德姿GRC成就建筑幕墙和屋面艺术之美
摘要：德姿GRC成就建筑幕墙和屋面艺术之美
德姿GRC成就建筑幕墙和屋面艺术之美
GRC(玻璃纤维增强水泥)是以硅酸盐水泥为基体，以耐碱玻璃纤维、通用合成纤维、各种陶瓷纤维、碳和芳纶等高性能纤维、金属丝以及天然植物纤维和矿物纤维为增强体，加入添加剂的工厂预制的环保复合材料。GRC板材因添加剂的不同。产生不同颜色和质感的板材，并且因具有较高的强度，单个板材尺度可以非常大(高度可达3 m以上)，设计师可根据建筑设计需要，对GRC板塑造各种外形，并能较完美地实现特殊造型的整体性，提供基本构造，控制建筑成型。目前有不少用GRC幕墙的建筑，给予人们的视觉感受是现代气息浓厚。GRC优异的材料性能在非线性幕墙中的表现尤为淋漓尽致。
1、GRC幕墙概况
GRC板材的制作特性非常适合用于现代建筑幕墙建造。GRC板材特点：强度高、韧性好、吸水率低、绿色环保、不易褪色、造价低和重量轻。与主体建筑具有同等使用寿命。产品表面具有“降雨自洁”功能，使外观效果常年如新，且具有安全保温、安装简单等特点，可做出与石材仿真的明缝效果，美化建筑环境。因此， GRC幕墙板产品是配合玻璃幕墙以及新旧楼装饰的首选产品。
1.1 GRC优点
(1)抗折强度大于18MPa，是普通混凝土的5倍、石材的2倍.
(2)质感和色彩丰富;
(3)轻质高强，可提高建筑施工的速度;
(4)可塑性强，非常适合用于非线性现代建筑和主要研究方雕塑建筑：
(5)抗化学腐蚀，耐碱玻璃纤维不会像混凝土内的钢筋一样容易锈蚀：
(6)耐候性好，适合各种气候环境;
(7)属于A级不燃材料;
(8)可制作保温装饰一体化的单元幕墙和装配式住宅：
(9)表面通过自密实处理及加入无机纳米材料，可达到保温和自洁功能。
1.2 GRC幕墙特征
(1)GRC材料依靠模具成型，几乎不受任何限制，完全可满足建筑师富有想象力的、极具个性的设计构想。
(2)GRC可通过采用外露骨料、整体着色、纹理饰面以及镶板等材料肌理处理和材料着色处理，在造型的基础上，可更加突出恢宏壮观、古朴典雅、清丽秀美和凝重厚实等风格。
(3)加入纳米光催化材料，表面带有自洁功能。
(4)玻璃纤维在产品结构中起柔性钢筋作用，破裂后也会藕断丝连，可用于高层建筑。
(5)使用年限可达N50年。
(6)通过复合以及表面涂层，实现建筑更为广阔的性能诉求和表面效果的多样化，例如实现建筑的节能、保温，可做防水涂料，也可通过添加光触媒材料，实现GRC幕墙的自洁功能。
1.3 GRC幕墙材料生产工艺
GRC材料的制造工艺较多，但GRC幕墙材料的生产工艺一般采用喷射法。因为喷射法有利于得到密实的GRC，从而最终获得坚固耐久的高强度产品。决定GRC幕墙板材质量的要素在一开始时就应充分考虑，要素包括模具、料浆各组分的配合比与搅拌、喷射、附加工序以及养护。工艺过程为：根据要求进行料浆的配合比设计，按设计好的配合比依序配制好不同的料浆，依序逐层喷射在模具上，并辅以附加工序(如放置预埋件、加肋、压实以及放置钢架等)，确保产品质量可靠。在模具上固结完全后脱模，进行后期表面处理并养护，包装出厂。在这个过程中，料浆的配合比设计以及工艺操作的可靠性是GRC幕墙板材质量的保证，其中料浆的配合比要考虑其物理性能指标、纤维的含量和长度、灰砂比、水灰比、聚合物的养护剂含量和其他外加剂以及工艺操作的可靠性等。
2、GRC幕墙结构设计
2.1使用年限
GRC的使用年限很大程度上依赖设计计算，使用功能也会影响其生命周期。行业规定GRC夕b墙应有建筑物同寿命的质量保证。设计上要采取的与使用寿命有关的几个重要措施为：
(1)GRC产品通过50次抗冻融试验(国家标准为25次)后的强度保留率能达到70%以上，足够满足建筑结构性能的要求：
