尹素潔（上海建科工程咨詢有限公司， 上海 200032）

1 GRC 幕墻工程概況

廣西壯族自治區(qū)柳州市柳東新區(qū)文化廣場項目（以下簡稱“本項目”）玻璃纖維增強混凝土（Glass fiber Reinforced Concrete，GRC）幕墻包含外傾、垂直以及內(nèi)傾三種形式，其中以內(nèi)傾面為主，內(nèi)傾 GRC 幕墻與內(nèi)傾玻璃幕墻成條帶狀間隔分布，造型復(fù)雜。GRC 幕墻主龍骨采用 100 mm×200 mm×10 mm 鋼方通，次龍骨采用 50 mm×70 mm×2 mm 鋼方通； GRC 板塊厚度為15 mm，GRC 板面層噴涂氟碳漆罩面，并在氟碳漆表面噴涂光觸媒以達到自清潔效果；GRC 板塊與龍骨之間設(shè)置了100 mm 厚的保溫棉、1.5 mm 厚的鍍鋅鐵皮和 1.5 mm 厚的自粘防水卷材。

2 BIM 技術(shù)的應(yīng)用

對于造型復(fù)雜的幕墻工程，使用傳統(tǒng)的 CAD 軟件難以指導(dǎo)現(xiàn)場施工，需要借用 BIM 軟件對其建立三維模型、深化各個板塊及構(gòu)件，用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工及管理、解決幕墻工程與其他專業(yè)的碰撞問題等。BIM 技術(shù)在本項目中的應(yīng)用主要是深化設(shè)計和指導(dǎo)現(xiàn)場安裝兩個方面。

2.1 深化設(shè)計

（1）梳理圖紙中的碰撞問題。本工程幕墻造型復(fù)雜，各專業(yè)和系統(tǒng)間的交接和空間關(guān)系錯綜復(fù)雜，設(shè)計過程中存在錯漏碰撞的可能性較大。若將幕墻模型與建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)的模型整合到一起，則可快速檢查碰撞問題，導(dǎo)出相應(yīng)的圖紙與報告，會同相關(guān)單位共同協(xié)調(diào)處理，避免現(xiàn)場出現(xiàn)大量的整改工作。

（2）部分構(gòu)件加工圖實現(xiàn)自動出圖工作。按照1∶1的比例，運用 Rhino 和 Grasshopper 軟件搭建幕墻構(gòu)件的精細(xì)化模型，并且通過三維掃描與現(xiàn)場結(jié)構(gòu)相匹配，可直接進行施工；運用 Grasshopper 軟件進行模塊化編程，可快速導(dǎo)出面板、龍骨的加工數(shù)據(jù)和下單圖紙、構(gòu)件安裝定位圖紙，直接指導(dǎo)工廠生產(chǎn)和現(xiàn)場施工。

（3）列出加工圖，提高加工效率。通過表格形式羅列出外立面龍骨加工圖和牛腿加工圖，以提高加工效率。由于項目結(jié)構(gòu)呈不規(guī)則造型，幕墻與結(jié)構(gòu)連接牛腿尺寸各不相同，以表格形式輸出牛腿加工圖的數(shù)據(jù)，可大大提高加工效率，從而縮短工期、確保加工質(zhì)量。

（4）指導(dǎo)材料下單。在材料下單過程中，GRC 板全部從 BIM 模型中提取出圖進行加工，確保面材下單合格率達到 100%。龍骨及其他主要鋼構(gòu)件在模型中根據(jù)表皮放樣及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)比對，合理排布避讓，提前發(fā)現(xiàn)問題及時修正，確保構(gòu)件加工準(zhǔn)確率，避免出現(xiàn)二次切割。

2.2 指導(dǎo)現(xiàn)場安裝

（1）優(yōu)化放線方案。通過研究，結(jié)合項目特點和實際情況，多次轉(zhuǎn)換關(guān)鍵控制點，不僅方便了工人操作，還節(jié)約了大量的放線工作。

（2）坐標(biāo)點提取，指導(dǎo)現(xiàn)場安裝。在模型中提取龍骨和 GRC 板的坐標(biāo)點，用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工；對比分析模型數(shù)據(jù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)，調(diào)整坐標(biāo)點后再進行安裝，減少了軸線偏差，避免了錯縫等質(zhì)量缺陷。

