GRC構件製作、施工、驗收操作手冊
第一部分 概述
GRC是玻璃纖維增強水泥(Glassfibre reinforced cement)的英文縮寫,70年代由英國的建築研究機構(BRE)與皮爾金頓(Pilkigton)公司研發,我國的起步稍晚於歐美,在70年代末才開始研發,但發展迅速,現在全國研發和生產的單位已達200多家。GRC由兩大原材料組成:其一為耐堿玻璃纖維,其二為水泥。國外用的是普通矽酸鹽水泥,國內采用的是低堿硫鋁酸鹽水泥和耐堿玻璃纖維。
GRC構件具有高強度、高韌性、耐水.耐火.輕質等優勢,可應用於牆板、吊頂板、屋麵板,永久性模板及外裝飾構件等,既能縮短施工時間又節約材料。GRC裝飾構件目前的行業推薦標準――JC/T940-2004《玻璃纖維增強水泥(GRC)裝飾構件》僅對GRC構件的材料物理力學性能指標和外觀尺寸做除了規定,對預埋連接好預埋鋼骨架未做要求,對連接的形式沒有具體的做法要求。
本手冊是通過對施工中的質量問題進行研究,分析產生質量問題的原因,並提出了預防質量問題方法,結合工程實際製定了GRC裝飾構件的安裝流程和工序要求,參照JC/T 940-2004、Q/TDQC 01-2004製定了相應的質量驗收標準。
第二部分 GRC施工中存在問題及解決思路
一、GRC鋼筋鏽蝕問題
預留鋼筋鏽蝕問題表現在:
1. 已安裝GRC構件表麵開裂,內部鋼筋鏽蝕,鏽跡外滲;
2. 已製作的GRC構件蜂窩、麻麵、漏筋,未安裝時已生鏽;
3. 已安裝GRC構件,采用頂爆螺絲固定的,頂爆螺絲生鏽;采用預埋鋼筋焊接連接的,焊接部位未作防鏽處理而生鏽。如果構件與主體連接因生鏽而導致構件脫落,將帶來嚴重的安全問題。
二、GRC構件安裝牢固安全問題
GRC構件安裝牢固安全問題表現在:
1. 由於鋼筋鏽蝕,構件的耐久性破壞;
2. GRC構件螺絲孔邊加強不標準,容易脫落;
3. 錨固在主體結構的頂爆螺絲的長度沒有統一的規定和做法;
4. 沒有頂爆螺絲的防鏽措施;
5. 采用鋼筋焊接方式連接的焊接口沒有可靠的防鏽措施。
三、裂縫問題
GRC構件裂縫問題表現在:
1. 製作凝固過程出現裂縫;
2. 安裝後個別局部裂縫;
3. 因鋼筋鏽蝕導致出現裂縫。
四、解決問題的思路
1.鏽蝕問題的解決方法
a)GRC構件鋼筋、預埋件采取阻鏽措施。水泥水化的高堿度(pH>12.5),使鋼筋表麵形成純化膜,是構件中保護鋼筋的主要依據與基本條件,當構件中的pH值<12時,鋼筋的鈍化膜就不穩定,當pH值<11.5時,鋼筋的鈍化保護膜就遭破壞,鋼筋的鏽蝕便開始進行。由於GRC構件普遍采用快硬硫鋁酸鹽水泥,屬低堿度水泥,根據JC/T940-2004《玻璃增強水泥(GRC)裝飾品》、GB20472-2006《硫鋁酸鹽水泥》規範要求,鋼筋應采用不鏽鋼絲或鍍鋅鋼絲、預埋件應采用不鏽鋼板或鍍鋅鋼板等,有條件的話可使用環氧塗層鋼筋。
b)減少GRC構件中氯離子含量。構件中氯離子含量對鋼筋鏽蝕影響極大,過量的氯離子會破壞鋼筋表麵的鈍化膜,從而導致鋼筋鏽蝕。在GRC材料把關上,嚴禁使用海砂,應定期檢測砂子中氯離子含量,嚴禁使用氯離子含量超標的工業廢水拌合砂漿。
c)可添加外加劑丙烯酸酯共聚乳液(丙乳)。丙乳是一種高分子聚合物的水分散體,是一種水泥改性劑,能提高GRC構件的抗裂、防水、防氯離子滲透、耐磨、耐老化等性能。
d)增強GRC構件密實度、完好性及保護層厚度。GRC構件的密實度和完好性是指構件是否有開裂、無蜂窩空洞、缺棱掉角、露筋等情況,促使鋼筋生鏽的關鍵因素還在於大氣中的氧滲入鋼筋表麵的能力,如果構件密實、完好、保護層厚度能得到保證,就能有效地阻止水和氧氣進入,GRC構件製作時應采用低水灰比,提高構件密實度,製作過程中嚴格控製預埋鋼筋的直徑、放置位置,嚴格檢查墊塊放置情況,有效保證構件保護層厚度。
