GRC是Glass Fiber Reinforce Cement的缩写,意为玻璃纤维增强水泥制品,是一种以水泥砂浆作基材,玻璃纤维作增强材料的无机复合材料。
GRC制品弥补了水泥或混凝土制品自重大、抗拉强度低、耐冲击性能差等不足,具有混凝土或砂浆所没有的特征:
GRC制品中均匀分布着玻璃纤维,能够防止制品的表面龟裂;
GRC制品中采用抗拉强度高的玻璃纤维作增强材料,因而抗拉强度高(8~10MPa);
GRC制品在破坏时能大量吸收能量,因而耐冲击性能优越(15~30MPa);
由于GRC强度高(抗弯强度20~30MPa),所以制品薄(可作5~10mm的壁厚),自重轻;
GRC制品易模性(或成型性)好,加工方便,能做成各种立面造型丰富的薄壁制品。
GRC制品的商业化在国际上始于70年代中期。首先由英国的建筑研究机构(BRE)与皮尔金顿(Pilkigton)玻璃公司进行抗碱玻璃纤维增强波特兰水泥制品的联合开发,其后又扩展到日本与美国,目前已有40多国家、500多家公司取得制造GRC制品的许可证。其中日本发展速度较快,1989年为1.4亿美元,以后大约以15 %的速度逐年上升。美国1989年的市场规模为0.9亿美元,近年大力开发GRC制品,主要用于非承重外墙挂板、永久性模板。至今,已使用了300万m 2 GRC外墙板。
日本的GRC技术及装备水平近几年发展较快,其中最大制造厂为旭硝子公司。该公司发明的连续喷射抽吸机可生产一种轻质、高强、耐火、外表十分美观的新型外墙材料“洪浜”(HONBAB),在日本作为民用建筑物的外墙使用,倍受欢迎。英国皮尔金顿公司年产抗碱玻璃纤维约3000t,其中GRC制品成型方法为喷吸法、预拌法和抄取法。西班牙和阿尔及利亚至今已在建筑工程中使用百余万平方米GRC,主要用作挂板、复合板、墙面修理及永久模板等。新加坡惠康公司于1983年引进英国制造GRC的技术,近年在一些高级建筑物中大量使用GRC外墙板。
我国在1977~1978年相继研制出抗碱玻璃纤维和低碱度水泥;嗣后,总结国内外经验,创造性提出采用抗碱玻璃纤维和低碱度水泥相匹配的技术路线,研制出迄今耐久性最优的GRC。1982年国家经委将“GRC板应用技术研究”课题列为“六五”科技攻关项目,并下达到北京新型建筑材料总厂和中国建材科学研究院等单位。历经三年攻关,完成了GRC用的抗碱玻璃纤维的生产线建设、GRC材性和耐久性的研究;喷射成型工艺和成型机组的研制;并在北京建材总厂建成一条2万m 2 的GRC外墙板中试线,通过了国家鉴定。在此基础上,1990年又由北京新型建材总厂完成了题为“GRC外墙板及配套装饰材料在建筑上的应用”的“七五”科技攻关项目,主要完成的内容是GRC外墙挂板在多层和高层建筑物的应用,典型工程是建筑面积约2万m 2 的青岛仙客来宾馆(26层)使用的大型墙板及亚运会羽排练习馆的异型墙板的应用。其配套装饰材料的课题内容完成了轻质GRC板的开发,GRC网架屋面板的开发,GRC永久性模板及GRC夹芯隔墙板的开发。从90年代开始,随着我国墙改和节能的深入,GRC的产品开发和应用发展很快。到目前为止,国内已有200家企业及科研试制单位。其中,除少数几个具有一定生产规模(年产值500万元以上),大多数厂家生产规模小、土法上马。初步统计,1994年GRC市场规模达2亿人民币,产量(折合平板)20万t。在全国大约生产内隔墙板的厂家占一半以上。其中沿海城市如上海、青岛、广州、深圳、徐州及北京的GRC产量占全部产量的80 %左右。
GRC作为一种新型复合材料在我国问世以来,已在科研和产品开发方面取得很快进展。我国GRC首先采用“双保险”技术路线,使GRC的耐久性研究走在世界的前列。GRC材料已应用到建筑、农、林、牧、渔业及环境治理、水电、园林等工程领域。如建筑工程用的GRC制品有复合墙板、空心内隔墙板、外墙内保温板、屋面板、半波板(瓦)、永久性模板、阳台拦板、通风(烟)道、瓷釉浴缸轻质平板、活动房等;农、牧、渔业用的GRC制品有温室骨架、牧场围栏立柱、饲料槽、水槽、养鱼池、沼气池、粮仓、太阳灶壳等;GRC建筑小凉亭、候车亭、建筑雕塑等。在交通航运方面,也成功地应用到机场候机楼大跨度屋面板及广深准高速铁路的GRC隔音屏障等。总之,GRC制品的应用技术和产品开发前景广阔。