（3）測量復(fù)核。運用三維激光掃描儀快速測量現(xiàn)場結(jié)構(gòu)施工尺寸，在 Rhino 軟件中實施剖切點云及逆向生成幾何圖形，快速復(fù)核現(xiàn)場施工偏差，形成相應(yīng)的校核報告并準(zhǔn)確還原現(xiàn)場實際尺寸，從而更好地指導(dǎo)現(xiàn)場開展施工作業(yè)。通過全站儀結(jié)合三維激光掃描儀對龍骨進行測量，對比分析實測數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù)，確保龍骨安裝精度，避免后期材料無法安裝。

（4）GRC 生產(chǎn)動態(tài)跟蹤。將幕墻模型導(dǎo)入 EBIM 平臺中，將模型量化的同時保留了幕墻構(gòu)件的幾何與非幾何信息（尺寸定位、配置等）。使用低配置電腦或手機 App 都可以查看模型，同時，基于二維碼技術(shù)的物料跟蹤可以快速追蹤材料的下單、加工、到場、安裝及驗收狀態(tài)，可更好地對現(xiàn)場材料進行部署，對安裝進度進行對比分析。

3 GRC 板生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制

3.1 GRC 板生產(chǎn)工藝控制

3.1.1 GRC 板生產(chǎn)流程

GRC 板生產(chǎn)流程為：模具制造→模具檢測→GRC 生產(chǎn)→脫模前靜養(yǎng)護→脫?！蚰伖狻苛蠂娡俊b運輸。

3.1.2 GRC 板生產(chǎn)

（1）配料。嚴(yán)格控制配料計量，誤差應(yīng)控制在±2%以內(nèi)；校正所用的材料計量器具，每次配料應(yīng)留有書面記錄。本項目設(shè)計對 GRC 原材成分要求（按重量分布）如下：40% 水泥、40% 硅砂、4.0%～5.5% 耐堿玻璃纖維、13% 水、1% 添加劑。設(shè)計配合比（已水泥為基準(zhǔn)），即水泥∶砂∶水∶外加劑∶纖維＝1∶1∶0.325∶0.025∶0.1～0.14；實際施工配合比，即白水泥∶砂∶水∶外加劑∶纖維＝1∶1∶0.36∶0.02∶0.13。本項目 GRC 水膠比為 0.36，砂膠比為 1.0，纖維占固體含量為 6.5%。

（2）面層。面層總厚度控制在 3 mm～4mm 之間，分兩次噴射，在第一次噴射初凝后再進行第二次噴射；噴射壓力為 0.8 MPa；噴射翻邊應(yīng)控制好時間，以免噴射過早導(dǎo)致面料坍塌、噴射過晚影響粘結(jié)性。

（3）結(jié)構(gòu)層。根據(jù)設(shè)計或規(guī)范所規(guī)定的配合比進行配料，控制誤差并做好記錄。攪拌時間以 105 s 為宜，不可遺漏攪拌桶底部和邊緣角落，若未攪拌均勻則繼續(xù)攪拌30 s，確保漿料完全攪拌開。結(jié)構(gòu)層分 2～3 次噴射，噴射前確保面層達到初凝狀態(tài)，保證輥壓時面層不被破壞；第一層噴射完成后安裝背附鋼架，背附鋼架就位后進行第二次噴射，錨筋部位應(yīng)按要求加厚；最后噴水泥砂漿收光。輥壓時應(yīng)將作用力垂直作用于結(jié)構(gòu)材料，并且對模具的每個部位都充分進行輥壓，輥壓次數(shù)應(yīng) ≥2 次，橫豎交叉進行輥壓；控制力度以確保結(jié)構(gòu)層之間無空洞、氣孔，不可破壞面層為宜。收光時應(yīng)控制背面平整光滑，無毛邊和毛刺。

3.2 GRC 板加工質(zhì)量控制

3.2.1 深化設(shè)計

（1）通過 BIM 模型對 GRC 幕墻板塊進行分隔，確定板塊尺寸。

（2）對板背附鋼架固定點和錨固點進行優(yōu)化。

（3）由于幕墻造型復(fù)雜，不同部位 GRC 板，其坐標(biāo)和曲率不一致，通過模型對板塊進行編號，可以提供精確的板塊坐標(biāo)。

3.2.2 模具質(zhì)量控制

（1）模具精度是影響板塊精度的最主要因素，在生產(chǎn)過程中使用全站儀進行定位放線，使用三維激光掃描儀對復(fù)雜板、異型板的模具進行復(fù)核，以確保模具尺寸的精度。

