山東GRC構(gòu)件由于眾多優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，但是其長(zhǎng)期性能尤其是在潮濕環(huán)境下韌性降低的問(wèn)題使其應(yīng)用范圍受到很大限制。為了提高GRC構(gòu)件的耐久性，本文對(duì)玻璃纖維、低堿度水泥、改性硅酸鹽水泥、砂、減水劑等原材料等方面進(jìn)行了分析，提出了相關(guān)的建議，對(duì)提高GRC構(gòu)件的耐久性具有一定指導(dǎo)意義。

　　隨著建材技術(shù)水平的發(fā)展，20世紀(jì)70年代玻璃纖維增強(qiáng)水泥(Glass fiber reinforced cement)新型復(fù)合材料開(kāi)始出現(xiàn)。作為一種新型的復(fù)合材料，它以輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌性、耐水、環(huán)保、隔音隔熱、易于加工成型等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，被公認(rèn)為當(dāng)今世界富有革新性的料之一。

　　盡管GRC有著上述諸多的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用，但是由于GRC的長(zhǎng)期性能特別是在潮濕環(huán)境下韌性降低的問(wèn)題還沒(méi)有得到根本的解決，目前GRC的應(yīng)用還局限在非承重及半承重結(jié)構(gòu)中。

　　雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)GRC長(zhǎng)期性能下降的機(jī)理及耐久性改善措施進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，也找出了很多解決的方案，但仍不夠系統(tǒng)、 深入。由于GRC產(chǎn)品的耐久性直接影響到建筑物的生命周期和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，我們必須加大研究力度。本文從原材料方面對(duì)GRC耐久性的影響進(jìn)行了分析。

　　1 影響因素

　　1.1 玻璃纖維

　　1.1.1 玻璃纖維束的形態(tài)

　　玻璃纖維一般是由許多玻璃纖維單絲通過(guò)膠粘劑膠結(jié)在一起形成的玻璃纖維束，玻璃纖維束在攪拌及水泥水化過(guò)程中會(huì)分成一根根玻璃纖維單絲，而水泥水化產(chǎn)物在單絲之間的沉積及生長(zhǎng)會(huì)使玻璃纖維變脆，進(jìn)而導(dǎo)致GRC強(qiáng)度下降。

　　GRC配料時(shí)，通常把一束玻璃纖維加入到GRC初始攪拌體系中，如果經(jīng)過(guò)攪拌玻璃纖維束會(huì)直接分散成單根纖維，這樣用很少的纖維就可達(dá)到增強(qiáng)的效果，在老化前構(gòu)件的強(qiáng)度較高，但是老化后，分散開(kāi)的纖維更容易被腐蝕，終造成構(gòu)件強(qiáng)度降低;如果玻璃纖維經(jīng)攪拌后仍能保持良好的集束狀態(tài)，不分散成單絲，兩端呈 “Y”型，則能大大增強(qiáng)與水泥的握裹力，雖然老化前的強(qiáng)度比分散性纖維的強(qiáng)度低，但是老化后的強(qiáng)度較高，其原因是腐蝕性物質(zhì)難以進(jìn)入玻璃纖維束內(nèi)部，既減少了水泥水化結(jié)晶物的物理應(yīng)力侵蝕，又防止了漿體溶液對(duì)單根纖維的化學(xué)侵蝕，顯示出了良好的耐腐蝕性能。

　　1.1.2 玻璃纖維成分中ZrO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)

　　玻璃纖維成分中ZrO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)玻璃纖維與硅酸鹽水泥在水化過(guò)程中析出大量Ca(OH)2發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)，生成了水化硅酸鈣，即破壞了玻璃結(jié)構(gòu)，又使纖維變脆直至喪失強(qiáng)度。為了解決這個(gè)難題，必須在玻璃纖維中加入抗堿成分，以減少腐蝕。我國(guó)的抗堿纖維除了引入ZrO2外還引入了TiO2，這些耐堿性強(qiáng)的有效成份，使在堿液作用下纖維表面自動(dòng)形成保護(hù)膜層，產(chǎn)生富鋯、富銻現(xiàn)象，減緩侵蝕速率，提高耐堿性能。試驗(yàn)證明ZrO2含量越高，纖維的抗堿性越好。JC/T 572-2002規(guī)定L類玻璃纖維 ZrO2≥14.5%，H類玻璃纖維ZrO2≥16.0%。