(2)重要预埋件采用镀锌处理，同时用塑料皮套包裹，这样可缓减水泥对预埋件的腐蚀;
(3)龙骨须按7509/m2的热镀锌进行防锈处理，并做好板与板之间的密闭：
(4)板面进行憎水处理，防止毛细水渗透到板内空间而腐蚀龙骨：
(5)尽量避免现场焊接，因为现场的焊缝是最容易氧化的部分：
(6)对重要节点要做详细的力学计算，对锚栓要进行拉拔测试。
3、GRC幕墙接缝设计
3.1 GRC幕墙面板之间的接缝设计
GRC墙板之间的接缝设计是整个墙体设计的组成部分，接缝宽度的选择不应仅考虑外观要求，还须考虑 墙板的尺寸、结构偏差、预期变形、接缝材料和与其相连接的表面。接缝太窄时，将会发生接缝密封剂的拉伸破坏或墙板本身的开裂。接缝处密封材料的填人深度取决于接缝宽度。两 者的关系取决于密封材料的性能。通常，当接缝宽度为13-25mmH,-j"，密封材料填入深度为接缝宽度的1/2;当接缝宽度超过25 mmH,寸，密封材料最大填入深度为13mm
3.2侧面边缘
GRC墙板的侧面边缘通常是GRC板之间、GRC板与其他部件连接的部位，侧面边缘为填放密封材料而设置，侧面边缘的高度应能为填充永久性弹性密封材料提供足够空间，侧面边缘的最小高度通常为30mm。
4、GRC幕墙接缝密封胶
4.1应用特点
GRC幕墙接缝密封有两个经常遇到的问题：
一是粘结问题，由于主料水泥的主要成分为硅酸盐，属于碱性盐类，基材表面性质呈碱性，不利于界面粘结，同时水泥纤维板属于多孔性材质，内部存在许多微孔，产生毛细管效应，趋向于吸附水分，并将水均匀快速分布于界面上，容易导致粘结失效，此外毛细作用也会使内部盐碱随水迁移至表层聚集，影响粘结;
二是污染问题，微孔的存在导致表面吸附作用很强.与之接触的密封材料中的有机物容易渗入，从而导致板面污染，严重影响幕墙饰面的美观并带来外墙维护的困难。根据纤维水泥板的特性及其在幕墙接缝应用上的特点，其密封材料的性能应满足以下要求:
(1)良好的粘结性是防止渗漏的关键因素，是保证密封性的先决条件:
(2)对纤维水泥板应无污染，装饰效果好;
(3)耐老化、耐紫外线、耐臭氧、耐水，不会因风雪雨水的侵袭而发生变化;
(4)具有良好的可挤出性和触变性，使用方便;
(5)硅酮密封胶对于玻璃或金属如铝材等建材具有良好的粘结相容性;
(6)纤维水泥板湿热系数比石材、玻璃大，幕墙接缝伸缩及剪切变形比石材、玻璃大，幕墙用硅酮耐候密封胶应满足相应的位移能力要求，能承受板块在低温收缩、高温膨胀的变化下对接缝冷拉热压以及荷载造成的纤维水泥板块的位移，起到有效的密封作用。接缝既要设计得当，又要选择位移能力较强的密封胶。位移能力弱的密封胶无法满足GRC接缝的变位。一段时间以后就会发生开裂、漏水等问题。因此纤维水泥板幕墙接缝密封应用中，应充分考虑到面板的特殊性，选择位移能力较高、与纤维水泥板粘结性良\好而又不对其产生污染的专用密封胶，以保证工程质量。由于纤维水泥板本身的材料特性及其应用的特点，现有的普通硅酮密封胶并不能满足纤维水泥板幕墙的应用需求，建议采用纤维水泥板专用硅酮耐候密封胶SS602F。
4.2接缝密封胶接缝位移设计计算
(1)在热位移及其他影响因素的作用下，密封胶接缝会经历4种基本的位移，即：压缩C、延伸D、纵向延伸既和横向延伸晶。纵向和横向延伸对密封胶接缝产生剪切影响。
(2)密封胶接缝通常要同时适应以上所述位移中的几种位移，包括延伸和压缩，或者延伸和压缩与纵向延伸或横向延伸的组合位移。或者延伸和压缩之一与纵向延伸或横向延伸的组合位移。密封胶接缝设计要同时考虑这些位移的影响。满足预期的组合位移。进行密封胶接缝设计时应充分评估接缝可能遇到的各种位移类型，并据此进行设计。