（2）模具應(yīng)有足夠的剛度和穩(wěn)定性，避免在噴射過程中因模具變形而導(dǎo)致 GRC 板變形；應(yīng)確保模具表面平整光滑和不吸水。

（3）在投入使用前應(yīng)對模具進行驗收，并涂刷隔離劑。

3.2.3 預(yù)埋件與背附鋼架

（1）每塊 GRC 板錨筋錨固間距和長度均應(yīng)一致。

（2）根據(jù)板塊大小對背附鋼架進行深化并經(jīng)原設(shè)計單位認(rèn)可，通過準(zhǔn)確驗算，確保在背附鋼架滿足安全性能的基礎(chǔ)上，盡量優(yōu)化以減少結(jié)構(gòu)負(fù)荷，因而 GRC 板塊背附鋼架不盡統(tǒng)一。

3.2.4 原材料質(zhì)量控制

（1）對背附鋼架鋼材和白水泥等原材料進行見證取樣送檢。

（2）把控源頭質(zhì)量，嚴(yán)格審查涉及玻璃纖維材料的相關(guān)資料，確保耐堿玻璃纖維滿足氧化鋯含量 ≥16% 的要求，以滿足其在高堿度水泥中仍保持高強度的特性。

3.2.5 脫模養(yǎng)護表面處理質(zhì)量控制

（1）GRC 漿料初凝后應(yīng)靜置養(yǎng)護，不含丙烯酸乳液的GRC 構(gòu)件應(yīng)采取保濕措施，養(yǎng)護溫度不宜低于 10℃。

（2）GRC 構(gòu)件應(yīng)達到設(shè)計強度的 50% 以上方可脫模，脫模時不應(yīng)采用局部應(yīng)力過于集中的方法。當(dāng)構(gòu)件特殊或尺寸太大無法進行人工脫模時，應(yīng)在構(gòu)件中埋入專用脫模套管或套環(huán)，借助起吊設(shè)備以及脫模輔助裝置進行操作。

（3）硅酸鹽水泥基 GRC 構(gòu)件脫模后養(yǎng)護時間不應(yīng)低于 7 d，鋁酸鹽水泥基 GRC 構(gòu)件脫模后養(yǎng)護時間不應(yīng)低于3 d。若低于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護溫度，則養(yǎng)護時間可適當(dāng)延長。

（4）GRC 板脫模養(yǎng)護結(jié)束后，對其表面進行打磨處理并噴涂底漆，對表面進行第一道保護。

3.2.6 驗收與檢驗

（1）外觀質(zhì)量。除了特殊表面裝飾效果要求以外，GRC 構(gòu)件不應(yīng)有嚴(yán)重缺陷，板邊緣應(yīng)整齊，外觀不應(yīng)有缺棱掉角（非明顯部位缺棱掉角允許修補）；側(cè)面防水縫部位不應(yīng)有孔洞，一般部位孔洞的直徑應(yīng) ≤5 mm，深度應(yīng)≤3 mm，每平方米 GRC 板上孔洞應(yīng) ≤3 處；對于一般缺陷，應(yīng)在廠內(nèi)修復(fù)后方能出廠。

（2）尺寸偏差。GRC 構(gòu)件尺寸允許偏差應(yīng)符合 JC/T 1057—2007《玻璃纖維增強水泥外墻板》的規(guī)定（見表1）。

表1 GRC 板尺寸偏差

（3）物理力學(xué)性能。GRC 板的物理性能參數(shù)指標(biāo)應(yīng)符合 JC/T 1057—2007《玻璃纖維增強水泥外墻板》的規(guī)定和設(shè)計要求（見表2）。

表2 GRC 結(jié)構(gòu)層物理力學(xué)性能指標(biāo)

3.2.7 搬運和堆放

（1）搬運 GRC 構(gòu)件時，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的形狀、尺寸和重心，采取合理的搬運措施，確保搬運次數(shù)最少。本項目采用特制鋼架進行板塊運輸，運輸過程中板塊受損率極小。

