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        GRC噴漿法生產工藝簡介

        时间:2020-11-03     【原创】

        GRC或稱GFRC是英文Glass Fibre Reinforced Cement(Concrete)的縮寫,中文名為玻璃纖維加強水泥(混凝土)制品。GRC作為一種裝飾性材料,從上世紀70年代初期首先在美國開始應用,到如今在裝飾性工程建設中越來越占有重要地位,被廣泛應用于建筑外墻裝飾、室內裝飾、園林景觀及仿真工藝等諸多方面。 

          目前,國內GRC行業正在蓬勃發展,許多廠家相繼建立,筆者通過在不同GRC生產廠家的參觀學習中了解到國內許多生產廠家在GRC的生產設備、測試設備以及材料選用的諸多方面都存在不足,因此本文對GRC生產工藝中應用最廣泛的噴漿法工藝在材料選用、設備以及生產過程等方面做一些經驗探討。 


        1材料選用
          GRC產品的材料包括水泥、砂、玻璃纖維、水、顏料以及各種外加劑。 

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          1.1水泥
          水泥的選用沒有什么特別,凡符合國家標準GB-175的普通硅酸鹽水泥以及建材行業標準JC-714的快硬硫鋁酸鹽水泥都可以使用。值得一提的是,根據國內GRC制品行業標準JC-T940-2004中4.2條的要求,在使用硅酸鹽水泥時,必須摻入能吸收Ca(OH)2的消堿性材料或摻入丙烯酸乳液,但國際GRC協會的行業標準對此卻沒有明確要求。如果做有顏色的GRC產品,那么要選用白色水泥,選用的白色水泥性能要比較穩定,以免生產的產品出現色差。 

          1.2砂
          砂的選用有嚴格規定,具體可參考JC-T940-2004中4.3條的規定。相對于國際GRC協會的行業標準來說,JC-T940-2004標準中對砂的含水量、硅石成分含量以及燒失量沒有明確要求。對生產白色或需加顏料的GRC產品,則需用白色石英砂代替普通砂。
          1.3玻璃纖維
          玻璃纖維是GRC產品的主要組成成分,它在GRC產品中的含量占GRC質量的4%—5%,是整個產品強度構成的核心成分,因此,它的好壞是關系到GRC產品耐久性的關鍵。玻璃纖維要維持自身的強度長期不變,其抗堿性能十分重要。早期的GRC產品不能得到廣泛推廣就是因為玻璃纖維的抗堿性能達不到標準,導致玻璃纖維在水泥產品中逐步變脆從而使產品失去強度。玻璃纖維抗堿性能的好壞直接體現是其二氧化鋯(ZrO2)的含量,二氧化鋯(ZrO2)含量越高,其抗堿性能也就越好。
          目前國內行業規范JC-T940-2004中對使用硅酸鹽水泥的GRC產品,要求其玻璃纖維中二氧化鋯(ZrO2)的含量不小于16%,這個要求其實并不高,相比國際GRC協會規范最低19%的含量來說低了3個百分點。之所以這樣,我想是因為考慮到目前國內玻璃纖維生產水平的狀況而定的,這也就不難解釋為什么國內規范中要求在使用硅酸鹽水泥時,必須摻入能吸收Ca(OH)2的消堿性材料這樣的規定了。綜上所述,GRC廠家如果要生產品質好的GRC產品,在選擇玻璃纖維時要求生產廠家提供其二氧化鋯(ZrO2)的含量證明是很有必要的。