同时也应看到,随着新型建材的发展、市场竞争机制的完善,GRC工业也面临新的挑战。目前我国GRC行业水平与国外相比还有很大差距。主要是:抗碱玻璃纤维产品的产量和品种少,工艺和设备落后,规模化机械化水平较低,在建筑应用还较少。今后应在以下几个方面开展GRC的研究和开发。
1.研究更好的抗碱玻纤和低碱度水泥,进一步提高GRC的耐久性,力争解决承重构件使用GRC的问题。
2.进一步研究流浆法、连续喷射法、挤出法等GRC新工艺、新技术,提高行业的生产水平。
3.制定必要的设计规范、施工规程、产品标准和检测方法,使本行业有共同遵守的GRC技术法规,保证产品的质量。
总之,GRC作为一种新型复合材料,在我国发展还仅仅是开始,只要坚持以工程应用为龙头,以节能和墙改为依托,以市场需要为导向,不断提高技术水平,我国的GRC事业一定能蓬勃发展。
随着我国墙改和节能政策的深入人心,当前是发展GRC工业的极好机遇。
1. GRC复合墙体材料有块材和板材两大类,根据墙改和节能的要求,其发展趋势是:粘土质墙体材料向非粘土质材料发展,实心制品向空心制品发展,小块制品向大块制品发展,块状制品向板状制品发展,单一墙体向复合墙体发展,重型墙体向轻型墙体发展,现场湿作业向干作业发展。从上述发展趋势不难看出,采用轻质节能复合墙体是建筑节能和墙改的根本出路。
目前我国复合板类有泰柏板、GY板、舒乐舍板、3D板、LCF板及GRC复合板等。前四种属于钢丝网架水泥夹芯板,这种复合板根据使用性质不同,将钢丝制成不同的三维空间结构以承受荷载。选用聚苯乙烯泡沫板或硬质岩棉板为夹芯保温材料而制成,安装后再进行砂浆抹面作业。LCF复合板、GRC复合板为预制复合板,不需要湿作业。LCF板即彩钢复合板,是在保温隔热材料(聚氨脂夹芯板材、岩棉夹芯板材、聚苯乙烯夹芯板材等)外履一层金属薄层(如彩色镀锌钢板、铝板、不锈钢板)复合而成的。这种板造型美观、色泽鲜艳、结构新颖、轻质高强、施工快。但造价较高,是一种高档墙体材料。
GRC复合板是以GRC作面层,以保温材料作夹芯层,根据需要适当加肋的预制构件,既可作外墙,也可作内隔墙和屋面,其特点是体轻、隔热保温性能好、施工方便、无湿作业,目前已在宾馆、车站、体育馆成功地用作非承重墙挂板或非承重屋面板。GRC内隔墙板及外墙内保温板近年在全国各省市发展很快,广泛用于各类建筑的非承重分户、分室的隔墙和承重外墙内保温工程,已被北京市推荐使用。它的特点是重量轻、耐火、耐水、隔声、墙薄、安装方便、价格便宜,备受用户青睐。
2.轻质GRC平板市场潜力很大。
轻质GRC平板是国际80年代中期研制的一种新型板材,该材料除保持了普通GRC材料高强、高韧、耐水、不燃等优点外,其突出特点是容重低、可加工性好,在国外享有“不燃木材”的美称,可广泛用于各类建筑物室内外装修工程。
我国“七五”期间研制成功了第一代轻质GRC平板,并在北京投入工业化生产,很受市场的欢迎。主要用于卫生间、厨房、地下工程等潮湿部位作内隔墙,仅北京新型建材总厂年销售达20万m 2 。
轻质GRC平板与其他轻质板相比具有如下特点:①与纸面石膏板相比,轻质GRC平板在强度、韧性、抗裂、耐水性方面优于前者;②与石棉水泥板相比具有容重小、抗冲击强度高、抗裂性好、加工方便(可锯、钉)等优点。其性能比较见表2-8-1。
表2-8-1 几种纤维水泥板与轻质GRC板性能比较
GRC轻质板材的主要经济指标见表2-8-2~表2-8-5。
表2-8-2 GRC轻质平板
表2-8-3 GRC复合板墙板
表2-8-4 GRC空心内隔墙板(喷射法)
表2-8-5 各种墙体材料的性能和参考价格