GRC(玻璃纤维增强水泥)构件的强度较高,且具备轻质高强的特性。其抗弯强度可达200-300kg/cm²,抗压强度超过40MPa,抗拉强度可达75-80kg/cm²,比例极限抗拉强度(BOP)可达4.0-6.0Mpa,破坏强度(UST)可达9.0Mpa。GRC构件的密度仅为普通混凝土的1/5至1/6,但强度却可以达到普通混凝土的3至5倍,这种特性使其在建筑中的应用更加灵活和方便。
影响GRC构件强度的因素主要包括以下几点:
原材料因素:
水泥种类与质量:不同种类的水泥对GRC构件的强度有显著影响。低碱度硫铝酸盐水泥被广泛应用于GRC生产,因为其早期强度发展快,与玻璃纤维的兼容性好。优质的水泥具有稳定的化学成分和较高的强度等级,能够为GRC构件提供可靠的基础强度。
玻璃纤维性能:玻璃纤维的种类、长度和含量都会影响GRC构件的强度。耐碱玻璃纤维是常用的增强材料,具有良好的耐碱性和较高的抗拉强度。适当增加玻璃纤维的长度可以提高其在GRC中的拉结作用,增强构件的整体性,但纤维过长可能会导致分散不均匀,影响强度。玻璃纤维含量一般在3%-6%之间较为合适,含量过低则增强效果不明显,含量过高可能会导致纤维结团,同样降低强度。
细集料品质:细集料的颗粒形状、级配和硬度等因素会影响GRC的密实度和强度。采用圆形颗粒的细集料可以减少空隙率,提高GRC的密实度,从而增强强度。良好的级配可以使细集料在GRC中形成紧密的堆积结构,提高强度。同时,硬度较高的细集料能够承受更大的压力,有助于提高GRC构件的抗压强度。
制作工艺因素:
搅拌工艺:搅拌的均匀程度直接影响GRC各组分的结合效果。充分均匀的搅拌能够使水泥、玻璃纤维和细集料等材料充分混合,确保玻璃纤维在GRC中均匀分布,从而发挥更高的增强作用。搅拌时间的长短也需要根据温度、水灰比和结构要求适时调整,添加减水剂和不添加减水剂,搅拌时间有较大的差别,添加减水剂以后,搅拌时间大大缩短。
喷射工艺与预混工艺:喷射工艺是将水泥、玻璃纤维和细集料等材料通过喷枪喷射到模具上成型,能够使玻璃纤维在GRC中呈三维乱向分布,增强效果较好。预混工艺是将玻璃纤维和水泥等材料预先混合,然后倒入模具中成型,相对简单,但玻璃纤维的分散效果可能不如喷射工艺。
养护条件:GRC构件的养护对强度发展至关重要。适当的养护温度和湿度可以促进水泥的水化反应,提高GRC的强度。一般来说,保持温度在20-30℃,相对湿度在90%以上,可以加速水泥的水化,使GRC构件在较短时间内达到较高的强度。养护时间也会影响强度,需要根据实际情况合理控制养护时间。
设计与施工因素:
构件形状与尺寸:GRC构件的形状和尺寸对强度有一定影响。复杂的形状和较大的尺寸可能会导致在生产和施工过程中出现应力集中,降低强度。在设计时应尽量避免过于复杂的形状,并对关键部位进行加强处理。构件的厚度也会影响强度,一般来说,适当增加构件的厚度可以提高其强度,但同时也会增加重量和成本。
安装方式:GRC构件的安装方式对其强度也有影响。正确的安装方法可以确保构件在使用过程中承受的荷载合理传递到支撑结构上,避免局部应力过大导致破坏。采用可靠的连接件和锚固方式,使GRC构件与主体结构牢固连接,可以提高构件的整体稳定性和强度。安装过程中的施工质量也非常重要,如果安装不牢固,存在缝隙或偏差等问题,会影响构件的受力性能,降低强度。