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如何改善 GRC 的耐久性

如何改善 GRC 的耐久性

作者:
大连泰山新实业有限公司
来源:
大连泰山
发布时间:
2019/11/06
浏览量
【摘要】:
GRC的成长之路不可小觑!它构件了建筑的艺术之美,它创造了建筑的奇迹之路!GRC构件的未来也已经到来!

 GRC以水泥净浆或水泥砂浆为基体,以耐碱玻璃纤维为增强材料而形成的一种复合材料,经受着一代又一代人长达半个多世纪的研究与发现,发展到至今,已经取得了越来越大的成功,越来越多的设计师,建筑师喜欢使用这个材料,为建筑增加别样的独特韵味,但是,GRC同时还存在长期耐久性尤其是在潮湿环境下强度与韧性降低的问题,使其应用领域和范围受到很大限制。不少国内外的研究学者们对于GRC长期性能下降机理及耐久性改善措施上不断的研究!

  国内外 GRC 耐久性的研究

  GRC构件又很多的优势,但是在长期耐久性的问题上一直是限制它被广泛使用在建筑中的主要原因!1958年,薛君玕等通过对玻纤受水泥侵蚀机理研究认为,水泥水化时产生的Ca(OH)2与玻璃纤维相互作用产生化学反应,生成新的物质—胶状水化硅酸钙,而且进行的相当迅速,一直持续到反应物完全消耗为止。这一反应破坏了纤维的结构,使纤维失去了原来的性能。由于 Ca(OH)2对玻璃纤维的不均匀侵蚀,在纤维表面造成了较大的缺陷,引起应力集中,因而纤维强度严重降低,脆性显著增加。

  1975 年,BHp KOBFIq则进一步提出了应力侵蚀学说,他认为,应力侵蚀主要由于玻璃纤维表面存在缺陷,水、蒸汽和水泥水化物等均可在缺陷端部造成应力集中,使缺陷扩展,从而使玻璃纤维受到侵蚀破坏。迄今为止国际上有以下三种不同的观点,每一个学者的研究观点都可以归入其中一种或者多种:1.化学侵蚀机理认为主要是波兰特水泥水化生成的高碱度液相的 OH-离子对抗碱玻璃纤维硅氧链(-Si-O-Si-)的化学侵蚀,导致纤维本身抗拉强度与变形能力的下降。

  微结构变化机理认为抗碱玻璃纤维的质变主要是由于波兰特水泥水化生成的 Ca(OH)2在纤维原丝(即纤维束)的孔隙中沉积与结晶,使纤维原丝的孔隙中的水泥微结构越来越密实,增加了纤维与波兰特水泥基材的黏结,从而使纤维失去了原来的柔性而转变为“僵硬化”。在 GRC 受拉或受弯时,玻璃纤维发生脆断。

  应力侵蚀机理认为抗碱玻璃纤维在波兰特水泥基材中的质变,主要是由于纤维制造过程中即已存在的表面缺陷的亚临界扩展,Ca(OH)2在缺陷中的集结,加剧了其表面缺陷的扩展。

  改善 GRC 耐久性的技术措施

  1、增加玻璃纤维中的耐碱成份

  鉴于玻纤会受到化学侵蚀这一事实,某些研究者从改变玻纤成分来提高玻纤增强水泥的耐久性。硅酸盐玻璃的化学稳定性主要取决于其中含有二氧化硅及碱金属氧化物,而提高玻璃耐碱性的有效成份是在化学上难溶于碱性溶液的氧化物。研究认为在玻璃网络中引入锆离子有助于增进玻纤在碱液中的稳定性,并且 Zr O2含量越高,纤维的抗碱性越好。在耐碱纤维组份中,应考虑减少耐碱性弱的氧化物,增加 Zr O2、Ti O2和 Y2O3等耐碱性强的有效成份,使在碱液作用下纤维表面自动形成保护膜层,产生富锆、富锑现象,减缓侵蚀速率,提高耐碱性能。

  2、对玻璃纤维表面进行涂覆处理

  对玻璃纤维表面进行涂覆处理后,其表面形成一些较厚的保护膜,可防止玻璃纤维表面与水泥基体直接接触,避免玻纤表面受水泥介质侵蚀,并有使玻纤表面不受水化产物结晶体应力破坏的功效,从而改善玻璃纤维的耐碱性、耐水性和机械性能,同时也提高了水泥与增强材料之间界面结合力,改善 GRC 制品的施工工艺性能。如 Cem-Fil2 其所用玻纤的化学成分基本上与 Cem-Fil 相同,只是玻璃拉丝后表面处理的浸润剂中添加了一种有机的阻蚀剂,阻蚀膜层使纤维的抗碱性有了进一步的提高。

  3、硅酸盐水泥中掺加混合材

  普通硅酸盐水泥改性是降低水泥水化物液相碱度的另一有效途径。即采用波兰特水泥熟料与非活性混合材(如石灰石)或活性混合材(如火山灰、粉煤灰、水淬高炉矿渣、硅灰、偏高岭土以及硅藻土等)相掺和,或同时与两种或两种以上混合材相掺和,以提高 GRC 的耐久性。

  其实影响 GRC 耐久性的内外因素有多种,最主要的是化学侵蚀造成玻璃纤维的增强效果的减弱,同时还存在水化产物在玻璃纤维的原始缺陷或者被化学侵蚀的部位结晶造成对玻璃纤维的进一步的应力侵蚀,以及在进一步的水化、结晶过程中造成的玻璃纤维单丝间的应力破坏等因素,由此可见,降低体系的碱度和减少氢氧化钙晶体的生成是提高 GRC耐久性的有效途径。

  当然,一次次的实验的结果奠定了今天的成功,现在GRC的耐久性已经大大的提升,GRC的成长之路不可小觑!它构件了建筑的艺术之美,它创造了建筑的奇迹之路!GRC构件的未来也已经到来!