GRC裝飾構件技術及應用
引言:建筑裝飾行業(yè)發(fā)展加快,尤其是GRC裝飾構件的設計和施工,必須進行更新和規(guī)范,以便解決產品存在的質量和耐久性問題。
1. GRC制品行業(yè)的發(fā)展概況
GRC是玻璃纖維增強水泥的英文縮寫簡稱,是二十世紀70年代外國首先發(fā)展,緊接著后來傳遍世界其他國家,中國也是于七八十年代開始引進研究發(fā)展的,GRC制品的范圍很廣,包括墻板、隔板、空心板、裝飾構件等,目前生產GRC制品的生產企業(yè)比較多,比較大的企業(yè)主要傾向于生產板材,且研發(fā)能力和生產設備都比較先進,而裝飾構件產品因為其本身局限性和生產的難度,小企業(yè)較多,且人工生產較多,機械化程度低,成品質量不穩(wěn)定特點。近年來GRC裝飾構件逐漸在建筑工程中使用較多,主要是外墻裝飾工程,因為其能較好的制造出各種造型,且安裝方便,相比其他水泥產品輕質、抗裂優(yōu)異特性,別墅類產品、仿西班牙風格等建筑應用較多,本文主要介紹GRC裝飾構件在外墻裝飾工程中應用的技術問題。
2.GRC裝飾構件的材料和配合比
材料包括水泥、玻璃纖維網(wǎng)、埋件、骨架等,標準(以下均將JC/T940-2004簡稱標準)中均有說明,水泥可以使用低熱快硬硫鋁酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥,經過研究表明,低堿度硫鋁酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥對耐堿玻纖網(wǎng)的腐蝕程度根據(jù)時間不同而差異較大,按照28天強度推算,腐蝕程度保留率分別為55%和21%左右;另外在生產過程中,由于場地和管理成本,養(yǎng)護大部分不足時間,快硬硫鋁酸鹽水泥7天基本能達到28天強度,且后期強度無衰減,故如生產懸掛的外墻構件需保證質量的前提下,宜使用低熱快硬低堿硫鋁酸鹽水泥生產;另外采用普通硅酸鹽水泥的時候,必須采用其他消減堿度摻料或丙烯酸乳液,且要求采用高耐堿玻璃纖維網(wǎng)。玻纖網(wǎng)和其它材料標準及合適的配合比如下:
a)耐堿玻璃纖維網(wǎng)(氧化鋯含量≥16%),占混合料總重量比為4.0~5.0%
b)硫鋁酸鹽水泥(強度≥42.5MPa),水灰比為0.35~0.4
c)石英砂(二氧化硅含量≥96%),砂灰比為0.5~1.5
d)外加劑(禁用含氯離子類產品),由試驗確定
e)聚合物固體含量(丙烯酸基,具有良好的抗紫外線和抗堿性能),為水泥質量的5.0~7.0%
3.GRC構件的設計
GRC裝飾構件的設計包括外形設計、構造設計和埋件等設計內容,對于設計方面沒有專業(yè)的標準,根據(jù)工程實踐經驗總結如下:
3.1外形設計
外形方案設計一般由建筑師完成,圖紙中一般均有GRC大樣,但是不能滿足深化生產要求,需要由專業(yè)生產廠家進行深化設計,建筑和深化設計主要內容有:確定GRC的細部造型、厚度等,主要考慮的問題是建筑外形的匹配、設計元素的體現(xiàn),格構、鏤空等尺寸協(xié)調,防雨、清理、滴水、泄水孔等構造,在建筑外墻的連接(擱置)方式,大塊構件、線條構件的分割方式等;特別需要注意的是構件的重量和分割方式,這直接關系到后面的結構計算和施工可行性問題。
3.2構件設計
設計原則應考慮自重、溫度變形、干濕變形、風荷載、地震作用等荷載效應組合,并結合材料強度隨時間衰減性能,確定裝飾板尺寸等;使用年限應不少于30年,整個計算可以用有限元軟件電腦模擬環(huán)境,從建筑結構整體考慮,然后得到構件受力標準值(或設計值)后進行構件設計;如果是外墻整體懸掛墻板,則按照幕墻設計方式進行設計較為合理。
構件設計環(huán)節(jié)應選擇構件按照標準規(guī)定的成品各種強度指標,按照規(guī)定取其設計強度值進行驗算,包括構件厚度、重量、尺寸等;另外構件設計除考慮結構設計荷載外,還須考慮施工階段運輸起吊和安裝施工荷載。根據(jù)計算經驗,純玻璃纖維網(wǎng)的GRC構件(無加強鋼筋骨架),寬度尺寸一般不大于0.4米,長度不大于0.6米,厚度在10-30MM之間為宜,如超過此尺寸須增加構造鋼筋骨架,具體以計算為準。