5、GRC高层单元幕墙示例
某工程楼高92.7 m，层高3.60 m;主体结构为钢结构;建筑设计使用年限为50年;建筑类型为一类;建筑耐火等级为一级;设计风荷载为基本风压0.6 kN/m2;地区粗糙度为C类。非透光部分为GRC幕墙;透光部分为明框中空玻璃幕墙(6+12A+6);工程采用GRC大面板单元式挂接方式安装。单元板最大尺寸为2300minx3 580mm(宽×高);最大单元板重量为175kg;G壁厚根据结构设计计算确定。尺寸允许偏差：长度允许偏差为5 rain;壁厚允许偏差为2mm.GRC构件本身内部加固用的铁件采用自身预埋中8钢筋，配带50mmx30mmx3Bin镀锌方钢，加固的钢架采用镀锌角钢、镀锌方管。GRC构件之间、GFRC构件与结构墙体之间的缝隙填补需采用具有抗裂、防水功能的材料。体积密度不小于2.01 g/cm;抗压强度不小于60.5 MPa。抗弯极限强度：平均值不小于24.4 MPa;单块最小值不小于23.5 MPa。抗拉强度不小于7.1MPa;抗冲击强度不小于14.8 l(J/m;吸水率不大于10.0%;抗冻性：经25次冻融循环，无起层、剥落等破坏现象。
GRC幕墙板制造工艺：制作RGC幕墙板面层÷喷浆法制作GRC幕墙板结构层一拆模+抛光.+抛光的GRC幕墙板施加防水涂料进行防水试验+GRC幕墙板表面酸洗处理(表面酸洗与抛光相结合)吊装 。
6、总结
目前国内GRC幕墙仅有产品标准，而缺少GRC幕墙设计标准$口GRC幕墙安装规范。近年来，通过行业内的有关专家和企业的努力，推动了GRC幕墙的发展，出台了系列国家标准和行业标准，这些对于规范GRC幕墙市场起到了积极而重要的作用，推进了GRC幕墙行业发展，也使GRC幕墙行业发展有了一个良好的基础。
尽管如此。仍存在一些问题亟需解决：一方面在GRC幕墙工程项目的实施过程中，GRC幕墙的材料制造、设计、安装以及验收的各个阶段，由于我国没有相应的工程规范标准.在合同协议的达成以及合同协议过程中若存在某些疏忽，后期都要耗费大量人力、财力去对各个阶段进行协商论证，大型GRC幕墙项目要请有关专家论证：另一方面是GRC幕墙市场的体系不够完善，降低了市场的准入要求，未达至IJGRC幕墙要求的企业为了谋求利润，粗制滥造，最终促使GRC幕墙市场陷入无序竞争的状态.同时留下了安全隐患。
当前不少建筑设计师不知道依据什么样的技术参数去设计GRC幕墙;不少施工单位也不知道如何安装GRC幕墙;国内GRC幕墙应用的经验不多，各地的GRC厂家不计其数，然而能真正深入了解GRC的厂家不多。有些厂家在利益驱使下，背离了GRC的品质，生产出质量低劣的产品，不但没能起到装饰的作用，反而破坏了建筑形象。为了保证GRC幕墙屋面工程质量，对GRC幕墙在设计、选材、模具、生产、安装、施工图、材料及施工企业选择、管理、维护等方面进行技术论证是必要的。
GRC是近30年来新开发的一种新型复合材料，是运用高新技术对材料进行复合利用的又一重要成果。GRC的诸多优点获得了各国材料界的公认，取得了明显的技术经济效果。我国建筑行业应尽快推广GRC幕墙屋面。
1、GRC幕墙概况
GRC板材的制作特性非常适合用于现代建筑幕墙建造。GRC板材特点：强度高、韧性好、吸水率低、绿色环保、不易褪色、造价低和重量轻。与主体建筑具有同等使用寿命。产品表面具有“降雨自洁”功能，使外观效果常年如新，且具有安全保温、安装简单等特点，可做出与石材仿真的明缝效果，美化建筑环境。因此， GRC幕墙板产品是配合玻璃幕墙以及新旧楼装饰的首选产品。
1.1 GRC优点
(1)抗折强度大于18MPa，是普通混凝土的5倍、石材的2倍.
