装配式研究|GRC

GRC是英文Glass fiber Reinforced Cement的缩写，美国英语Glass Fiber Reinforced Concrete，缩写为GFRC，含义相同，指的是玻璃纤维增强混凝土，这是一种以耐碱玻璃纤维为增强材料、水泥砂浆为基体材料的纤维水泥复合材料。它的突出特点是具有很好的抗拉和抗折强度，以及较好的韧性。这种材料尤其适合制作装饰造型和用来表现强烈的质感。

彩色GRC-欧美市场主导产品

彩色GRC,即带饰面的GRC。

饰面层与GRC纤维增强层为一次成型。这种彩色装饰面层是通过GRC配料中加入颜料、彩色骨料和外加剂，以及特定的制作工艺完成的。

一种通过造型、纹理、质感与色彩表达设计师想象力的材料。

GRC材料的优势

建筑外立面常见的装饰材料有：

天然石材干挂

玻璃幕墙

金属幕墙

陶板

瓷砖

铝塑板

清水混凝土

与这些外墙装饰材料相比，GRC材料的最大优势是可以满足建筑师个性化需求，完成千姿百态的装饰造型与肌理质感的表达。

欧标GRC——行业发展的必然方向

GRC欧洲标准——人家的标准，我们的指南。

标准是行业发展水平的一个标志。

标准是一种公开、透明的东西，有了标准，无论是生产者，还是消费者，大家对一种商品的原材料、质量、性能等等都心知肚明，实际上也就使得商品交易的“契约”关系变得更加确定，使双方的权利、义务更加明确。　规范的企业都有一个共同的特点，总是希望市场公开、透明，规范化健康发展；而投机商总是希望把水搅浑，从中渔利。“标准”是市场秩序的基础。

通过标准优化，带动产业升级，已被证明是工业发达国家行业发展的必由之路。在经济全球化、信息化快速推进的今天，标准的地位和作用越来越重要。

牛顿有句名言：“如果我比别人看得更远一些,那是因为我站在巨人们的肩上。” GRC欧洲标准正是这样一位GRC行业的巨人，我们应该借助GRC欧洲标准体系，迅速登上一个新的高度。

GRC材料的应用领域

GRC建筑细部装饰构件，简称：GRC建筑细部。

GRC幕墙板，或称：GRC外墙挂板。

GRC园林景观制品，如：GRC雕塑，GRC假山，GRC小品，GRC花钵等。

还有GRC轻质隔墙板、GRC保温板、通风管道、永久性管状芯模、永久性模板、工业建筑屋面构件、声屏障、自承载式地板、灌溉渠道等。

GRC的材料组成

GRC的基本组成材料为水泥、砂子、纤维和水，另外还添加有聚合物、外加剂等用于改善后期性能的材料。

水泥：通常用于GRC中的水泥主要有快硬硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥。

纤维：GRC材料中使用的纤维必须是耐碱玻璃纤维，种类包括耐碱玻璃纤维无捻粗纱、耐碱玻璃纤维短切纱、耐碱玻璃纤维网格布。欧美国家要求GRC中使用的玻璃纤维氧化锆含量不低于16.5%，中国要求在使用普通硅酸盐水泥时氧化锆含量不低于16.5%。

聚合物：通常添加的聚合物为丙乳，即丙烯酸酯共聚乳液。

外加剂：通常可选择性地加入高效减水剂、塑化剂、缓凝剂、早强剂、防冻剂、防锈剂等外加剂:当制品中含有钢质增强材料或钢质预埋件时，不得使用氯化钙基的外加剂。

其他材料：可以选择性的添加一些火山灰质活性材料，有利于提升GRC制品的综合性能，例如强度、抗渗、耐久等。

GRC的生产工艺

增强的玻璃纤维有很多种型式，例如短切纤维纱、连续纤维无捻粗纱、网格布、短切纤维毡等，不同型式的玻璃纤维掺入到水泥基体中的方法不同，相同型式的玻璃纤维掺入到水泥基体中的方法也不完全相同。而且玻璃纤维的掺入量和使用方式对于玻璃纤维增强水泥复合材料的力学性能有着很大的影响。这就形成了多种玻璃纤维增强水泥复合材料的制作工艺，如喷射工艺、预混喷射工艺、预混浇筑工艺、注模工艺、布网工艺、缠绕工艺等。每种生产工艺都有其各自的特点，适用于制作不同的产品，当然所使用的设备也有所不相同。