　　1.1.3 玻璃纖維長(zhǎng)度

　　對(duì)于纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，纖維過(guò)短，拉力很大時(shí)很容易從基體拔出而不能發(fā)揮作用;纖維過(guò)長(zhǎng)則在攪拌中容易結(jié)成團(tuán)，影響混凝土的密實(shí)性和纖維的均勻性，此外，玻璃纖維長(zhǎng)度的增加，增大了玻璃纖維單絲與水泥水化產(chǎn)物膠結(jié)處形成的應(yīng)力集中及侵蝕的幾何尺度，當(dāng)玻璃纖維后期受到一定侵蝕時(shí)，幾何尺度較長(zhǎng)的玻璃纖維會(huì)引起更嚴(yán)重的基體缺陷[2]。所以我們應(yīng)選用較小長(zhǎng)徑比的玻璃纖維，既能充分的發(fā)揮纖維的抗拉應(yīng)力，又能避免過(guò)多的腐蝕。

　　1.1.4 玻璃纖維摻量

　　在構(gòu)件中添加玻璃纖維后，抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度得到了明顯的提高。試驗(yàn)證明，在一定的范圍內(nèi)隨著纖維含量的增加，構(gòu)件的強(qiáng)度也會(huì)有明顯的提高，但是再增加含量，構(gòu)件的強(qiáng)度不升反降，這主要是過(guò)多的纖維會(huì)導(dǎo)致玻璃纖維分散不均勻，同時(shí)會(huì)使混凝土中孔隙率增大，導(dǎo)致構(gòu)件密實(shí)度的降低以及纖維與基體界面粘接性能不好。

　　1.2 水泥

　　1.2.1低堿度水泥

　　由于普通硅酸鹽水泥水化過(guò)程中析出大量Ca(OH)2，對(duì)玻璃纖維有嚴(yán)重的腐蝕作用，為了降低堿性環(huán)境，我國(guó)在GRC的研制和開(kāi)發(fā)中，多采用“雙保險(xiǎn)”的技術(shù)途徑，也就是既使用抗堿玻璃纖維，以提高其在水化硬化的高堿性環(huán)境中的耐蝕性，又采用PH值不大于10.5的低堿度水泥，以減少水泥水化時(shí)氫氧化鈣Ca(OH)2的生成量，降低了抗堿玻纖使用環(huán)境的堿度，減少了對(duì)抗堿玻纖的侵蝕性。我國(guó)通常使用的低堿度水泥有低堿度硫鋁酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥。

　　1.2.2 改性硅酸鹽水泥

　　為了降低山東GRC構(gòu)件生產(chǎn)成本，通過(guò)添加粉煤灰、硅灰、偏高嶺土等活性摻合料來(lái)改變普通硅酸鹽水泥特性，該技術(shù)具有材料來(lái)源廣、成本低、高耐久與環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，這也將是我國(guó)GRC重點(diǎn)發(fā)展的方向。有資料證明用粉煤灰替代60%波蘭特水泥，采用抗堿玻纖制成GRC，以及用?；郀t礦渣代替70%的波特蘭水泥和Cem-Fil2復(fù)合制成的GRC，其抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度與抗沖擊強(qiáng)度都有明顯改善;33%的偏高嶺土和67%的OPC復(fù)合Cem-Fil2制作的GRC具有很好的耐久性和延性;用硅灰替代40%波特蘭水泥并用Cem-Fil2做增強(qiáng)材制作GRC試件，在濕熱環(huán)境中的耐久性有了顯著的提高[3]。