(2)质感和色彩丰富;
(3)轻质高强，可提高建筑施工的速度;
(4)可塑性强，非常适合用于非线性现代建筑和主要研究方雕塑建筑：
(5)抗化学腐蚀，耐碱玻璃纤维不会像混凝土内的钢筋一样容易锈蚀：
(6)耐候性好，适合各种气候环境;
(7)属于A级不燃材料;
(8)可制作保温装饰一体化的单元幕墙和装配式住宅：
(9)表面通过自密实处理及加入无机纳米材料，可达到保温和自洁功能。
1.2 GRC幕墙特征
(1)GRC材料依靠模具成型，几乎不受任何限制，完全可满足建筑师富有想象力的、极具个性的设计构想。
(2)GRC可通过采用外露骨料、整体着色、纹理饰面以及镶板等材料肌理处理和材料着色处理，在造型的基础上，可更加突出恢宏壮观、古朴典雅、清丽秀美和凝重厚实等风格。
(3)加入纳米光催化材料，表面带有自洁功能。
(4)玻璃纤维在产品结构中起柔性钢筋作用，破裂后也会藕断丝连，可用于高层建筑。
(5)使用年限可达N50年。
(6)通过复合以及表面涂层，实现建筑更为广阔的性能诉求和表面效果的多样化，例如实现建筑的节能、保温，可做防水涂料，也可通过添加光触媒材料，实现GRC幕墙的自洁功能。
1.3 GRC幕墙材料生产工艺
GRC材料的制造工艺较多，但GRC幕墙材料的生产工艺一般采用喷射法。因为喷射法有利于得到密实的GRC，从而最终获得坚固耐久的高强度产品。决定GRC幕墙板材质量的要素在一开始时就应充分考虑，要素包括模具、料浆各组分的配合比与搅拌、喷射、附加工序以及养护。工艺过程为：根据要求进行料浆的配合比设计，按设计好的配合比依序配制好不同的料浆，依序逐层喷射在模具上，并辅以附加工序(如放置预埋件、加肋、压实以及放置钢架等)，确保产品质量可靠。在模具上固结完全后脱模，进行后期表面处理并养护，包装出厂。在这个过程中，料浆的配合比设计以及工艺操作的可靠性是GRC幕墙板材质量的保证，其中料浆的配合比要考虑其物理性能指标、纤维的含量和长度、灰砂比、水灰比、聚合物的养护剂含量和其他外加剂以及工艺操作的可靠性等。
2、GRC幕墙结构设计
2.1使用年限
GRC的使用年限很大程度上依赖设计计算，使用功能也会影响其生命周期。行业规定GRC夕b墙应有建筑物同寿命的质量保证。设计上要采取的与使用寿命有关的几个重要措施为：
(1)GRC产品通过50次抗冻融试验(国家标准为25次)后的强度保留率能达到70%以上，足够满足建筑结构性能的要求：
(2)重要预埋件采用镀锌处理，同时用塑料皮套包裹，这样可缓减水泥对预埋件的腐蚀;
(3)龙骨须按7509/m2的热镀锌进行防锈处理，并做好板与板之间的密闭：
(4)板面进行憎水处理，防止毛细水渗透到板内空间而腐蚀龙骨：
(5)尽量避免现场焊接，因为现场的焊缝是最容易氧化的部分：
(6)对重要节点要做详细的力学计算，对锚栓要进行拉拔测试。
3、GRC幕墙接缝设计
3.1 GRC幕墙面板之间的接缝设计
