含有改良配方和玻璃纤维网格布的GRC的耐久性研究

    车延飞和K Pilakoutas．英国谢菲尔德大学

摘要：众所周知．  GRC的强度和延展性随着时间会避渐降低。早在80年代早期

Litherland等人针对当时生产GRC使用的材料，研究了加速老化和自然老化之间相

互关系，提出了一个实验性的模型。现代GRC的基料经常会用火山灰材料和聚合物

改性，作为增强材料的纤维也出现了网格布和毡片等新形式。对其中一些新材料的

老化性能数据所知极为有限。目前尚不清楚从老的GRC配方得出的老化因子是否适

用于这些新材料。文中给出了根据VCAS火山灰材料和聚合物改良后的配方生产的GRC

及用玻璃纤维网格布增强的GRC的热水加速老化试验结果，并与目前所用的老化模

型做了对比。一个通过研究纤维增强塑料增强混凝土得出的老化模型经改进后被应

用到GRC上。通过各种老化条件修正后，从加速老化试验得出的数据可与自然气候

条件老化数据相关联，从而可用来预测GRC的使用寿命。

关键词：GRC．VCAS火山灰材料，丙烯酸聚合物，玻璃纤维网格布，LOP，MOR，STF，

耐久性模型，加速，保持力

1．介绍

    已经发现早期用普通波特兰水泥(OPC)和第一代玻璃纤维做成的GRC随时间强

度会逐渐降低，特别是暴露在高温潮湿的环境中时(Majumdar and Laws，1991)。

GRC的极限抗弯强度(OR)和破坏应变逐渐降低到一个稳定的水平，MOR跟GRC的

弹性抗弯强度(LOP)变得极为接近，LOP本身由于水泥持续水化的原因而有所增大

（圉1）。出于安全性，设计阶段需要考虑到这种强度损失。很多研览者通过不同方法

试图提高GRC的抗老化性能《Bentur and Mindess 1990；Bijen 1993；Hayashi et

al. 1993; Purnel『et al. 1999; Cheng et al. 2003; Cui et al. 2008)。这些

方法大致可归为两类：1）改变玻璃纤维的化学组成或表面处理：2）改良基材。

    相关报告显示，通过基材改性能够提高GRC耐久性的原材料有硫铝酸钙水泥(Cui

et al. 2008)．偏高岭土(Thiery et al. 1991；Zhu and Bartos 1997)，硅灰

(Marikunte et al. 1997)和丙烯酸聚合物(Ball and Wackers 1995)。在原材料方

面的最新进展是一种由无碱玻璃纤维磨细后生成的火山灰材料VCAS和玻璃纤维网格

布等。

    图1．长期抗弯强度走向

    引进一种新材料应该对该材料在工作状态下的长期强度保持力的知识有所了

解。得到这种数据的理想方法是把试件放在实际工作条件中直到其设计年限．这往

往需要延续几十年。因此有必要开发一些加速老化方法，使其具有预测长期强度的

能力。

    Litherland等人在1981年针对当时制作的GRC提出了一个实验性的模型。这一

模型给出了热水加速老化和自然老化的关系。模型以加速老化因子体现，比如．50。C

老化84天或60。C老化40天被认为等同于在中欧自然环境中老化30年(Gartshore

et al.  1991; Gartshore et al.  1998; Glinicki  1998).

    模型提出时很多现在用的材料还没有出现，而此不确定从老的GRC配方中得出

的老化因子是否适合于新材料。所以有必要加以验证甚至有可能需要开发新的模型。

新材料中，本文重点研究VCAS火山灰材料、丙烯酸聚合物和玻璃纤维同格布。

2．原材料和试件

2.1 VCAS火山灰材料

    用手工喷射法生产了三块1 2×1 2m的GRC平板，三块板用的材料配比分别是：

Mix 0：标准GRC配比（砂：水泥：水=1：1：0.32，水泥重量1X的减水剂．

5%的玻璃纤维】：

    Mix V：与Mix 0类似，但是用VCAS火山灰材料替代了25X的OPC：

    Mix P：与Mix V类似，但是加了水泥和VCAS总重量的10%的丙烯酸聚合物。

经过28天养护后，根据欧标(EN1170-5，1998)把每一块板切割成64块试件(图

2)。其中8块用作对比试件，其它56块放置在60。C热水中。在不同老化时期根

据上述标准做了抗弯试验。