          上圖所示是玻璃纖維的二氧化鋯(ZrO2)含量與其質量損失的關系。

            1.4水
          水的選用一般用同攪拌混凝土相同標準的水即可,通常用的就是自來水。
          1.5顏料
          顏料是決定有色GRC產品外觀顏色耐久性和穩定性的關鍵,其選用也相當重要。根據我們的經驗,選用氧化鐵顏料是比較好的,因為氧化顏料具有以下優異的物理和化學性能。
          1)耐堿:氧化鐵顏料在水泥、石灰等建筑材料中都非常穩定,并對水泥制品的風化不起作用,也不影響其強度。
          2)耐酸:對一般弱酸、稀酸具有一定的穩定性。GRC產品表面處理時經常會用到稀鹽酸對表面進行酸面處理,以達到某種要求的效果,因此,氧化鐵顏料的耐酸性能很有效的滿足了GRC產品表面酸處理是對顏色造成的不利影響。
          3)耐光耐候:氧化鐵顏料具有極佳的耐光耐候性能。GRC產品大多是用于外墻裝飾,因此此性能保證了GRC產品外觀顏色的耐久性。
          1.6外加劑
          GRC產品的外加劑有許多中,作用不一。有改善施工性能、有增加產品早期強度、有降低水泥堿性等等,生產時根據需要選用,并無定式。但值得注意的是,如果GRC產品中有鋼筋或其它用于固定產品的預埋鍍鋅鐵件,則應注意不要使用含氯化鈣成分的外加劑,以免加速預埋件的腐蝕。
        2.設備選用
          GRC噴漿法生產工藝中的生產設備相對來說比較簡單,主要包括:噴漿機、攪拌機、電子稱、彈簧狀滾筒和手持泥鏟等,其它輔助設備包括空氣壓縮機、外加劑定量儀等。其主要設備工作關系如圖2所示。

          2.1噴漿機
          噴漿機是GRC生產的最主要設備,主要由料斗、控制配電箱、導臂和噴槍組成,其中又屬噴槍最為主要和復雜,它是決定一臺噴漿機好壞的關鍵,噴漿主機也是相當主要的因素。因此,如何選用噴漿機主要就是如何選用噴槍和噴漿主機。噴漿機和噴槍如圖3和圖4所示。 

            2.2攪拌機
          攪拌機宜選用高剪攪拌設備,因為高剪攪拌能在較短的時間內使物料得到充分混合,從而縮短攪拌時間,提高工作效率。
          2.3電子稱
          電子稱的選用沒有特別要求,準備兩臺即可。一臺最小稱量50kg,精度±50g,用于稱量攪拌料;另一臺最小稱量500g,精度±1g,用于袋試驗石稱量玻璃纖維。
          2.4彈簧狀滾筒
          噴漿法施工的GRC產品不同于混凝土產品,不能振搗只能壓實。彈簧狀滾筒是GRC產品的壓實工具,有不同大小,用于不同場合。
          2.5其它工具
          手持泥產工具用于將多余GRC漿料從產品中移除或在需要加厚的實心部位填料等。至于其它輔助設備就不在此一一舉明。
        3.生產過程
          GRC產品的生產過程可分為以下幾個步驟:①配比設計→②模具準備→③設備檢查及工具準備→④噴料攪拌→⑤噴漿機校準→⑥噴漿生產→⑦脫模、養護等幾個步驟。各步驟環環相扣,互為依托,缺一不可。
          3.1配比設計
          GRC的配比設計是GRC生產的先決條件,可依照產品設計強度要求按規范JC-T940-2004中所推薦的配合比進行調試,也可參照國際GRC協會規范中推薦的配合比進行,兩者的差別很小,只是國際GRC協會的配比設計中以GRC產品的抗彎極限強度大小分成了三個等級。表1和表2是國際GRC協會所推薦的配合比設計,僅供參考。

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          其中“P”表示在GRC的配合比中加入丙烯酸乳合劑。
          3.2模具準備
          GRC的生產模具形式各異,根據產品的數量多少、形狀復雜程度、表面要求效果以及生產成本等可以使用木模、鋼模,GRC模、玻璃鋼模和硅膠模等,最主要是模具要滿足尺寸正確、精度符合要求、結構牢固。
          3.3設備和模具檢查及工具準備

        生產前的設備及模具檢查和工具準備是必不可少的工序,有如下幾點需注意:1)噴槍內削環上的刀片是否安裝到位,正確的設置如圖7所示。如果安裝不好,容易導致刀片破損,從而使機器停機,生產中斷。2)空氣壓縮機的氣壓是否維持在噴漿機要求的范圍內。不同廠家的設備可能要求的氣壓會略有區別,通常范圍是0.15-0.21Mpa,過大或過小都容易導致機器故障。3)模具表面是否干凈,脫模劑是否涂刷均勻。模具尺寸是否真確,各預埋件位置是否正確。4)各種工具如滾筒、泥鏟等是否干凈。5)噴漿機各種備用的配件是否有準備。6)各種試驗用的工具是否準備在現場。