e)GRC構件外塗隔離層。這種方法能夠提高構件的防水性和耐久性,隔離腐蝕環境可延緩碳化速度,起到保護構件的作用,施工時,首先要清除構件附著物,用水衝洗後令其充分幹燥,在構件外表塗抹砂漿或絕緣層,如瀝青漆、環氧樹脂塗料或油漆進行防腐。
2. 裂縫問題的解決方法
a)加強對GRC構件養護。養護是使GRC構件在早期保持其中所含水分不使蒸發。構件內所含水分用於水泥水化並因而發展其強度,降低滲透與收縮,以防開裂。
b)避免GRC構件凝結時間過短。GRC構件中出現裂縫原因,除製作工藝、養護等因素外,主要是由水泥質量問題引起的,其中表麵微裂紋是因水泥水化速度過快(如凝結時間過快或加有高堿性物質或加入速凝劑過多)而引起水泥表麵局部發熱、失水過快.形成幹縮裂縫或熱應力裂縫;深度裂縫(裂縫寬度大於1mm,有時會形成通裂)是因水泥中石膏摻量過多,使其後期膨脹過大引起的。有時甚至導致GRC構件變酥、開裂、破壞。
c)預防鋼筋鏽蝕也是預防構件開裂。鋼筋鏽蝕後體積將增大,有研究表明,體積將增大2~6倍。將產生很大的鏽漲力,而GRC輕質薄壁構件厚度約為20mm左右,雖然在預埋鋼筋位置進行了加強處理,厚度仍比較薄,鏽蝕的鋼筋使構件產生順鋼筋方向的裂縫,隨著鏽蝕的加劇,最後鏽蝕後體積增大的鋼筋將使構件開裂
3.安裝牢固安全問題解決方法
a)GRC構件與主體連接采取防鏽措施。膨脹螺絲應采用不鏽鋼膨脹螺絲,采用焊接連接,焊口部位要塗刷防鏽漆。
b)加強預留螺絲孔洞邊沿。對GRC構件螺絲孔邊加受力包,在沉栓孔位置加厚2~2.5cm,厚度以30°角向四周擴散,受力包處多加一層玻璃纖維網格布。
c)統一規定錨固長度。對錨固在主體結構的頂爆螺絲的長度進行設計計算,確保安全性。
d)鬥拱混凝土澆築連接。鬥拱和主體模板同時安裝,鬥拱鋼筋與主體鋼筋交織一起,在主體混凝土澆築時一同注滿成整體(可參照四會棕櫚城)。鬥拱上懸掛鋼筋另外設計。
e)窗台邊簷飾線、鬥拱的特別製作。
1)在條件允許的情況下,部分邊簷、花缽底座邊簷飾線可以采用PVC管作側模,使致與頂麵連成整體,避免不同材料之間的裂縫(可參照四會棕櫚城)。
2)在條件允許的情況下,建議做一批鬥拱模板(可以采用玻璃鋼)直接與主體模板一起安裝,主體澆築。測算其在經濟上、施工難度、施工進度、質量控製等方麵的可行性,確立其推廣價值。
第三部分 GRC材料要求
一、玻璃纖維
必須是耐堿玻璃纖維,種類包括耐堿玻璃纖維網格布、耐堿玻璃纖維無撚粗紗、耐堿玻璃纖維短切紗。
1、 耐堿無撚粗紗采用鈉鋯矽玻璃成分,其主要化學成分:
L類 ZrO2含量:(14.5±0.8)%;TiO2含量:(6.0±0.5)%
H類ZrO2含量:≥16.0%
裂斷強度應不小於0.25N/tex(1 tex=1 g/km)。
2、 耐堿玻璃纖維網格布,其主要化學成分:
ZrO2含量≥13.7%, TiO2≥5.5%
拉伸裂斷強力應符合JC/T841-2007 4.1.4的規定,裂斷伸長率應不大於4.0%
二、水泥
采用不低於42.5號的硫鋁酸鹽低堿水泥,或不低於42.5號的普通矽酸鹽水泥,或不低於4 2.5號的普通矽酸鹽白水泥。
不得使用礦渣水泥,或摻有煤、炭粉作助磨劑及頁岩等作混合材料的普通矽酸鹽水泥。
采用矽酸鹽水泥時,必須摻入能吸收Ca(HO)2的消堿性材料或摻入丙烯酸乳液,並采取氧化鋯含量不小於16%的高耐堿玻璃纖維。
三、砂子