GRC墙板之间的接缝设计是整个墙体设计的组成部分，接缝宽度的选择不应仅考虑外观要求，还须考虑 墙板的尺寸、结构偏差、预期变形、接缝材料和与其相连接的表面。接缝太窄时，将会发生接缝密封剂的拉伸破坏或墙板本身的开裂。接缝处密封材料的填人深度取决于接缝宽度。两 者的关系取决于密封材料的性能。通常，当接缝宽度为13-25mmH,-j"，密封材料填入深度为接缝宽度的1/2;当接缝宽度超过25 mmH,寸，密封材料最大填入深度为13mm
3.2侧面边缘
GRC墙板的侧面边缘通常是GRC板之间、GRC板与其他部件连接的部位，侧面边缘为填放密封材料而设置，侧面边缘的高度应能为填充永久性弹性密封材料提供足够空间，侧面边缘的最小高度通常为30mm。
4、GRC幕墙接缝密封胶
4.1应用特点
GRC幕墙接缝密封有两个经常遇到的问题：
一是粘结问题，由于主料水泥的主要成分为硅酸盐，属于碱性盐类，基材表面性质呈碱性，不利于界面粘结，同时水泥纤维板属于多孔性材质，内部存在许多微孔，产生毛细管效应，趋向于吸附水分，并将水均匀快速分布于界面上，容易导致粘结失效，此外毛细作用也会使内部盐碱随水迁移至表层聚集，影响粘结;
二是污染问题，微孔的存在导致表面吸附作用很强.与之接触的密封材料中的有机物容易渗入，从而导致板面污染，严重影响幕墙饰面的美观并带来外墙维护的困难。根据纤维水泥板的特性及其在幕墙接缝应用上的特点，其密封材料的性能应满足以下要求:
(1)良好的粘结性是防止渗漏的关键因素，是保证密封性的先决条件:
(2)对纤维水泥板应无污染，装饰效果好;
(3)耐老化、耐紫外线、耐臭氧、耐水，不会因风雪雨水的侵袭而发生变化;
(4)具有良好的可挤出性和触变性，使用方便;
(5)硅酮密封胶对于玻璃或金属如铝材等建材具有良好的粘结相容性;
(6)纤维水泥板湿热系数比石材、玻璃大，幕墙接缝伸缩及剪切变形比石材、玻璃大，幕墙用硅酮耐候密封胶应满足相应的位移能力要求，能承受板块在低温收缩、高温膨胀的变化下对接缝冷拉热压以及荷载造成的纤维水泥板块的位移，起到有效的密封作用。接缝既要设计得当，又要选择位移能力较强的密封胶。位移能力弱的密封胶无法满足GRC接缝的变位。一段时间以后就会发生开裂、漏水等问题。因此纤维水泥板幕墙接缝密封应用中，应充分考虑到面板的特殊性，选择位移能力较高、与纤维水泥板粘结性良\好而又不对其产生污染的专用密封胶，以保证工程质量。由于纤维水泥板本身的材料特性及其应用的特点，现有的普通硅酮密封胶并不能满足纤维水泥板幕墙的应用需求，建议采用纤维水泥板专用硅酮耐候密封胶SS602F。
4.2接缝密封胶接缝位移设计计算
(1)在热位移及其他影响因素的作用下，密封胶接缝会经历4种基本的位移，即：压缩C、延伸D、纵向延伸既和横向延伸晶。纵向和横向延伸对密封胶接缝产生剪切影响。
(2)密封胶接缝通常要同时适应以上所述位移中的几种位移，包括延伸和压缩，或者延伸和压缩与纵向延伸或横向延伸的组合位移。或者延伸和压缩之一与纵向延伸或横向延伸的组合位移。密封胶接缝设计要同时考虑这些位移的影响。满足预期的组合位移。进行密封胶接缝设计时应充分评估接缝可能遇到的各种位移类型，并据此进行设计。
5、GRC高层单元幕墙示例
