PC-GRC板在室外真實環(huán)境下收縮性能試驗研究

張晶晶 （安徽建筑大學土木工程學院，安徽 合肥 230601）

0 前言

PC板，俗稱預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，是以預制混凝土構(gòu)件為主要構(gòu)件，經(jīng)過裝配的組裝，連接和固定，然后優(yōu)化配合比后的現(xiàn)澆而形成的新型混凝土結(jié)構(gòu)，近年來，玻璃纖維增強混凝土（Glass Reinforced Concrete）隨著國內(nèi)建筑市場的發(fā)展，獲得了較好的發(fā)展機會，有著良好的前景。但是作為永久性的模板,GRC板在使用的過程中,一直處于建筑物外側(cè),與外界的環(huán)境完全直接接觸,因此干縮性能的好壞，會直接影響板的耐久性[1-3]。各種收縮會直接影響到GRC板的耐久性、實用性以及美觀性。高鳴在文中提到GRC材料由于本身具有壁薄、質(zhì)輕、造型多樣、綠色、節(jié)能等特點被廣泛用于建筑行業(yè)[4]。付軍也曾提到GRC代替了傳統(tǒng)材料，對經(jīng)濟效益和社會影響度有了很大的提高，但在應用的過程之中，出現(xiàn)一些弊端，最大的弊端是板的開裂的問題[5]。張子輝有提到過預制裝配式板比傳統(tǒng)的板在很多方面都有很大的優(yōu)勢[6]。匡花成提到在實際工程中，導致板產(chǎn)生應力變化的因素有很多，其中主要有材料的收縮、外界環(huán)境的變化、外界溫度的變化、結(jié)構(gòu)的不合理等[7]。陳笑彭文中提到造成裂縫的原因有很多，造成開裂的主要因素是溫度變化原因和材料的收縮原因[8]。由于收縮從而造成開裂破壞，在實際建筑項目中，很多的事故是由裂縫引起的，裂縫不僅會降低建筑的實用性和美觀，甚至會對整體造成破壞，進而對建筑的安全產(chǎn)生影響。現(xiàn)在越來越多的學者關(guān)注GRC的開裂問題。針對GRC的開裂問題，對此開展了一些研究。所以本文詳細探究了優(yōu)化一種新型的GRC，并分析兩種不同的連接方式的收縮性能。

本文在十三五國家重點研發(fā)計劃子課題“新型裝飾材料與復合保溫外墻板一體化生產(chǎn)及安裝關(guān)鍵技術(shù)研究”的背景下，對新型PC-GRC板開展研究，而本文研究的重點是一種新型的具有自流平和抗裂效果的GRC，分析室外真實環(huán)境下PC-GRC板收縮走向，及是否會產(chǎn)生裂縫，然后尋求最優(yōu)的施工工藝。

本文通過試驗研究了在GRC材料用量相同的條件下，采用了裸結(jié)和拉毛的方式在實際環(huán)境下對收縮性能的影響。

1 試驗材料與設備

1.1 實驗材料

本文實驗所用的GRC為自流平乳白色狀態(tài)，其主要的成分為白水泥、白石英砂、耐堿性玻璃纖維、偏高嶺土、磨細粉煤灰、PCA-Ⅰ聚羧酸高性能減水劑、通用型可再分散乳膠粉、低堿膨脹劑、鈦白粉等材料。然后按照一定的配合比通過預混工藝澆筑而成。為了達到實驗目的，所有混凝土為C30，均為中建國際安徽海龍所生產(chǎn)，兩塊板的混凝土均為60mm,混凝土上的GRC分別為15mm。

1.2 實驗設備

為了實驗的順利進行，該實驗主要采用的實驗儀器，見圖1，實驗開始階段需要將白水泥、白石英砂、耐堿性玻璃纖維、偏高嶺土、磨細粉煤灰等原料按比例進行稱重，稱重后放入攪拌機攪拌。

圖1 HJW-60型單臥軸實驗室攪拌機

2 實驗依據(jù)

PC-GRC板組成材料強度和彈性模量測定根據(jù)規(guī)范《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081-2002）規(guī)定。