采用含有95%以上二氧化矽和2%以下水分,不帶其他有害物質的微細、潔淨矽砂。嚴禁使用海砂。氯化物含量應小於0.01%,含泥量不得大於1.0%,最大粒徑應小於2.4mm,0.15mm以下顆粒含量應小於10%,構件的加強肋或填充空腔用的混凝土中的砂子粒徑不受此限製,可采用卵石或碎石,含泥量不得大於1%。
四、鋼筋
應采用熱軋低碳鋼或不鏽鋼,為有效阻止鋼筋生鏽,宜采用鍍鋅鋼絲,直徑宜采用4~6mm,直徑允許偏差±0.07,鋅層重量不小於290g/�。
五、預埋件
應使用鍍鋅鋼板、不鏽鋼板、鍍鋅鋼筋和不鏽鋼盤條鍍鋅鋼板的厚度不得小於3mm,不鏽鋼板的厚度不得小於2mm,預埋件數量和錨固件構造由設計確定。
六、水
應采用不含油、鹽酸類或有機物的淡水。氯離子含量不得大於500mg/L,嚴禁使用工業廢水,海水。
七、外加劑
可選擇性地加入高效減水劑、塑化劑、緩凝劑、早強劑、防凍劑、除鏽劑等外加劑,當構件中含有鋼質增強材料或鋼質預埋件是,不得使用氧化鈣基的外加劑。
第四部分 GRC製作要求
一、模具要求
嚴格按圖紙尺寸規格製作模具,從安裝、生產方麵,周全考慮分模、預留沉栓位及焊點,模具成品必須考慮產品脫模,不得卡模,沉栓位鑽孔必須垂直,變型的模具不能投入生產。
二、基本材料配合比
砂灰比(質量比)0.5~1.5
水灰比(質量比)0.35~0.40
網格布層數(按10mm厚度構件計)2層
高效減水劑,%(按水泥質量計)0.30~0.75
三、生產工藝流程
1) 清理模具
2) 收緊端頭板及相關螺栓
3) 垂直插好沉栓棒
4) 噴壺噴脫模劑
5) 噴壺噴麵漿,厚度≤0.3cm純水泥漿
6) 噴壺噴第二遍漿,細沙:水泥(1:1)厚度≤0.3cm
7) 手工鋪網
8) 噴第三遍漿,細沙:水泥(1:1)厚度≤0.3cm盡可能壓住網格布(玻纖網)
9) 貼沙漿,中沙:水泥(1:1~1.5:1)厚度≥1cm,轉彎位及受力麵稍加厚
10) 根據產品需要加肋(φ6鍍鋅鋼筋、8號鍍鋅鋼絲),鋼絲需加膠墊,控製保護層厚度
11) 加受力包,在沉栓孔位置加厚2~2.5cm,但至少低於安裝麵1cm,直徑3~5cm,同時多鋪一小塊玻璃纖維網格布。
12) 壓滾(灰池配合)擠壓修整均勻,邊位必須與模具邊界及端頭板相平。若需焊接的產品,預留焊點。
13) 10~15分鍾後拔出沉栓棒,蓋上農膜以達到保溫加濕作用
14) 木錘敲打脫模
15) 修補、打磨、存放
16) 灑水養護(至少7天養護期)
四、構件養護
室外日平均氣溫連續5d 穩定高於+5℃,在常溫下及時噴水養護,環境濕度大於80%,養護時間不少於4h,室外日平均氣溫連續5d 穩定低於+5℃時,必須加入蒸汽進行養護,蒸汽養護環境溫度不得高於45℃,養護時間不少於4h。在養護的初期應使GRC構件有足夠的強度,防止收縮開裂,使之在脫模與搬運時不致受到損傷。可采用潔淨的聚乙烯薄膜將模具包住,保持水化熱,防止水分的蒸發和受到風的影響。
五、成品保護
1) 堆放
構件製成達到設計強度後,應按規格型號分類堆放,堆放場地應平整、幹燥、通風、堆放高度不呢個超過2m,堆放層數不能超過4層,堆放時應注意組合,防止構件薄壁受壓損壞或傾倒。
2) 裝卸、運輸
裝卸及搬運構件時,必須輕拿輕放,嚴禁拋擲,運輸時應固定牢靠,防止晃動,必要時用草墊隔開,構件放置不能超過車廂長度。
第五部分 GRC構件驗收出廠要求
一、檢驗項目及等級
1.檢驗項目:製作質量、外觀質量、尺寸偏差和抗彎極限強度
2.構件按質量及技術要求分一等品、合格品、不合格品三級
二、批量
由同種原材料相同工藝同一規格的構件組成同一受檢批,每個批量為500件,不足500件時,亦作為一個批量
三、判定
1.製作質量
構件製作材料、配比須滿足規定和設計要求,應按設計圖紙製作,製作過程應符合工藝要求,否則判該批構件不合格。
2.外觀質量
