璃纤维含量5%的喷射法GRC抗弯强度能高出15%。
在与玻璃纤维网格布增强的GRC制品的对比性试验中，其制品[2]的抗弯强度增加12%，比例极限强度增加18%，应变提高了44%。
喷射法玻璃纤维含量无法过高，一般为5%。玻璃纤维毡可以敷设12层，玻璃纤维含量达9%，此时GRC抗弯强度比5%玻璃纤维含量喷射法制作的GRC提高65%。
短切丝毡还可以提高GRC剪切强度和弹性模量。
短切丝毡可以一层铺放，也可以多层铺放，视GRC构件厚度和力学性能要求而定。
短切丝毡的幅宽在1～3m之间，用其增强GRC制作起来比较容易，特别方便制作造型复杂或薄壁构件。
2.2.5 质量控制
GRC生产厂家对耐碱玻璃纤维的质量控制包括：检查材质单、抽样化验和外观质量检查。
1.检查材质单
1）氧化锆（ZrO）含量是否达到所要求的含量：低锆为大于等2于14.0%；和氧化锆（ZrO）与二氧化钛（TiO）合量大于等于2219.2%（L型），高锆为大于等于16.0%（H型）。
2）Ca（OH）溶液浸泡的强度保留率：不小于75%。2
3）线密度：极限偏差±10%，变异系数不大于6%。
4）含水率：小于0.2%。
5）浸润剂含量：1.2%～2.0%。
6）断裂强度：不小于0.35N/tex。
7）硬挺度：不小于120mm。
8）悬垂度：不大于50mm。
9）纤维单丝直径：不大于15μm。
2.抽样化验
当更换供货厂家、品种或经过了一个时间段，GRC厂家应对上述指标再次进行抽样化验。
3.外观检查
玻璃纤维无捻粗纱和短切丝的外观检查要看其上是否有污渍，颜色是否均匀，是否受潮等。
网格布的外观检查要检查瑕疵点。5个疵点计为1个主要疵点，2每100m网格布不得超过10个疵点。详见行业标准《耐碱玻璃纤维网布》（JC/T 841—2007）。
4.检查合格证
玻璃纤维供货厂家应提供合格证，包括：
1）标准编号。
2）生产厂名及地址。
3）产品代号。
4）重量（或卷数长度）。
5）质检章。
6）生产日期或批号。
5.包装、运输与储存（1）包装 必须用防水防潮材料如塑料袋包装，然后装在清洁干燥的纸箱内，箱内空隙用柔软干燥的包装材料塞紧，防止在运贮过程中受潮或碰伤。（2）运输 用干燥的遮篷运输工具运输。（3）储存 在干燥通风的房屋内储存，不要拆包装，最好在15～35℃环境储存。如果储存温度低于15℃，在使用前应当在高于15℃的环境放24h以上。
2.3 水泥
2.3.1 选用水泥考虑的因素
GRC使用什么水泥合适，需考虑以下因素：
1.水泥碱度与玻璃纤维匹配
H型（高锆）耐碱玻璃纤维可以使用碱度高的水泥，如硅酸盐系列水泥；L型（低锆）耐碱玻璃纤维可使用碱度低的硫铝酸盐水泥。
2.收缩变形的影响
GRC作为薄壁型构件，容易变形或裂缝，收缩率大的水泥不适合GRC。
3.碳化影响
低碱度水泥虽然对玻璃纤维侵蚀度低，但容易碳化，对没有防锈蚀措施的钢筋或钢预埋件不利。
4.颜色与颜色均匀
一些GRC幕墙板和建筑装饰构件有颜色要求，所用水泥需要保证颜色和颜色均匀的要求。
5.成本因素
水泥价格、运输距离、早期强度对模具数量的影响都会对成本产生影响，应当做综合分析。
2.3.2 适合用于GRC的水泥
原则上讲，硅酸盐系列水泥、硅酸盐白水泥、低碱度硫铝酸盐水泥及白色硫铝酸盐水泥，都可用于GRC。
1.通用硅酸盐水泥
通用硅酸盐水泥是一个系列水泥，是指由硅酸盐水泥熟料、石膏和混合材料制成的水硬性胶凝材料。包括：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
硅酸盐系列水泥碱度高，水化后生成较多的Ca（OH），对玻2璃纤维侵蚀较大。因此，不宜与低氧化锆含量的L型耐碱玻璃纤维配合使用，应当使用H型（高氧化锆含量）耐碱玻璃纤维。
使用硅酸盐水泥系列的好处是来源广泛，价格便宜，使用方便。
GRC使用硅酸盐系列水泥时，以下几点应予注意：
1）火山灰质硅酸盐水泥收缩性较大，GRC制品变形会大。其早期强度低，不利于尽快脱模，不宜用于GRC。
2）粉煤灰硅酸盐水泥干缩率小，流动性好，比较适于GRC。
3）矿渣硅酸盐水泥早期强度低，不利于脱模，且抗冻性差，不宜用于北方。
4）硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥比较适于GRC，但普通硅酸盐水泥不宜用于高温养护。
2.白色硅酸盐水泥
白色硅酸盐水泥是硅酸盐水泥系列的一种，广泛用于GRC中，以实现装饰性。白水泥与各种色彩的集料和颜料结合，可配制出丰富多彩的GRC表面。
白色硅酸盐水泥用于GRC有两种情况：
