影响GRC力学性能的因素有哪些?

2024-10-21
GRC 即玻璃纤维增强混凝土,其力学性能受多种因素影响,具体如下:

原材料


  • 水泥:水泥的品种、强度等级和用量对 GRC 的力学性能有重要影响。例如,高标号水泥可提高基体的强度,进而增强 GRC 的抗压、抗折强度,但水泥用量过多可能导致收缩增大,影响其耐久性和抗裂性。
  • 玻璃纤维
    • 纤维类型:不同类型的玻璃纤维,如无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维等,其化学组成和性能不同。无碱玻璃纤维具有较高的强度和耐腐蚀性,能更好地提高 GRC 的力学性能。
    • 纤维长度和直径:一般来说,较长的纤维在基体中能够形成更有效的增强网络,提高 GRC 的抗拉、抗弯强度,但过长的纤维可能会导致纤维分散不均匀,影响性能。较细的纤维比表面积大,与基体的粘结效果好,有利于提高力学性能。
    • 纤维含量:纤维含量增加,GRC 的抗拉、抗弯强度通常会提高,但含量过高会使纤维在基体中难以均匀分散,导致孔隙率增加,反而降低力学性能。
  • 骨料
    • 骨料种类:不同种类的骨料,如石英砂、河砂等,其颗粒形状、表面粗糙度和强度不同。石英砂具有较高的硬度和强度,能提高 GRC 的耐磨性和抗压强度。
    • 骨料粒径和级配:合理的骨料粒径和级配可以使骨料在基体中形成紧密堆积,减少孔隙率,提高 GRC 的密实度和强度。粒径较大的骨料可提高 GRC 的抗压强度,而较小粒径的骨料则有助于提高其抗拉强度和抗折强度。

生产工艺


  • 搅拌工艺:搅拌方式和时间对玻璃纤维在基体中的分散均匀性有重要影响。采用机械搅拌并控制合适的搅拌时间,可使纤维均匀分布在基体中,充分发挥其增强作用,提高 GRC 的力学性能。若搅拌不均匀,纤维易结团,会导致 GRC 的强度和韧性下降。
  • 成型工艺
    • 喷射工艺:喷射成型时,纤维和基体材料在喷枪中混合后喷射到模具上。喷射压力、喷射距离和喷射角度等参数会影响纤维的分布和基体的密实度,进而影响 GRC 的力学性能。
    • 模压工艺:模压成型的压力、温度和保压时间等参数对 GRC 的力学性能有重要影响。适当提高模压压力和温度,延长保压时间,可使基体材料更加密实,纤维与基体的结合更加紧密,从而提高 GRC 的强度和韧性。
  • 养护条件
    • 养护温度:较高的养护温度可加速水泥的水化反应,提高基体的早期强度,但过高的温度可能导致水分蒸发过快,使基体产生干缩裂缝,降低 GRC 的力学性能。
    • 养护湿度:适宜的养护湿度能保证水泥基体的充分水化,防止水分过度蒸发导致的干缩裂缝。一般来说,相对湿度保持在 80% 以上有利于提高 GRC 的力学性能。
    • 养护时间:养护时间过短,水泥基体的水化反应不完全,强度发展不足,会使 GRC 的力学性能降低;养护时间过长,可能会增加生产成本,且对力学性能的提升效果不明显。

环境因素


  • 温度:在高温环境下,GRC 中的水泥基体可能会发生脱水、分解等变化,导致其强度下降;而在低温环境下,材料内部的水分结冰膨胀,会产生内应力,可能使 GRC 出现微裂纹,降低其力学性能和耐久性。
  • 湿度:高湿度环境下,GRC 容易吸收水分,导致其基体材料的强度和模量降低,长期处于潮湿环境还可能引发钢筋锈蚀等问题,进一步降低 GRC 的力学性能;而在低湿度环境下,水分蒸发过快,容易产生干缩裂缝,影响其力学性能和外观质量。
  • 化学侵蚀:在一些化学侵蚀性环境中,如酸、碱、盐等介质中,GRC 中的水泥基体和玻璃纤维可能会发生化学反应,导致其结构破坏,力学性能下降。例如,在酸性环境中,玻璃纤维中的二氧化硅可能会与酸反应,使纤维的强度降低,从而影响 GRC 的整体力学性能。

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