1、浅谈新型幕墙材料 GRC【摘要】近年来，随着非线性设计手法的兴起，流线型的建筑逐步从理想走向现实。建筑师们正以全新及创新的方式使用建筑材料。GRC 就是其中一种塑性极强的材料。本文就 GRC 的应用谈一些看法。 【关键词】建筑工程；幕墙；新材料；GRC；应用 中图分类号： F406.5 文献标识码：A 文章编号： 引言 近年来，随着非线性设计手法的兴起，流线型的建筑逐步从理想走向现实。GRC 这种可塑性极强的材料也从室内装修材料，建筑细部构件等领域逐步迈向更为宽广的应用领域-建筑幕墙。长期以来 GRC 一直被人为是传统建筑材料石材和石膏的替代品，但现在由于技术发展及其衍生的不断改进的特性，它某
2、方面的特性已经超越了石材，能够更好地适应现今的建筑对塑形的要求。 一.GRC 总体介绍 GRC（玻璃纤维强化混凝土）是 Glass Reinforced Fibre Concrete的缩写，又名 Glass Fiber Reinforced Concrete(GRFC)。 是一种以水泥砂浆为基料，混合纤维及其它添加剂的复合材料。由于加入的纤维特性，它具有很好的抗折强度和抗拉性能。适应不同的使用要求,它可以掺入不同种类的纤维，比较常用的有耐碱玻璃纤维、碳和芳纶等高性能纤维、通用合成纤维、各种陶瓷纤维、金属丝、天然植物纤维以及矿物纤维。 （一）水泥：很多种类的水泥均可以运用在 GRC 中，例如快硬
3、硫铝酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥等。（二）纤维：GRC 中只能掺入耐碱玻璃纤维，种类有很多，主要包括耐碱玻璃纤维无捻粗纱、耐碱玻璃纤维网格布、耐碱玻璃纤维短切纱。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%，而国内在使用普通硅酸盐水泥时则要求氧化锆含量至少在 16.5%以上。 （三）外加剂：根据不同的性能需求、施工要求，可加入高效缓凝剂、早强剂、减水剂、防锈剂、塑化剂、防冻剂等外加剂。值得注意的是，当制品中含有钢质增强材料或预埋件时，不能添加氯化钙基的外加剂。 （四）聚合物：通常添加的聚合物为丙烯酸酯共聚乳液。 （五）其他材料：为了提升 G
4、RC 材料的强度、抗渗、耐久性等综合性能，可选择性地添加一些如火山灰质的活性材料。 二. GRC 的材料特性 最初由俄罗斯人在 1940 年发展的玻璃纤维强化混凝土（GRC）由高强度玻璃纤维混合在水泥中调制而成。通过这种形式，纤维以及水泥板都可以保持他们的物理和化学特性。玻璃纤维可以适应不同的板块尺寸，在一定规格内保持良好的性能。同时，大多数的纤维增强复合材料拥有拉伸应用特性，为塑造不同形状的板材提供了可能性。通过使用更高的纤维含量，以及较长的纤维和较低水/混凝土比例，GRC 可以达到相当高的最终弯曲强度。材料延展性的增加，使设计师得以运用 10-15 平米大的面板，更好表现建筑的气势与体量。
5、另外它们具有非腐蚀，高阻尼能力和热膨胀系数低等特质。 三. GRC 板的制造工艺 由于同类型玻璃纤维混合成水泥基方法不同，或者掺入的玻璃纤维类型不同，甚至添加的复合材料不同都会形成不同类型的 GRC，其生产的工艺流程也不尽相同，主要可以分为以下两种： （一）预混合技术 预混工艺是先将水泥砂浆基体与短切玻璃纤维搅拌混合，待形成均匀的玻璃纤维水泥混合料后，通过浇筑或注射的方式制成产品。根据成型方式的不同，预混工艺可分为预混喷射工艺和预混浇筑工艺。 另外浇筑的模具一般由两部分组成，核心是空心或者封装一个轻的核心，如聚苯乙烯。因为地心吸力，纤维大多集中在模具下端材料的强度较低，一般适用于较小的建筑细部
6、，例如带状部分，顶盖等。如果通过注射的方式将预混合材料注有开口模具是可以在一定程度使 GRC 的强度提高。同时这种过程可以节约成本，因为模具制造要简单得多。 （二）喷射技术： 喷射工艺在 20 世纪 70 年代初首先被英国建筑研究院（BRE）运用于制造玻璃纤维增强水泥（GRC）制品，它是应用最广且发展比较成熟的制造方法，其中包括自动喷射和手工喷射。此方法最大的优点是玻璃纤维以二维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。但是这项工艺的操作方法正确与否很大程度影响到 GRC制品的强度和耐久性，所以无论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