3 實驗方法

實驗前需要白水泥、白石英砂、耐堿性玻璃纖維、偏高嶺土、磨細粉煤灰等原料按比例進行稱重，稱重后放入攪拌機攪拌。

3.1 澆筑

澆筑GRC成品25kg。

3.2 拌和順序與攪拌時間

先將白水泥、膠粉、膨脹劑等加上纖維稱重后，倒入干凈的攪拌機，為了使材料更好的配比，先在不加水的情況下干攪拌2～3min，然后加入摻有減水劑的水，再繼續(xù)攪拌8～9min，最后加砂再攪拌8～9min。

3.3 實驗過程

本實驗進行了兩種厚度相同和兩種不同接觸面的兩塊板，實驗具體情況為，所有混凝土為C30，均為中建國際安徽海龍所生產(chǎn)，兩塊板的混凝土均為60mm,混凝土上的材料GRC均為15mm。木質(zhì)板的尺寸為 1000×1000×（60+15）mm，用筆測量好 PC 的高度和GRC層的高度。

在實驗之前應先實驗前清理木質(zhì)板表面的雜物，GRC的實驗過程如下。清理木質(zhì)板表面的雜物，并刷脫模油，如圖2所示。澆筑后振搗C30混凝土，并對表面進行處理，例如拉毛，如果需要拉毛，在混凝土澆筑振搗抹平之后，進行拉毛如圖3。再將放入埋入式應變計如圖4所示，使其在中心的位置處。然后澆筑GRC，GRC是由其他原材料配比完成后并進行攪拌，澆筑在已經(jīng)初凝的混凝土上面，在兩塊板上分別澆筑15mm的GRC，并用滾筒刷依次滾動，目的是去除表面的氣泡及其他原因造成的不平整，然后并進行抹平。放入表面式應變計如圖3所示，首先將應變計放置在模板的中心位置制作埋入部分用塑料薄膜包裹好，防止應變計下沉以及與GRC直接接觸，影響測量結(jié)果。接著養(yǎng)護，在實際工程中，通常在澆筑完成的混凝土表面覆蓋薄膜或者噴灑保護劑等措施減少水份蒸發(fā)以降低混凝土的塑性收縮作用[9]。將線路和DH3818Y靜態(tài)應變測試儀連接，并進行調(diào)試至成功。

然后檢測記錄數(shù)據(jù)。由于該實驗在室外進行數(shù)據(jù)變化較大，每天早、中、晚可測量三次數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)根據(jù)應變計顯示記錄，并取平均值。還要記錄每天的溫度和濕度。

圖2 澆筑混凝土

圖3 澆筑GRC并拉毛

埋入式應變計性能技術(shù)表 表1

圖4 埋入式應變計

圖5 電阻式表面應變計

表面應變計性能技術(shù)表 表2

4 實驗結(jié)果

將2組實驗完全靜置在室外，記錄數(shù)據(jù)進行整理和分析。

根據(jù)實驗結(jié)果以及對數(shù)據(jù)的分析和處理，繪制如下圖6隨著時間變化對收縮的影響。而且采用的工藝不同對PC-GRC板有很大的影響，橫坐標為天數(shù)，縱坐標為實測應變。結(jié)果表明實驗數(shù)據(jù)和趨勢發(fā)展圖對比拉毛的PC-GRC板和裸接的PC-GRC板發(fā)現(xiàn)，裸接PC-GRC板收縮小于拉毛處理過的PC-GRC板的收縮。拉毛的工藝更好。

圖6 PC-GRC板拉毛和裸結(jié)的對比

根據(jù)實驗結(jié)果以及對數(shù)據(jù)的分析和處理，繪制如下圖7和圖8隨著時間變化溫度和濕度對收縮的影響。橫坐標為天數(shù)，縱坐標為實測應變。

實驗結(jié)果表明，隨著溫度的增加，拉毛的收縮會減小;當溫度在35℃～40℃時，實測應變最大。當溫度在5℃～10℃時，實測應變最小。所以實測應變在一個范圍內(nèi)。

圖7 溫度對PC-GRC板的影響

隨著濕度的增加，拉毛的收縮會增加；當濕度在70%RH～80%RH時，實測應變最大。當溫度在70%RH～80%RH時，實測應變最小。所以實測應變在一個范圍內(nèi)。

圖8 濕度對PC-GRC板的影響