（2）搬運期間，構(gòu)件應(yīng)避免因受到震動、碰撞和擠壓而導(dǎo)致局部應(yīng)力集中。

（3）搬運過程中，應(yīng)采取必要措施確保人身安全和產(chǎn)品安全，對特殊產(chǎn)品應(yīng)采取專門的質(zhì)量安全措施。

（4）為避免 GRC 構(gòu)件產(chǎn)生變形、破損和開裂，應(yīng)根據(jù)其造型特點，按位置順序堆放。

（5）堆放場地應(yīng)平整和堅實，并且留有足夠的中轉(zhuǎn)空間和運輸通道。

（6）對于存放在成品區(qū)的 GRC 構(gòu)件，應(yīng)采取必要的包裝保護措施，避免淋雨或與土、油、侵蝕性氣體、焦油或煙霧直接接觸。

（7）遇到雨季和寒冷天氣，應(yīng)加強防雨和防雪措施。

4 GRC 幕墻安裝質(zhì)量控制

4.1 GRC 幕墻節(jié)點安裝工藝

4.1.1 安裝流程

本項目 GRC 幕墻系統(tǒng)在大面積施工前進行多次試裝之后，決定采用以下施工工藝流程：主龍骨放線定位→主龍骨安裝→次龍骨安裝→鍍鋅鐵皮覆蓋→防水卷材施工→U槽鋼件安裝→GRC 背附鋼架入槽→面板調(diào)節(jié)限位→面板安裝完成。

4.1.2 安裝輔助措施

本項目所用 GRC 板塊體積大、重量重，為保證板塊順利吊裝，需要在板塊背附鋼架上預(yù)留吊裝用支點。對于垂直板塊和外傾板塊，應(yīng)根據(jù)板塊大小，通過計算確定吊裝用支點預(yù)留孔的位置；吊裝用支點可直接在 GRC 板塊背附鋼架上預(yù)開 φ12 圓孔，在圓孔內(nèi)安裝定制吊環(huán)，采用尼龍吊帶吊裝。由于內(nèi)傾板塊和屋面板塊在吊裝過程中必須保持板面朝上，必須使用定制專用吊架來輔助完成安裝，根據(jù)板塊大小，計算確定板塊兩條長邊上兩個吊點位置，再用尼龍綁帶將吊點與吊架連接，通過轉(zhuǎn)換鋼架吊裝來完成板塊的安裝。

4.2 質(zhì)量控制要點

4.2.1 材料進場驗收要求

（1）檢查 GRC 構(gòu)件的產(chǎn)品合格證，鋼構(gòu)件、連接件的材質(zhì)證明及合格證，安裝密封膠合格證等文件資料。

（2）按規(guī)范要求對 GRC 構(gòu)件進行見證取樣送檢，同一項目、同一廠家的材料構(gòu)配件至少見證取樣送檢1次。

（3）密封膠應(yīng)滿足設(shè)計和規(guī)范要求，且要有密封膠與GRC材料的相容性復(fù)試檢測報告。

（4）對進場的 GRC 構(gòu)件進行外觀、包裝和尺寸抽查，抽查比例不應(yīng)小于件數(shù)或面積的 1%。

4.2.2 安裝準(zhǔn)備控制要點

（1）對結(jié)構(gòu)和墻體的尺寸、墻面平整度和標(biāo)高等進行測量并復(fù)核。

（2）檢查結(jié)構(gòu)與墻體是否存在蜂窩、孔洞、裂縫、夾層、凹凸和抹灰空鼓等缺陷。

（3）檢查門窗部位、保溫層和防水構(gòu)造等與構(gòu)件安裝部位有關(guān)的狀況。

（4）檢查水電通信進戶線管、落水管、預(yù)留孔洞和沉降縫伸縮縫等狀況。

4.2.3 安裝過程控制要點

（1）精度控制。安裝板塊時，必須嚴(yán)格按照 BIM 模型中提取的數(shù)據(jù)，對板塊的每一個安裝定位進行校準(zhǔn)。板塊背附鋼架安裝時，必須謹(jǐn)慎操作，防止過大擾動板塊，造成不可逆的變形，同時運用 BIM 模型導(dǎo)出的數(shù)據(jù)更加精細(xì)地進行多重校核。

（2）板拼縫控制。安裝基層龍骨、GRC 板塊時，必須嚴(yán)格按照 BIM 模型中提取的定位數(shù)據(jù)進行校準(zhǔn)，避免接縫部位出現(xiàn)高低差。階段性使用三維激光掃描儀測量 GRC 的安裝偏差，提前預(yù)判 GRC 板塊的形狀走勢，以免因累計誤差而破壞外立面造型。

（3）GRC 構(gòu)件就位后，待測量確定三維方向的位置和角度都在允許誤差范圍內(nèi)后，方可固定。

（4）每個 GRC 構(gòu)件都應(yīng)獨立與主體結(jié)構(gòu)或支承結(jié)構(gòu)連接，不得承受上部或鄰近 GRC 構(gòu)件的荷載。

