Стекловолоконный бетон ( GFRC ) — это тип армированного фиброй бетона . Продукт также известен как армированный стекловолокном бетон или GRC в британском английском . [1] Стекловолоконные бетоны в основном используются в наружных фасадных панелях зданий и в качестве архитектурного сборного бетона. Несколько похожими материалами являются фиброцементный сайдинг и цементные плиты .
Керамика GRC (стеклобетон, армированный стекловолокном) состоит из высокопрочного, щелочестойкого стекловолокна, встроенного в бетонную и керамическую матрицу. [1] В этой форме и волокна, и матрица сохраняют свою физическую и химическую идентичность, предлагая при этом синергетическую комбинацию свойств, которая не может быть достигнута ни одним из компонентов, действующих по отдельности. В целом, волокна являются основными несущими нагрузку элементами, в то время как окружающая матрица удерживает их в желаемых местах и ориентации, выступая в качестве среды передачи нагрузки между волокнами и защищая их от повреждения окружающей средой . Волокна обеспечивают армирование матрицы и другие полезные функции в композитных материалах, армированных волокнами. Стеклянные волокна могут быть включены в матрицу либо в виде непрерывных, либо прерывистых (рубленых) отрезков.
Прочность исходного типа стекловолокна была низкой, поскольку щелочность цемента реагирует с его кремнием. В 1970-х годах щелочестойкие стекловолокна были выпущены на рынок. [2] Щелочестойкость достигается путем добавления циркония в стекло. Чем выше содержание циркония, тем лучше устойчивость к щелочному воздействию. Стекловолокно AR должно иметь содержание циркония более 16%, чтобы соответствовать международно признанным спецификациям (EN, ASTM, PCI, GRCA и т. д.).
Широко используемым применением фибробетона является структурный ламинат , получаемый путем склеивания и объединения тонких слоев волокон и матрицы в желаемую толщину. Ориентация волокон в каждом слое, а также последовательность укладки различных слоев могут контролироваться для создания широкого спектра физических и механических свойств композитного ламината. GFRC, отлитый без стального каркаса, обычно используется для чисто декоративных целей, таких как оконные наличники, декоративные колонны, внешние фризы или стеновые панели, имитирующие известняк .
При проектировании панелей из стекловолокна используются знания его основных свойств при растяжении , сжатии, изгибе и сдвиге, а также оценки поведения при вторичных нагрузочных эффектах, таких как ползучесть, тепловая реакция и перемещение влаги.
Существует ряд различий между конструкционным металлом и армированным волокном композитом. Например, металлы в целом демонстрируют текучесть и пластическую деформацию , тогда как большинство армированных волокном композитов эластичны по своим характеристикам растяжения-напряжения. Однако разная природа этих материалов обеспечивает механизмы для поглощения высокой энергии в микроскопическом масштабе, сопоставимом с процессом текучести. В зависимости от типа и тяжести внешних нагрузок композитный ламинат может демонстрировать постепенное ухудшение свойств, но обычно не выходит из строя катастрофическим образом. Механизмы развития и роста повреждений в металлической и композитной структуре также весьма различны. Другими важными характеристиками многих армированных волокном композитов являются их некорродирующее поведение , высокая демпфирующая способность и низкие коэффициенты теплового расширения.
Стеклофибробетонные архитектурные панели имеют общий вид сборных бетонных панелей, но отличаются несколькими существенными характеристиками. Например, панели GFRC в среднем весят значительно меньше сборных бетонных панелей из-за их уменьшенной толщины. Их небольшой вес снижает нагрузки, накладываемые на структурные элементы здания, делая строительство каркаса здания более экономичным.
Сэндвич-панель представляет собой композит из трех или более материалов, соединенных вместе для формирования структурной панели. Она использует прочность на сдвиг материала сердцевины низкой плотности и высокую прочность на сжатие и растяжение облицовки из GFRC для получения высокого соотношения прочности к весу.
._01..JPG/1280px-Biblioteca_-_Public_Library-_Lope_de_Vega_(Tres_Cantos)._01..JPG)
Теорию сэндвич-панелей и функции отдельных компонентов можно описать, проведя аналогию с двутавровой балкой . Сердечник в сэндвич-панели сравним со стенкой двутавровой балки, которая поддерживает полки и позволяет им действовать как единое целое. Стенка двутавровой балки и сердечник сэндвич-панелей несут касательные напряжения балки. Сердечник в сэндвич-панели отличается от стенки двутавровой балки тем, что он обеспечивает непрерывную поддержку облицовок , позволяя облицовкам работать до или выше их предела текучести без обжима или выпучивания. Очевидно, что связи между сердечником и облицовками должны быть способны передавать сдвиговые нагрузки между этими двумя компонентами, таким образом делая всю конструкцию единым целым.
Несущая способность сэндвич-панели может быть значительно увеличена за счет внедрения легкого стального каркаса . Легкий стальной каркас похож на обычный стальной каркас для стен, за исключением того, что каркас заключен в бетонное изделие. Здесь стороны стального каркаса покрыты двумя или более слоями GFRC, в зависимости от типа и величины внешних нагрузок. Прочный и жесткий GFRC обеспечивает полную боковую поддержку с обеих сторон стоек, предотвращая их скручивание и боковое выгибание. Полученная панель легкая по сравнению с традиционно армированным бетоном, но при этом прочная и долговечная и с ней легко обращаться.
Свойства материала GFRC
Типичные прочностные характеристики стеклофибробетона
GFRC невероятно универсален и имеет множество вариантов использования благодаря своей прочности, весу и дизайну. Наиболее распространенное место, где вы увидите этот материал, — это строительная отрасль. [ требуется ссылка ] Он используется в очень сложных случаях, таких как архитектурная облицовка, которая висит на несколько этажей над тротуарами [3] или даже больше для эстетики, например, для предметов мебели для интерьера, таких как журнальные столики GFRC, GRC Jali, фасадные экраны. [4] Бетон, армированный стекловолокном, не только снижает стоимость бетона, но и повышает его прочность. [5]
Бетонные журнальные столики в моде. Их современный вид может быть минималистским шиком или даже скульптурным. У них могут быть элегантно вырезанные деревянные ножки или более массивные на вид кубы или цилиндры. Они могут иметь классическую форму журнального столика или что-то необычное. Их можно настроить под любой размер и форму, поэтому они идеально подойдут для гостиной любого размера и стиля.
6. Экран GFRC (GRC Jali) Азиатский GRC. Пересмотрено 12 февраля 2024 г. «Техническая спецификация GFRC, Свойства материалов GRC, Типичные прочностные свойства GRC и области применения».