GRPGRC材料在建筑设计中的应用

刘维翰 王润生

(青岛理工大学建筑学院，山东 青岛 266033)

GRPGRC材料在建筑设计中的应用

刘维翰 王润生

(青岛理工大学建筑学院，山东 青岛 266033)

简要介绍了GRPGRC材料的性能与分类，结合GRPGRC材料在建筑上的应用范围，分析了其在不同国家中建筑领域的应用情况，并总结归纳了建筑中应用GRPGRC材料应注意的问题，为其推广应用提供参考依据。

GRPGRC材料，建筑，应用，结构

1 GRPGRC材料的概述

1.1 概述

玻璃钢材料亦称为GRPGRC材料增强塑料。玻璃钢是开发较早的一种复合材料,具有非常明显的功能特色。与金属材料或其他无机材料比较,它重量轻、比强度高、耐腐蚀、电绝缘、传热慢、隔音、防水，是一种兼具功能和布局功能的新型材料。它是由合成材料发展起来的一种新型复合材料。通常，GRPGRC材料可分为两大类:一类是以热固性树脂为基体的GRPGRC材料增强塑料，另一类则以热塑性树脂为基体。在1974年以前，各国的GRPGRC材料产量增长十分迅速，它在建筑部门的应用，则占有较大的比例。1974年起，资本主义国家普遍受到石油危机的打击，影响了GRPGRC材料的发展，1976年以后，又有所好转。GRPGRC材料的原材料主要是GRPGRC材料和树脂两大类。

1.2 GRPGRC材料在建筑上的应用范围

与传统建筑材料相比，GRPGRC材料有一系列独特的性能，所以在建筑工业中，其应用范围很广。它可以用作建筑物的采光材料、围护材料、装饰装修材料、给排水工程材料、采暖通风材料及土木工程材料等。一般来说，GRPGRC材料制品中，按其在建筑上的应用情况来看，板式制品占有主导地位。如图1所示，用GRPGRC材料制作的波形瓦、窗框、门、落水斗、落水管，隔墙、地面、装饰面板、活动房屋、混凝土模具，卫生洁具以及通风与空调设备，道路灯具和路标，浮雕装饰等已开始用于民用及工业建筑中。它不仅代替了砖瓦、灰砂石以及金属、木材等，而且制成的产品轻盈美观，色彩丰富、经久耐用。原材料供应不足以及价格较贵等原因，所以用量不大，应用范围有限[1]。但是，随着石油化学工业、建筑工业及其他工业的飞跃发展，GRPGRC材料在建筑中应用一定会出现一个崭新的局面。

根据具体的工程需要，通过对GRPGRC材料的选择，随着时间的不断推移，人们对地理环境改造能力的不断加强以及科技的进步，让许多不同地方的石材可以用马车等工具运送到不同的地区去，并且人们越来越集中地迁徙到较为平坦的地面去居住，而这就很大程度上给予了建筑师施展才华的空间，让他们很好的利用他们拥有的一切材料以及空间来创造出一件完美的艺术品。建筑材料的发展，对建筑技术和建筑结构形式的发展起着十分重要的作用，而建筑技术和新结构的进一步发展，又对建筑施工和建筑材料都提出了新的要求：建筑设计、施工要求标准化、装配化、机械化，建筑材料要求预制、轻质、高强、多功能。

1.3 GRPGRC材料建筑材料的特性

GRPGRC材料具有复合材料的典型特点和一些显著的优点。在这里我们对GRPGRC材料在建筑上应用的主要特点，作一简单的介绍。

工业化生产的可能性和成型工艺的灵活性。GRPGRC材料的原材料来源丰富。作为GRPGRC材料的主要原料之一——合成树脂，几乎完全可以由石油化工产品获得。而GRPGRC材料的原料，也是十分易得的，所以，工业化生产GRPGRC材料，是完全可能的，而且也应该迅速扩大。如图2所示，GRPGRC材料制品设计的灵活性强，成型方法多种多样，对于结构复杂的制品，可以容易地一次成型，而且制品的整体性好。由于重量轻，可以制造大型产品[2]。

GRPGRC材料的某些特性，如耐腐蚀性，透微波性，轻质高强等是传统的建筑材料所无法比拟的。如果发挥GRPGRC材料的这些特性，将GRPGRC材料应用于一些特种建筑物上，例如防腐蚀建筑、微波通讯建筑、大跨度轻型建筑等，那么不论就建筑物的使用效果看，还是从建筑物的造价看，都大大优于传统的建筑材料。我国目前优先研制特种建筑，是可行的。同时，通过对于特种建筑的研制，亦可为GRPGRC材料在建筑业中的推广使用，积累丰富的实践经验。

2 GRPGRC材料在不同国家中总体应用状况

GRPGRC材料在不同的国家具有不同的应用市场分布。根据各领域应用GRPGRC材料量的多少，列出了美国等几个国家及我国GRPGRC材料应用量最大的前三个领域。

美国也在大力发展GRPGRC制品，1989年的市场规模为0.9亿美元，美国在修建上使用的非承重外墙模板、永久性模板，累计已达300万时。GRPGRC材料产量增长十分迅速，它在建筑部门的应用，则占有较大的比例。1974年起，资本主义国家普遍受到石油危机的打击，影响了GRPGRC材料的发展，1976年以后，又有所好转。GRPGRC材料的原材料主要是GRPGRC材料和树脂两大类。从国外情况来看，GRPGRC材料用的GRPGRC材料主要是池窑拉制的粗纤维。