1、喷射工艺

喷射工艺是应用最早并且最多的制造GRC制品的方法，包括手工喷射和自动喷射。20世纪70年代初英国建筑研究院（BRE）最先用此方法制造玻璃纤维增强水泥（GRC）制品。不管是手工喷射还是机械喷射，喷射工艺都需要经过专门训练的操作人员和专用设备。操作方法的正确与否很大程度影响到GRC制品的强度和耐久性。对于喷射工艺而言，玻璃纤维以二维乱向随机分布于水泥砂浆之中，纤维的有效利用率高，产品的各项物理性能也较好。

2、预混工艺

预混工艺是将短切玻璃纤维和水泥砂浆基体共同搅拌，形成均匀的玻璃纤维水泥混合料，然后通过浇筑或喷射的方法制成产品。根据成型方法的不同，预混工艺可分为预混浇筑工艺和预混喷射工艺。预混浇筑工艺与预制混凝土制品的工艺相类似，在浇筑过程中常常会辅以震动工序。

欧标GRC材料性能

GRC技术前沿领域

Interface Tailoring玻纤-水泥界面优化技术

由于玻璃纤维的表面非常光滑，普通GRC中玻纤-水泥界面过渡区是最薄弱的环节，AR纤维理论上只能发挥其强度效能的14.3%。界面理论认为：玻纤-水泥界面结合力如果太弱，受载时，纤维会大量拔出，GRC强度很低；但如果结合力过强，纤维表面应力集中，导致纤维受损，材料脆断，既降低强度，又降低塑性。只有界面结合力适中的GRC才能呈现出高强度和高韧性。界面优化涉及原材料的匹配、工艺方法与参数的设定、生产环境与条件的作用等诸多问题，以及这些条件的彼此相互交叉影响。

Uniform纤维分散技术

玻纤均匀良好的交织形态和取向是制造优质GRC的关键技术之一。是保证GRC的均质性的必备条件，如果出现局部纤维含量过低，或是缠绕结团都会严重影响GRC的品质，甚至发生安全事故。通过化学分散剂和机械分散器专有技术相结合的方法获得了非常好的均匀分散效果。保证了最终产品的稳定性和可靠性。

PC互穿网络基体优化技术

水泥砂浆基材存在许多缺陷，如孔洞、裂隙、水泥水化不充分、水泥石的脆性等等，通过外加剂、微粉、聚合物等多项技术形成多个网络互穿，相互补充，使综合效能得到成倍提高。这是未来GRC材料技术发展的趋势。可以根据用户提出的特定要求，设计出不同功能的GRC。

GRC设计

《GRC预制装配系统设计指南》

Design Guide for Prefabricated Glassfibre Reinforced Concrete Systems

由FRONTIER福瑞泰编制。

1. 影响GRC设计的因素

自然力：风、水、热、地震

其它：火、声、电化学侵蚀、腐蚀、碳化

建筑结构：钢筋混凝土框架、钢结构、现浇剪力墙、砌体结构

2. 极限状态设计

典型的GRC初始性能与老化后的性能

生产工艺和材料配比对GRC性能的影响

GRC的徐变和应力状态下的破坏方式

比例极限强度

GRC设计方式

疲劳强度设计的选择

强度设计与计算

3. 板型结构与基本设计原理

充分利用GRC材料所特有的高抗弯、抗拉、抗剪和抗冲击强度，依据薄壳结构原理设计制造刚性曲面造型。强调材料力学与结构力学的综合运用，结合几何造型的合理性，依靠曲面内的双向轴力和顺剪力承受载荷。通过曲面造型变化，丰富建筑立面装饰效果；减轻结构自重，内力均匀，提高了空间整体工作性，强度高，刚度大，节省材料，经济合理。

4. GRC力学性能与物理化学性能设计

不同的应用条件对GRC的性能要求有很大差别。众所周知，沿海地区与城市中心，高层建筑与低矮的别墅，其风荷载相差很大。再例如：屋面与墙面比较，屋面的条件就要恶劣的多，普通GRC就难以胜任，因为屋面受到雨水、冰冻、阳光直射的作用，GRC材料会产生湿胀干缩、热胀冷缩，缺乏抗疲劳能力的普通GRC内部结构会发生破坏。还有许多情况必须考虑：表面粗糙与光滑；浅色与深色对阳光产生的热能吸收，等等。因此，应视具体情况，有针对性地设计GRC材料的功能与性能指标体系。