某工程楼高92.7 m，层高3.60 m;主体结构为钢结构;建筑设计使用年限为50年;建筑类型为一类;建筑耐火等级为一级;设计风荷载为基本风压0.6 kN/m2;地区粗糙度为C类。非透光部分为GRC幕墙;透光部分为明框中空玻璃幕墙(6+12A+6);工程采用GRC大面板单元式挂接方式安装。单元板最大尺寸为2300minx3 580mm(宽×高);最大单元板重量为175kg;G壁厚根据结构设计计算确定。尺寸允许偏差：长度允许偏差为5 rain;壁厚允许偏差为2mm.GRC构件本身内部加固用的铁件采用自身预埋中8钢筋，配带50mmx30mmx3Bin镀锌方钢，加固的钢架采用镀锌角钢、镀锌方管。GRC构件之间、GFRC构件与结构墙体之间的缝隙填补需采用具有抗裂、防水功能的材料。体积密度不小于2.01 g/cm;抗压强度不小于60.5 MPa。抗弯极限强度：平均值不小于24.4 MPa;单块最小值不小于23.5 MPa。抗拉强度不小于7.1MPa;抗冲击强度不小于14.8 l(J/m;吸水率不大于10.0%;抗冻性：经25次冻融循环，无起层、剥落等破坏现象。
GRC幕墙板制造工艺：制作RGC幕墙板面层÷喷浆法制作GRC幕墙板结构层一拆模+抛光.+抛光的GRC幕墙板施加防水涂料进行防水试验+GRC幕墙板表面酸洗处理(表面酸洗与抛光相结合)吊装 。
6、总结
目前国内GRC幕墙仅有产品标准，而缺少GRC幕墙设计标准$口GRC幕墙安装规范。近年来，通过行业内的有关专家和企业的努力，推动了GRC幕墙的发展，出台了系列国家标准和行业标准，这些对于规范GRC幕墙市场起到了积极而重要的作用，推进了GRC幕墙行业发展，也使GRC幕墙行业发展有了一个良好的基础。
尽管如此。仍存在一些问题亟需解决：一方面在GRC幕墙工程项目的实施过程中，GRC幕墙的材料制造、设计、安装以及验收的各个阶段，由于我国没有相应的工程规范标准.在合同协议的达成以及合同协议过程中若存在某些疏忽，后期都要耗费大量人力、财力去对各个阶段进行协商论证，大型GRC幕墙项目要请有关专家论证：另一方面是GRC幕墙市场的体系不够完善，降低了市场的准入要求，未达至IJGRC幕墙要求的企业为了谋求利润，粗制滥造，最终促使GRC幕墙市场陷入无序竞争的状态.同时留下了安全隐患。
当前不少建筑设计师不知道依据什么样的技术参数去设计GRC幕墙;不少施工单位也不知道如何安装GRC幕墙;国内GRC幕墙应用的经验不多，各地的GRC厂家不计其数，然而能真正深入了解GRC的厂家不多。有些厂家在利益驱使下，背离了GRC的品质，生产出质量低劣的产品，不但没能起到装饰的作用，反而破坏了建筑形象。为了保证GRC幕墙屋面工程质量，对GRC幕墙在设计、选材、模具、生产、安装、施工图、材料及施工企业选择、管理、维护等方面进行技术论证是必要的。
GRC是近30年来新开发的一种新型复合材料，是运用高新技术对材料进行复合利用的又一重要成果。GRC的诸多优点获得了各国材料界的公认，取得了明显的技术经济效果。我国建筑行业应尽快推广GRC幕墙屋面。
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