7、。 四.GRC 板的饰面效果 GRC 因应不同的模具、添加剂或者打磨方式可以制造出不同的饰面效果。 （一）纹理模具 由于水泥混合物的特性，无论平滑或者粗糙的表面效果，GRC 均可以按照模具准确地表现出来。 （二）集料饰面 聚合饰面可以运用到 GRC 板的表面。通常采用粉碎的岩石或者砾石。（三）涂料饰面 包含水泥基础涂料，彩色水泥和氧化物。 （四）打磨 除特殊纹理模具外，还可以通过打磨（凿毛、酸洗、喷砂等）来实现仿石的质感。也可以通过非金电镀，打造金属的质感。 五.GRC 幕墙板的表面防护 对于是否采用 GRC 板作为幕墙面板，板面的防护、耐久性能肯定是业主和建筑师甚为关注的重点问题之一。作为一
8、种经久的幕墙面板材料，它除了最基本的表面防水性能，还需要产品的色彩和质感在一定年限内也保持在较好的水平，并且拥有自洁性能。 GRC 材料在武汉辛亥革命纪念馆这个项目中很好地展示了自己这一面。该项目选用的 GRC 添加了纳米二氧化钛作光催化剂，从而使混凝土可以长久保持清洁而有光彩的表面。 六. GRC 幕墙板的工程实例 天津港国际油轮母港客运大厦是双曲面建筑中采用超大规格的预制GRC 板的典型例子。该项目由于外观需要，要求板面尽可能做大，最终是采用了规格为 4*7.2m 的标准版，最大板块规格为 5.2*9m，单块 GRC 板面积在 20-40?。厚度为 15mm，连钢龙骨，每平方米 GRC 板
9、重量得以控制在50kg 左右，比起使用预制混凝土板每平方米至少减轻 200kg，轻松实现了幕墙的轻质高强要求。 采用 GRC 作为幕墙材料的成功案例还包括：北京国家大剧院、上海东方艺术中心、广州白云国际会议中心、海口香格里拉大酒店、天津东疆港商业中心、上海交通大学钱学森图书馆、紫东国际招商中心办公楼、伦敦艺术馆、巴库文化中心、罗马博物馆、马斯达尔学院幕墙、梅里达会议中心、格拉斯哥滨江馆、香港香奈儿馆。 七.GRC 板的优点 （一）GRC 最大优势是高可塑性，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。 （二）虽然 GRC 一般情况下虽然不具保温效果，但通过轻骨料的加入，可
10、以明显提高其保温性能，实现幕墙保温一体化。木屑纤维、陶粒、蛭石、珍珠岩等起发泡作用的材料都是理想的保温添加物。呼和浩特青年活动中心就成功地糅合了 GRC 的装饰、保温、维护的多个功能。 （三）GRC 由于所添加的玻璃纤维网格布的原因，较大程度提高了它的抗冲击性能，并且能保证板材碎而不散落，有利于提高高空板材施工作业的安全系数。 （四）GRC 产品轻质，易于运输与架设。 （五）GRC 产品可以减少对建筑物的荷载，从而明显减少建筑的结构和基础预算 （六）GRC 环保，可以很大程度取代天然石材。 （七）GRC 耐用，它不会受到钢筋的腐蚀和随后的剥落影响。根据组成材料来推算，合格的产品耐久性是和混凝土
11、差不多（一般指 50 年） 。 （八）耐候性，GRC 石面面饰耐候程度与湿制混凝土相似。具有抗风化的特性。 （九）防火防潮，国家 A1 级防火材料，防潮性能好。 八.建筑外立面常见的装饰材料对比 结束语 随着非线性设计手法的兴起， 流线型的建筑该如何实现成为建筑师探索实验的热点。围绕曲面乃至双曲面的造型，材料的选择成为深化设计的关键问题。这时 GRC 就特显了它可塑性高的优势了。虽然国内 GRC的生产工艺也有待改良，安装、定位的技术也还没普遍推广，但是随着现代建筑设计个性化和数字化发展趋势，新型 GRC 幕墙板材必将引起更多建筑师、业主的关注，也必将推动我国 GRC 行业及建筑行业的整体发展。 【参考文献】 专著类 1南京倍立达公司产品集 2再造石装饰制品-北京宝贵石艺科技有限公司 期刊类 1傅筱,南京紫东国际招商中心办公楼.世界建筑导报.2.(2011):196-200 2建筑细部.2.(2009)第七卷第一期 3建筑细部.10.(2009)第七卷第五期 4建筑细部.10.(2011)第九卷第五期 5墙体革新与建筑节能.5.(2007) 6建筑技术.9.(2006) 7建筑技术.9.(2007) 8工程建设与设计.1.(2011)