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          3.4噴料水泥砂漿的攪拌
          按照確定的配合比進行噴料水泥砂漿的攪拌工作前,應事先測定砂的含水率,在稱重時應減去這部分的水。具體操作時,可以先做一稱量速查表,公式為:X=Xs*(1-A%),W=Ws-X*A%。其中Xs為含水率為0時的砂稱重,A%為含水率,Ws為砂含水率為0時所對應的水稱重。Xs的取值則應根據配合比設計中的每批次的攪拌用量來作標準。 

          要得到充分攪拌沒有結塊的水泥砂漿,除了使用高剪攪拌設備外,攪拌的順序也有關系。正確的攪拌過程如圖8所示。

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            3.5噴漿前噴漿機的校準
          玻璃纖維在GRC產品中的含量占GRC漿料重量的4%-5%,如何使噴漿機噴出的水泥砂漿的量和玻璃纖維噴出量維持在這一水平,需要對噴漿機進行校準,校準的方法則是袋試驗和桶試驗。袋試驗的步驟如圖11所示,桶試驗的步驟如圖12所示。

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            1)稱一空袋重量(W克)
          2)用噴漿機對空袋噴纖維15秒
          3)稱袋和纖維的重量(G克)
          4)纖維的噴出量為:(G-W)x4g/min
          5)調節氣壓,直到噴出纖維的重量達到要求
          1)稱一空桶重量(W千克)
          2)用噴漿機對空桶噴水泥砂漿30秒
          3)稱桶和水泥砂漿的重量(S千克)
          4)水泥砂漿的噴出量為:(S-W)x2kg/min
          5)調節氣壓,直到噴出水泥砂漿的重量達到要
          試驗所得纖維與水泥砂漿的結果可以查速查表,也可以用公式:S=G*(1-a)/a;其中S為去桶重的水泥砂漿重量,單位克;G為去袋重的玻璃纖維重量,單位克;a為配比設計中要求的纖維含量。計算結果如在要求范圍內則完成校準工作。

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           3.6噴漿生產
          噴漿生產是主要的生產環節,除了工人的操作經驗及技能外,有以下技術要點需要作一闡述:
          1)GRC表面的面層厚度。生產GRC產品時,為了防止玻璃纖維外露以及節約生產有色GRC的成本,需在模板表面先噴一層無玻璃纖維的薄漿(有色GRC中只有此層加顏料),此層薄漿的厚度要嚴格控制,灰水泥砂漿控制在1mm左右,有色水泥砂漿控制在2mm左右,過后則會導致產品表面出現龜裂。
          2)每層噴漿厚度及噴漿方向。噴GRC時,每層的噴漿厚度應在3-4mm左右,每層噴完后應壓實。噴漿方向應分層呈S形交錯進行,如圖13所示。另外,兩條噴帶之間應有噴帶寬度50%的搭接寬度,如圖14所示。

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        3)噴漿高度及噴漿順序。噴漿機的噴槍口應垂直模板面,高度在300—400mm左右,順序為先噴邊角再噴大面,先噴低端再噴高端。如圖15所示。 

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          4)壓實操作的要點:①GRC分層壓實時,遇到有側板處的陰腳位,滾筒應避免擾動邊板處已噴好的GRC材料,壓實時留一定的間隙,如圖16所示。②對陰角位的壓實,不能使用滾筒,而應使用角鐵工具或毛刷。如圖17所示。③對陽角處的壓實,如豎直邊沒有模板,則應用泥鏟壓住豎直邊材料后在用滾筒壓實,如圖18所示。



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          3.7脫模、養護
          生產后的GRC產品在脫模前為了防止水分過快蒸發,應在其生產后立即用塑料薄膜覆蓋產品,待到產品達到抗折強度2Mpa后,則方可脫模起吊。脫模后的產品要求在95%的濕度環境下連續養護7天。
          4.結束語
          GRC產品的應用在國內正在逐步推廣,其作為預制行業中的一員也正在顯現它的價值。以上結合公司工程師多年從事預制行業的工作經驗以及售后服務人員和客戶提供相關經驗,對GRC噴漿法的生產工藝作了一個簡明的闡述,希望能對從事此行業的客戶朋友作一拋磚引玉的作用。




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