重庆GRC成就建筑幕墙和屋面艺术之美

发布者: 发布时间:2017/2/20 10:04:49 阅读:次 【字体:

  重庆GRC成就建筑幕墙和屋面艺术之美

  摘要:重庆GRC(玻璃纤维增强水泥)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。介绍了GRC材料及特点,GRC建筑幕墙和屋面的特征及实例,GRC幕墙板结构设计及物理力学性能,GRC幕墙的生产与安装,GRC幕墙接缝设计及专用密封胶,并列举了GRC幕墙工程案例。GRC具有轻质、高强、隔热保温、防水、防火、可加工性良好及价格适中等诸多优点,可根据设计意图,通过模板对其表面的纹理和分割进行设计,从而创造出令人赞叹的表面效果。我国建筑行业应尽快推广GRC建筑幕墙和屋面。

  重庆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(见本期封面后的彩色插页)。

  1 重庆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重庆 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 重庆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 重庆重庆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。

  2.2设计原则

  GRC幕墙板的结构设计须按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别计算和验算。

  2.3荷载和作用设计值

  GRC幕墙作为建筑物的外围护构件。主要承受自重荷载、风荷载、地震作用效应以及温湿度作用效应等。由于GRC幕墙与石材幕墙的使用环境相同,因此,对应于GRC幕墙的极限状态设计。其荷载效应基本组合和标准组合设计值可参照国家标准《金属与石材幕墙工程技术规范)(JGJ 133—2001)相关规定。这里要特别强调的是。由于GRC是一种较石材的孔隙率更高的亲水性多孔体系。它受外界温湿度变化产生的应力往往高于石材,因此,温湿度应力是不容忽视的。关于GRC幕墙温湿度应力的计算,我国尚无相应的规范可查,建议参考国际GRC协会(GRCA)技术委员会编制的(GRC实用设计指南》。

  3.1综合物理力学性能

  GRC幕墙板的强度不仅取决于水泥基材,还取决于玻纤的含量、长度以及玻纤的分布和方向。在通常情况下,纤维呈二维乱向分布,且分布方向与板平面平行。因此,其强度沿板的不同方向而异。表l为GRC幕墙板综合物理力学性能指标范围,仅适用于装饰外墙板。其中最重要的试验是弯曲性能试验,以确定GRC的比例极限(LoP)和断裂模数(MOR),因为这是构件设计中使用的主要数据。在初次检查之前,应对每种生产方法和每个配料系统和(或)喷射机器至少连续试验40d,此后,要求每个批量和每个喷射车间,每周至少进行一次弯曲试验。表2为GRC材料性能值的典型范围,这些性能值取决于配料设计、材料的质量控制、制造工艺和养护制度,灰砂比在1:1—3:1之间。

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