4.2.4 安裝偏差控制要求

（1）建筑平面內(nèi)，GRC 構(gòu)件與建筑軸線的距離偏差應(yīng)≤12 mm。

（2）立面 3 m 高度 GRC 構(gòu)件立面垂直度偏差應(yīng) ≤5 mm；立面 15 m 高度 GRC 構(gòu)件立面垂直度偏差應(yīng) ≤10 mm；立面30 m 高度立面垂直度偏差應(yīng) ≤20 mm。

（3）單個 GRC 構(gòu)件頂部標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高偏差應(yīng)≤10 mm，相鄰構(gòu)件頂部標(biāo)高偏差應(yīng) ≤5 mm。

（4）當(dāng) GRC 構(gòu)件長度 ≤6 m 時，接縫寬度與設(shè)計寬度偏差應(yīng) ≤5 mm；GRC 構(gòu)件長度 ＞6 m 時，接縫寬度與設(shè)計寬度偏差應(yīng) ≤10 mm。

（5）相鄰 GRC 構(gòu)件面內(nèi)錯臺偏差應(yīng) ≤5 mm。

（6）與主體結(jié)構(gòu)相連接的連接件定位偏差應(yīng) ≤5 mm。

4.3 存在的問題及處理方法

4.3.1 板塊安裝過程中存在盲裝點

受節(jié)點做法和施工工藝的限制，GRC 板與防水層間僅有 10 cm～15 cm 的空隙，在板塊安裝過程中存在兩個盲裝點，作業(yè)人員無法對相鄰板塊拼接部位進行加固，在施工過程中必須確保盲裝點背附鋼架置于 U 槽內(nèi)。

4.3.2 GRC 板安裝拼縫高低差

由于存在盲裝點，在板塊安裝時調(diào)節(jié)困難，板塊拼縫和平整度控制難度大，每塊板安裝時均依賴全站儀進行坐標(biāo)點控制。由此可見，只有精確控制坐標(biāo)點，才能確保板塊安裝達到規(guī)范和設(shè)計所要求的平整度和拼縫直線度。

4.3.3 GRC 板塊裂縫

施工過程中有時會發(fā)現(xiàn) GRC 板塊表面上有裂縫，且大多發(fā)生在大板塊上，以豎向裂縫為主，橫向裂縫幾乎不存在。各參建單位會同生產(chǎn)廠家共同討論分析認(rèn)為，出現(xiàn)表面裂縫的原因可能是脫模時間偏早、養(yǎng)護時間不足、運輸過程中出現(xiàn)震動等導(dǎo)致應(yīng)力集中所致。收集到的有關(guān)資料表明，GRC 裂縫與斷裂能（常數(shù)）有關(guān)。經(jīng)過 GRC 斷裂研究試驗，得出如下結(jié)論。

（1）假設(shè)玻璃纖維摻量相同，玻璃纖維長度在 6 mm～35 mm 范圍內(nèi)，隨著玻璃纖維長度的增加，GRC 的斷裂能先增大后減小；當(dāng)玻璃纖維長度為 20 mm 時，GRC 具有較高的斷裂能。究其原因，在于玻璃纖維長度的增加使得玻璃纖維從水泥基質(zhì)中拔出所消耗的能量也隨之增加，GRC的斷裂能也相應(yīng)增大，但過長的玻璃纖維與水泥基質(zhì)結(jié)合緊密，當(dāng) GRC 受彎破壞時，表現(xiàn)為脆性斷裂而較少拔出，從而降低了 GRC 的斷裂能。此外，過長的玻璃纖維會彎曲且易受損傷，也降低了 GRC 的斷裂能。

（2）若玻璃纖維的含量占固體質(zhì)量的 0.5%～3.0%，則 GRC 的斷裂能隨著玻璃纖維摻量的增加而大幅增大，近似呈直線關(guān)系；摻入少量的玻璃纖維可顯著提升 GRC 的斷裂能。

（3）若水膠比在 0.32～0.50 之間，則 GRC 的斷裂能與其抗彎強度沒有呈現(xiàn)正相關(guān)性，在 GRC 中采用低水膠比可以提高 GRC 的抗彎強度，但對增韌不利。低水膠比時，水泥基質(zhì)結(jié)構(gòu)致密，與玻璃纖維結(jié)合牢固，此時玻璃纖維難以從水泥基質(zhì)中拔出，主要表現(xiàn)為脆性斷裂破壞；高水膠比時，水泥基質(zhì)內(nèi)有較多孔隙，影響了水泥基質(zhì)與玻璃纖維的結(jié)合，在彎曲荷載作用下，部分玻璃纖維拔出，從而提高了 GRC 的韌性，但抗彎強度變小。