5. GRC产品设计（装配式住宅）

建筑美学设计：造型、质感。

建筑师与GRC工程师的深入沟通是十分必要的。

产品内部结构设计：钢骨架、增强肋、收边……

6. 构造节点与固定系统的基本准则

面板构造设计

边缘与洞口

尺度协调

构造节点型式

通风雨幕

连接件

接缝处理与密封

与相邻材料衔接

7. 生产工艺方案与配合比设计

在综合考虑使用环境条件后，有针对性地设计GRC材料的功能与性能指标体系。根据这些数据制定生产工艺方案与配合比设计。在满足使用条件的情况下，预留足够的安全系数，合理运用各种技术工艺程序，设计一个完整的技术经济方案。其中，首先选择合适的工艺路线，然后选择与之匹配的原材料，之后进行配合比设计，试配验证，组织实施。

8. 性价比与成本控制

用最合理的技术工艺与最经济的方式完成设计与交付。

性价比分析，价值工程（Value Engineering);

成本规划；

过程控制，价值分析（Value Analysis)。

GRC安装

《GRC预制装配系统安装指南》

Fixing Guide for Prefabricated Glassfibre Reinforced Concrete Systems

由FRONTIER福瑞泰编制

1. 前言

2. 连接件的作用

3. 安装的设计原则

3.1 概述

3.2 连接件的位置

3.3允许变形

3.3.1 安装原则

3.3.2 GRC的收缩和由于水分变化引起的变形

3.3.3 GRC的热变形

3.3.4 支撑结构变形

3.4 GRC龙骨框架结构

4. 构造节点型式

4.1 与GRC构件的连接构造

4.2 与建筑结构的连接构造

5. 公差配合

5.1 前言

5.2 协调

5.2.1 角支撑架

5.2.2 约束连接件

5.2.3 GRC龙骨框架面板

6. 起吊、装卸用连接件

7. 材料和耐久性

7.1 镀锌连接件

7.2 不锈钢连接件

7.3 其它金属连接件

7.4 电化学锈蚀

7.5 裂隙腐蚀

7.6 应力腐蚀开裂

8. 典型实例

布鲁克斯兄弟旗舰店

马斯达尔学院GRC幕墙

参考资料：

GRC是什么 ．百度文库 [引用日期2012-12-7] ．

2． 彩色GRC ．百度文库 [引用日期2013-01-14] ．

3． FRONTIER GRC技术手册 ．百度文库 [引用日期2012-12-30] ．

4． GRC材料商 ．孚克兹 [引用日期2012-12-10] ．

5． 国际GRC三大标准体系 ．百度文库 [引用日期2012-12-7] ．

6． GRC欧洲标准 引领未来GRC行业发展方向 ．百度文库 [引用日期2012-12-7] ．

7． GRC景观小品 ．百度文库 [引用日期2012-12-30] ．

8． GRC假山 ．百度文库 [引用日期2012-12-30] ．

9． GRC花钵(花盆) ．百度文库 [引用日期2012-12-30] ．

10． GRC技术参数 ．孚克兹 [引用日期2012-12-10] ．

11． 福瑞泰引领GRC技术创新 ．百度文库 [引用日期2012-12-7] ．

12． GRC构件设计 ．百度文库 [引用日期2012-12-7] ．

13． GRC预制装配系统安装指南 ．百度文库 [引用日期2012-12-7] ．

14． GRC建筑细部 经典案例研究与分享1 ．百度文库 [引用日期2012-12-7] ．

15． GRC建筑细部 经典案例研究与分享2 ．百度文库 [引用日期2012-12-7] ．

16． GRC建筑细部经典案例研究与分享3 ．百度文库 [引用日期2012-12-7] ．

17． GRC建筑细部 经典案例研究与分享4 ．百度文库 [引用日期2012-12-11] ．

18． GRC建筑细部 经典案例研究与分享5 ．百度文库 [引用日期2012-12-7] ．

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