逐件檢驗,超出表1規定時為不合格品
表1 外觀質量
一等品 |
合格品 |
||
缺棱掉角 |
長度 |
≤20mm |
≤30mm |
寬度 |
≤20mm |
≤30mm |
|
數量 |
不多於2處 |
不多於3處 |
|
裂紋 |
長度 |
不允許 |
≤30mm |
寬度 |
≤0.2mm |
||
數量 |
不多於2處 |
||
蜂窩麻麵 |
占總麵積 |
≤1.0% |
≤2.0% |
單處麵積 |
≤0.5% |
≤1.0% |
|
數量 |
不多於1處 |
不多於2處 |
|
飛邊毛刺 |
厚度 |
≤1.0mm |
≤2.0mm |
3. 尺寸偏差
從經過外觀質量檢驗合格的構件中,隨即抽取5件樣品進行檢驗。全部符合表2規定時,判定批量合格;若有2件貨2件以上不符合表2規定,判定批量不合格;若有1件不符合表2規定,應再抽取5件樣品進行複檢,複檢結果全部符合表4規定時,判定該批量構件合格,若仍有一件不符合表2規定時,則判該批量構件不合格。
表2 尺寸允許偏差
構件類型與等級 |
D |
L(H') |
H(W) |
|
ZT、ZJ |
一等品 |
±3 |
― |
― |
合格品 |
±5 |
― |
― |
|
ZS |
一等品 |
±3 |
― |
― |
合格品 |
±5 |
― |
― |
|
CT、MT |
一等品 |
― |
±2 |
±3 |
合格品 |
― |
±4 |
±5 |
|
XJ |
一等品 |
― |
±2 |
±3 |
合格品 |
― |
±4 |
±5 |
|
LG |
一等品 |
±2 |
±2 |
|
合格品 |
±3 |
±4 |
||
MGS、DFS |
一等品 |
― |
±3 |
±2 |
合格品 |
― |
±5 |
±4 |
注1:代號含義義:ZT――柱頭;ZS一―柱身; ZJ――柱基,CT――窗套;MT―一門套:XJ――線角;LG――欄杆; MGS――蘑菇石;DFS――剁斧石。
注2;規格尺寸代號D、L(H')、H(W)在不同類型構件中所代表的尺寸見附錄A.
注3;方柱係列尺寸、仿中式古典建築構件尺寸、其它構件要求的尺寸.由設計確定。
4. 抗彎極限強度
對於每一受檢批,應采用同種原料和相同工藝製作抗彎強度檢驗試件,按GB/T 15231-2008《玻璃纖維增強水泥性能試驗方法》 第6條 抗彎性能規定試驗。符合表3規定時判該批構件合格,否則判該批構件不合格
表3 物理力學性能指標
鋪網抹漿工藝 |
||
一等品 |
合格品 |
|
體積密度,g/�3 ≥ |
1.7 |
|
抗壓強度(麵外),MPa ≥ |
40 |
|
抗彎極限強度,MPa ≥ |
14 |
12 |
抗拉極限強度,MPa ≥ |
4 |
3 |
抗衝擊強度,kJ/� |
8 |
6 |
吸水率,% ≤ |
14 |
16 |
抗凍性,25次 |
經過25次凍融循環,無起層、剝落等破壞現象 |
5. 總判定
在型式檢驗合格的條件下,出廠檢驗中製作質量、外觀質量、尺寸偏差、抗彎極限強度均符合標準相應等級規定時,則判該批構件為相應等級構件。
四、出廠
出廠構件必須經質檢人員檢驗合格,提交出廠證明書,內容包括,構件標記及數量,出廠檢驗結果、生產日期和出場日期、質檢員簽章等。
一等品、合格品分類堆放,正常出廠,不合格產品禁止出廠。
第六部分 GRC構件安裝要求
一、安裝方法
1. 幹掛法:就是將構件直接固定在牆上。其優點在於焊點多、固定牢固、自重輕,不足之處在於接縫處容易漏水,應做好牆麵防水工作。目前,構件與外牆邊接方式主要有4種:
1) 用膨脹螺絲直接將構件固定在牆體上;