第1种情况是只用于表面质感层，GRC基层用硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥。
第2种情况是GRC表面质感层与基层都用白水泥，以避免不同水泥层之间的不适宜导致脱层或裂缝。
无论哪一种情况，除了强度和稳定性外，对白水泥要格外看重白度、均匀度、光泽等装饰性能和产品质量的稳定性。白水泥的收缩率也是必须关注的性能，收缩率大的白水泥表面容易产生裂缝。
具有早强性能的白水泥可以缩短制作周期，减少模具量，对GRC尤为适用。
3.改性硅酸盐水泥
所谓改性水泥就是在水泥中掺加混合物以改善水泥的特性，混和物主要有两类。
一类是具有活性的混合材料，如矿渣、粉煤灰、硅灰、偏高岭土和无水硫铝酸钙等。一类是聚合物，如丙烯酸脂类等。两类混和物也可以合起来使用。
混合物的掺加并没有改变硅酸盐水泥本身的特性，它们是以下面的几种方式改良GRC性能的：
1）它置换了部分水泥，从而削弱了水泥对玻璃纤维的侵蚀强度。
2）与水泥水化后所产生的Ca（OH）反应，减少了Ca（OH）22与玻璃纤维中的SiO的反应量。2
3）封闭了水泥石中的孔隙，使之更加密实。
改性硅酸盐水泥使GRC的性能特别是耐久性有了改善。
4.低碱度水泥
低碱度硫铝酸盐水泥是中国研发的，中国许多GRC产品使用这种水泥。低碱度水泥的最大优势就是碱度（pH值）低，凝结硬化块。
低碱度硫铝酸盐水泥的品种有：快硬硫铝酸盐水泥和低碱度硫铝酸盐水泥。这两种水泥都是由硫铝酸盐水泥熟料、石膏和石灰石或其他活性和非活性混合材料混配粉磨制成。
硫铝酸盐水泥的碱度比硅酸盐水泥的碱度降低了。硅酸盐水泥pH值＞12.5，而快硬硫铝酸盐水泥为11.5～12.0。低碱度硫铝酸盐水泥为10.0～10.5。
在两种低碱度水泥之间比较：快硬硫铝酸盐水泥碱度要高一些，它的早期硬化速度也快，对于制作造型复杂的GRC构件不利，需要加入缓凝剂以保证足够的制作时间。低碱度硫铝酸盐水泥碱度低，早期强度适宜（7d达到设计强度等级），自由膨胀率低，抗冻性能好，抗裂性能好，是GRC最常用的水泥。
低碱度硫铝酸盐水泥较硅酸盐水泥价格要高一些，由于厂家少，运输距离可能长，但由于具有低碱度、快硬早强的特点，脱模快，可以一天数次脱模，从而使生产周期缩短，模具量减少。对于玻璃纤维的腐蚀小，可使用较便宜的L型耐碱玻璃纤维，从综合成本看不一定比使用硅酸盐系列水泥高。
低碱度水泥不利的一面是其碱度低且容易碳化，对于埋置GRC中的钢筋锚杆、预埋件或肋加强筋的防锈不利，在使用没有镀锌的钢筋和预埋件时要慎重考虑。可加入适量的亚硝酸钠以提高抗钢筋锈蚀性能。
2.3.3 水泥的技术要求
1.强度
水泥的强度等级有8级，为：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。其中R代表早强的意思。
不是所有品种的水泥都有8个强度等级，硅酸盐水泥没有32.5级别的，普通硅酸盐水泥没有32.5和62.5级别的。其他硅酸盐水泥，没有62.5级别的。另外，32.5和32.5R正在逐步淘汰中。各种水泥的强度等级见表2.3-1。表2.3-1 水泥品种与强度等级对应关系表（续）《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）给出了各种水泥不同龄期的强度标准，见表2.3-2。表2.3-2 不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥强度等级标准
表2.3-3～表2.3-5是硫铝酸盐水泥和白水泥的强度指标。实际选用水泥各龄期强度不得低于表中数值。
2.细度
水泥细度对于水泥性质影响较大。颗粒细，与水进行反应的表面积大，水化反应比较快也比较充分，因而强度也高。颗粒粗的水泥其活性要降低。当然，水泥颗粒不是越细越好，一是生产成本高，二是收缩性较大。表2.3-3 低碱度硫铝酸盐水泥强度表表2.3-4 快硬硫铝酸盐水泥强度表表2.3-5 白色硅酸盐水泥强度表
水泥细度用比表面积来表示，即单位重量水泥颗粒的总表面积22（cm/g）或（m/kg）。也可以用筛余量表示。
国家标准规定：2
1）硅酸盐和普通硅酸盐水泥的比表面积不小于300m/kg。
2）矿渣、火山灰质、粉煤灰和复合硅酸盐水泥用筛余量控制细度：80μm的方孔筛筛余量不超过10%，或45μm的方孔筛筛余量不超过30%。
3）白水泥细度控制为：80μm的方孔筛筛余量不超过10%。2
4）快硬硫铝酸盐水泥的比表面积不小于350m/kg。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]