　　1.3 砂

　　在用砂量相同的情況下，若砂子過(guò)粗，則拌制的砂漿粘聚性較差，容易產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象，對(duì)于用于噴射法制作GRC時(shí)，更容易堵塞噴嘴;若砂子過(guò)細(xì)，砂子的總表面積增大，雖然拌制的混凝土粘聚性較好，不易產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象，但是水泥用量增大，增加成本，同時(shí)，水泥硬化收縮率也會(huì)增加，容易在構(gòu)件表面形成干縮裂縫，大大影響耐久性。

　　另外GRC材料為了獲得更好的美學(xué)性能，砂子要經(jīng)過(guò)清洗和晾干，避免使用片狀和細(xì)長(zhǎng)狀的砂子做集料。

　　為了保證構(gòu)件的強(qiáng)度和耐久性，必須使用級(jí)配良好的砂子，要求大顆粒直徑不大于2mm，且不能單獨(dú)使用1種粒徑，在此范圍內(nèi)采用3～4個(gè)規(guī)格砂子即可。

　　1.4 減水劑

　　在GRC的制作過(guò)程中，為了改善內(nèi)聚性、減少泌水，提高強(qiáng)度、減少表面干縮，通常要添加減水劑。在保持用水量不變的情況下，添加減水劑，不僅會(huì)提高構(gòu)件強(qiáng)度，同時(shí)可以大幅度提高可塑性，提高構(gòu)件生產(chǎn)效率和耐久性;在不改變各種原材料配比(除水泥及混凝土強(qiáng)度)的情況下，可以減少水泥的用量，提高構(gòu)件的早期強(qiáng)度，同時(shí)改善密實(shí)度，提高耐久性。

　　2 結(jié)語(yǔ)

　　(1)為了使玻璃纖維和混凝土之間有良好的結(jié)合力，充分地發(fā)揮玻璃纖維的抗拉力，在生產(chǎn)過(guò)程中，我們要采用合理的工藝，盡量不要使玻璃纖維分散成單絲狀態(tài)，提高耐腐蝕能力。

　　(2)玻璃纖維中ZrO2含量越高，纖維的抗堿性越好。但是隨著ZrO2含量的增加，山東GRC構(gòu)件成本也會(huì)明顯地增加，所以在保證質(zhì)量的前提下要盡量避免ZrO2含量過(guò)高。

　　(3)纖維過(guò)短，受力時(shí)很容易從基體拔出而不能發(fā)揮作用;纖維過(guò)長(zhǎng)則在攪拌中容易結(jié)成團(tuán)，影響混凝土的密實(shí)性和纖維的均勻性和抗腐蝕性。另外，在一定的范圍內(nèi)隨著纖維含量的增加，構(gòu)件的強(qiáng)度也會(huì)有明顯的提高，但是再增加含量，構(gòu)件的強(qiáng)度不升反降。所以在大規(guī)模生產(chǎn)前要進(jìn)行適配，取得佳長(zhǎng)度和含量。

　　(4)對(duì)于低堿度水泥，我們必須嚴(yán)格控制PH值小于10.5，保證低堿度。

　　(5)改性硅酸鹽水泥，要嚴(yán)格控制粉煤灰、硅灰、偏高嶺土等活性摻合料的含量。

　　(6)嚴(yán)格控制砂的級(jí)配，避免使用單一粒徑的配比，大粒徑控制在2mm之內(nèi)。

　　(7)合理減水劑的使用會(huì)大大改善砂漿的性能、提高構(gòu)件強(qiáng)度和密實(shí)度。

　　(8)為了更好地推廣GRC材料，我們必須從原材料上加大研究力度，降低低堿度水泥和抗堿度纖維價(jià)格，加大活性摻合料配比的研究，盡量推廣改性水泥的發(fā)展，只有降低生產(chǎn)成本，GRC才能煥發(fā)更大的生機(jī)。