3.3連接設計
按照構件安裝原則,參照石材安裝方式,可以分為干掛法和灌漿法,構件上部有懸掛連接點,下部必須有重量承重支撐點。目前的大部分一般工程能做到提前完成預埋設計施工的比較少,大部分是采用后置埋件的方式進行埋件處理,建筑結構上的埋件設計一般可以按照抗拔埋件進行設計驗算,具體參照后補埋件《混凝土結構后補錨固技術規(guī)程》JGJ145-2004有關規(guī)定。連接方式主要有螺栓連接和焊接兩種方式,無論是栓接或焊接目前都有比較成熟的設計計算方式來保證,但是同時必須滿足標準規(guī)定的構造要求。另外連接方式必須采用可靠的混凝土結構做為基體,對砌體結構需要設計連接方式的,必須強調連接處澆搗C20以上等級的混凝土實體塊或構造梁等作為基體。
3.4構件耐久性設計
GRC構件目前工程實踐遇到的最大困惑就是構件的開裂、滲水、玻璃纖維腐蝕、脫落、接縫開裂等耐久性問題,如何保證安裝后的安全和使用功能顯得非常重要,針對此問題必須采取如下構造設計措施:
a)構件本身的生產原材料必須嚴格采用規(guī)定的產品。
b)構件預埋鋼筋必須使用鍍鋅鋼筋,因為屬于薄壁構件,混凝土保護層遠遠達不到耐久性要求,故須選擇鍍鋅鋼筋。
c)構件分塊和裂縫后補,構件分塊盡量將異形、轉角等折角多的進行整體預制,這樣可以減少拼接接縫,構件之間的接縫采用凹槽式,安裝完成后再清理濕水、掛網(wǎng)用專用膩子修補。構件和墻體之間的裂縫也采用掛網(wǎng),然后用外墻專用抗裂彈性膩子處理。
d)構件連接處后置埋件必須使用化學螺栓或植筋方式,這樣能保證后置埋件孔密實不發(fā)生滲漏,嚴禁使用墻體鋼筋頭焊接方式,另外焊接處必須除渣防銹;
e)現(xiàn)場連接方式盡量采用栓接,減少焊接,這樣可以保證連接處的質量。
f)構件長度超過一定長度(經計算確定),必須設置變形縫,用耐候硅膠填塞,避免使用階段溫度變形裂縫。
g)空心構件處于外墻面的,必須按照建筑要求留滴水線(槽),并做滴水孔,以便排水和防止面層污染。
4. GRC構件的生產
GRC構件主要分為噴射工藝(PS)、預混工藝(YH)、鋪網(wǎng)抹漿工藝(PW)、混合工藝(HH)。早期大部分使用噴射和鋪網(wǎng)工藝,改良使用進口設備的可以直接使用預混工藝,玻璃纖維形成短纖維后直接吹入攪拌設備進行混合,這樣纖維含量高且均勻,構件強度大。另外根據(jù)構件的形式可以選擇不同的工藝。構件生產過程需要專業(yè)培訓過的人員,可以大大提高構件成品率及質量。構件的養(yǎng)護非常重要,脫模后及時保濕養(yǎng)護時間不少于7天。構件出廠前的檢驗關需要企業(yè)完善,按照標準進行檢驗和編號包裝出場。
5.GRC構件的施工
施工現(xiàn)場的安裝質量是GRC構件質量的重要環(huán)節(jié),除基層放線、技術交底、施工深化圖審批、樣板確認、基層驗收等技術準備外,施工單位還必須具備一定的管理能力和施工經驗,施工必須有專業(yè)受過培訓的安裝人員、管理人員及檢驗人員;施工單位必須有必要的安裝設備;施工單位必須有現(xiàn)場質量保證體系和必要質量保證措施,具體安裝過程中注意以下事項:特種作業(yè)焊接人員必須持證操作,現(xiàn)場焊接必須進行防銹處理,現(xiàn)場施工必須注意工序質量驗收和報驗,遵守工程質量驗收的原則和體系,這樣才能達到預期的效果。
6.GRC構件的驗收
目前驗收沒有專門的規(guī)范配套,須根據(jù)設計要求及建筑外裝飾裝修涉及到的規(guī)范進行,基層后置埋件、焊接、構件完成觀感、尺寸等可以參照現(xiàn)有的一些規(guī)范,在此不再贅述。
7.結語
GRC裝飾構件技術及應用還需要更多的工程實踐和研究,大膽探索和應用尤為必要,同時期望更多的工程使用者正面看行業(yè)所遇到的機遇和挑戰(zhàn),為工程技術的不斷進步,為企業(yè)的發(fā)展做出應有的貢獻。由于水平有限,文中不妥在所難免,請各位同行專家不吝指教。
參考文獻:
[1] 徐淳.GRC構件在外裝飾工程中的施工和應用,2007(03)
[2] 建筑產品選用技術(建筑·裝修),2009(12)
編輯:王欣欣
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