3 在建筑上应用GRPGRC材料应注意的问题

GRPGRC材料固然有很多突出的优点，但与传统建筑材料相比，总是有不少差异。何况任何材料总不能十全十美，总还存在某些缺点。所以在建筑上应用GRPGRC材料时，也应该考虑到这些问题。

3.1 材料弹性模量的一些变化

深化对“双保险”的技能道路的研讨，进步其理论和实习水平，国外在GRC的研讨和生产中，大多数走的是选用抗碱玻璃纤维增强一般硅酸盐水泥的道路。众所周知，一般硅酸盐水泥在水化过程中产生很多的Ca(OH)2，硬化体乳溶液之碱度较高，给抗碱玻璃纤维带来危害，严重影响着制品的耐久性。

采用波形、折板形的形式，双曲面结构、拱形结构一类的薄壳结构以及夹层结构等，以克服材料本身刚性差的缺点。避免不适当地沿用传统的结构形式，片面地从增加材料厚度的角度，来试图达到构件刚性的目的，以免使原材料的成本不合理地增加。一些传统的结构形式，对于GRPGRC材料来说，可能是不合理的。根据目前使用情况来看，只要在结构上设计得合理，完全可以由GRPGRC材料制品得到十分坚固的建筑物。另外，在构件的结构设计时，应该充分利用GRPGRC材料成型的整体性这一特点，以利于一次成型，从而增加构件的强度，提高劳动生产率，缩短施工时间等。

3.2 材料的结构设计

高性能GRPGRC幕墙板按结构形式不一样可分为单层板、带肋板和结构板三种。单层板由特殊装修层和GRPGRC结构层构成，板厚20 mm～30 mm。单层板的幅面较小，通常小于3 m2。其中，平板可按固定标准工业化生产，价格低廉。该商品选用石材背栓连接方式，易于推行运用(详见图3)。带肋板的幅面尺寸在6 m2以内(详见图4)。

同时，这种连接形式还是一种理想的柔性连接形式，它可通过“厂形钢筋的摆动有效地消除GRPGRC板面因温湿度变形产生的应力(见图5)。

3.3 燃烧性能及防火问题

当采用自熄性材料制成GRPGRC材料时，其灭火性能有所改善，也不会由于燃烧时产生有毒气体而增加其危险性。当然，最理想的是能像混凝土一样，不可燃烧，但目前还不可能做到。

GRPGRC材料的力学性能优良，对于某些工艺成型的产品，达到或超越一般钢材的水平；再加上GRPGRC材料比重仅为钢材的1/4，所以，GRPGRC材料制品的比强度更高，甚至优于A3钢。框架布局便是从布局上战胜混合布局的某些缺陷，但从材料上来说，仍然与现代建筑工业的要求不相适应。建筑材料的发展，对建筑技术和建筑结构形式的发展起着十分重要的作用，而建筑技术和新结构的进一步发展，又对建筑施工和建筑材料都提出了新的要求：建筑设计、施工要求标准化、装配化、机械化，建筑材料要求预制、轻质、高强、多功能。GRPGRC材料建材产品可在酸、碱、盐、溶剂等绝大多数的腐蚀环境中使用。这一特性是其他建材产品，特别是金属建材产品所无法实现的。

4 结语

GRPGRC材料具有一系列优异的性能，较传统的建筑材料优越得多。GRPGRC材料性能好，可以制成各种结构形式的预制件，也可以现场施工；重量轻而比强度高，可以在满足设计要求的情况下，大大减轻建筑物的自重；具有独特的耐化学腐蚀作用，适应化工部门的特殊要求；可以制成各种标准制件，在建筑施工过程中，直接装配组合，大大提高施工速度；具有独特的透光性，可以同时作为采光材料使用，可以采用各种方法，制成装饰性材料。

[1] 薛甫友，崔朝栋，兰淑青.对GRPGRC材料在工程开发利用中的建议[J].建筑技术，2012,2(1):9-10.

[2] 侯君伟.我国GRPGRC材料技术的发展[J].建筑技术，2012,3(8):568-570.

[3] 李一平，薛 红.浅析GRPGRC材料规范使用的要点[J].四川建筑，2011,1(4):58-59.

[4] 糜嘉平.国内外GRPGRC材料在工程应用中的发展概况[Z].2011.

[5] 朱航征.几种国外新型GRPGRC材料的开发与应用[J].建筑技术开发，2011,8(11):56-59.

Application of GRPGRC material in building design

LIU Wei-han WANG Run-sheng

(CollegeofBuilding,QingdaoUniversityofTechnology,Qingdao266033,China)

The thesis briefly introduces the performance and classification of GRPGRC material. Combining with the application scope of GRPGRC material in building, it analyzes its application conditions in construction field of different countries, and summarizes matters needing attention in GRPGRC material application in building, which has provided some guidance for its wide application.

GRPGRC material, building, application, structure

1009-6825(2014)22-0117-02

2014-05-16

刘维翰(1989- )，男，在读硕士； 王润生(1965- )，男，教授

TU502

A