2) 通過連接板與牆體連接,即用螺絲將構件與連接板邊接,再將連接板用膨脹螺絲或焊接的方式與牆體上的預埋伯連接;
3) 將構件安裝到鋼龍骨上,鋼龍骨與建築主體結構連接;
4) 小型構件可以粘接於牆體上。
無論采用體積連接方式,均必須經過結構計算,以滿足構件在自重、風荷載、地震荷載及幹濕變形、溫度變形等諸因素作用下的強度和風度要求。同時還必須注意以下幾點:
(1) 由於GRC構件具有幹濕變形較大的特點,在連接設計時應考慮允許適當位移,以釋放構件因變形受阻所引起的內力,一般不得采取構件各連接點全部焊死的安裝方法。
(2) 構件應安裝在建築物的主體結構或牆體上。若牆體為加氣砼、空心磚等輕質牆體時,必須在懸掛GRC構件的位置設置鋼筋砼的構造柱或圈梁。
(3) 所有的連接件和龍骨體係必須采取可靠的防鏽措施,宜使用鋼材鍍鋅或不鏽鋼連接材料。
(4) 構件與牆體的連接點必須離開牆體邊緣一定的距離(>10cm),以防止膨脹螺絲劈裂局部牆體或錨固不足。用膨脹螺絲將構件安裝於砼梁、柱或剪力牆上時應考慮鑽孔位置恰好遇有鋼筋的情況,以便調整鑽孔位置。
(5) 構件的預埋件必須有足夠的剛度和強度,以承受構件在自重、風荷載和地震荷載作用下傳遞給預埋件的內力。預埋件在GRC內應錨固牢固,預埋件及錨固筋處構件應局部加強,以適應應力集中的作用。錨固筋與鍍鋅埋件的連接不得破壞鍍鋅層,錨固筋的錨固長度應符合鋼筋在砼中錨固長度的要求,並有足夠厚度的保護層。
(6) 對於質量>50kg的構件,須設置安全環以固定安全索,使構件除了安裝節點外尚有非剛性的懸掛連接,以防止墜落。
2. 灌漿法:就是構件焊接施工完後將構件內部填實,該法優點在於能有效防止漏水,但是不足之處在於灌漿使構件自重加大。所以預埋件、膨脹螺絲和鋼架均要通過計算。為減輕重量,填實材料通常選用膨脹珍珠岩。但膨脹珍珠岩易吸水,吸水後又增加了填料的重量。給前期計算帶來不確定因素。故選擇合適的填料是該法的重點。
二、安裝步驟
1.膨脹螺絲直接固定:選配GRC構件及運輸→清理主體牆麵基層→找規矩→彈線→GRC構件就位安裝、螺絲連接→檢查→對構件縫打膠、修補→構件表麵清理→分項驗收。
2.通過連接板與牆體連接:選配GRC構件及運輸→清理主體牆麵基層→找規矩→彈線→安裝膨脹螺絲→GRC構件就位→GRC連接構件與螺絲焊接固定→除焊渣→檢查→塗刷防鏽漆→對構件縫打膠、修補→構件表麵清理→分項驗收。
3.安裝鋼龍骨:主體構件中預埋鋼板(或鋼筋)→清理主體牆麵基層,找出全部預埋件→找規矩→彈線→鋼龍骨製作、就位→鋼龍骨與預埋件焊接→選配GRC構件及運輸、就位→GRC連接板與螺絲焊接固定→除焊渣→檢查→塗刷防鏽漆→對構件縫打膠、修補→構件表麵清理→分項驗收。
4.小型構件粘接於牆體上:選配GRC構件及運輸→清理主體牆麵基層→找規矩→彈線→GRC構件就位、粘接→檢查→對構件縫打膠、修補→構件表麵清理→分項驗收。
5.灌漿法:1、2、3項中構件安裝固定,將構件縫打膠後,選用膠結材料將構件內部填充密實。
三、安裝注意事項
1. GRC構件安裝的基體應為砼牆或實心磚牆,磚牆使用的磚塊強度大於Mu10,砂漿強度大於M5,如安裝的基體為加氣砼凝土砌塊、空心磚或其它輕質牆體須由設計者確定安裝方法。
2. 螺絲的有效錨固深度不應小於5cm。
3. 構件安裝前應對建築物連接結構表麵進行處理,保證其平整、堅實。
4. 安裝前應彈出水平、垂直和構件中心控製線。
5. 安裝接槎應平順,誤差超過3�時,應進行打磨處理。
6. GRC構件安裝時,接縫寬度控製在5 mm左右;
GRC構件與牆麵的接縫,采用水乳性建築密封膏密
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