Giới thiệu về GFRC (Bê tông cốt sợi thủy tinh)

Nếu bạn chưa quen với bê tông cốt sợi thủy tinh (GFRC), bạn nên làm quen. GFRC là một dạng bê tông chuyên dụng. Đó là vật liệu composite gốc xi măng được gia cố bằng sợi thủy tinh chịu kiềm.

Các sợi này có mục đích tương tự như thép gia cường trong bê tông cốt thép, đồng thời chúng cũng tăng thêm độ bền uốn, độ bền kéo và độ va đập. Do đó, GFRC có thể được sử dụng để sản xuất các sản phẩm bê tông kiến trúc nhẹ, chắc chắn như tấm ốp xây dựng.

Một trong những cách tốt nhất để thực sự hiểu được lợi ích của GFRC là tìm hiểu sâu hơn về hợp chất độc đáo này.

GFRC là gì?

GFRC tương tự như sợi thủy tinh cắt nhỏ (loại được sử dụng để tạo thành thân thuyền và các hình dạng ba chiều phức tạp khác), mặc dù yếu hơn nhiều. Nó được tạo ra bằng cách kết hợp hỗn hợp cát mịn, xi măng, polyme (thường là polyme acrylic), nước, các phụ gia khác và sợi thủy tinh kháng kiềm (AR).

Một số lợi ích của GFRC bao gồm:

• Khả năng xây dựng các tấm nhẹ – Mặc dù mật độ tương đối tương tự như bê tông, các tấm GFRC có thể mỏng hơn nhiều so với các tấm bê tông truyền thống, khiến chúng nhẹ hơn.
• Độ bền nén, uốn và kéo cao – Liều lượng sợi thủy tinh cao dẫn đến độ bền kéo cao trong khi hàm lượng polymer cao làm cho bê tông linh hoạt và có khả năng chống nứt. Gia cố đúng cách bằng cách sử dụng scrim sẽ tăng thêm độ bền của vật thể và rất quan trọng trong các dự án mà các vết nứt nhìn thấy được không thể chấp nhận được.

Các sợi trong GFRC- Chúng hoạt động như thế nào

Các sợi thủy tinh được sử dụng trong GFRC giúp mang lại độ bền cho hợp chất độc đáo này. Sợi kháng kiềm đóng vai trò là thành phần chịu tải kéo chính trong khi ma trận polymer và bê tông liên kết các sợi lại với nhau và giúp truyền tải từ sợi này sang sợi khác.

Nếu không có sợi, GFRC sẽ không có độ bền và dễ bị gãy và nứt hơn. Hiểu mạng cáp quang phức tạp trong GFRC là một chủ đề. Xem bài viết này để biết thêm thông tin kỹ thuật chuyên sâu về sợi GFRC.

Thiết kế hỗn hợp GFRC

Nếu bạn đã làm việc nhiều với bê tông thì bạn biết rằng việc tìm ra hỗn hợp bê tông phù hợp có thể khó khăn và thường đòi hỏi nhiều năm kinh nghiệm. Có nhiều yếu tố khác nhau tác động đến thành phần lý tưởng của bê tông và GFRC cũng không ngoại lệ.

Nhiều thiết kế hỗn hợp cho GFRC có sẵn trực tuyến, nhưng bạn sẽ thấy rằng tất cả đều có những điểm tương đồng về thành phần và tỷ lệ được sử dụng. Thiết kế hỗn hợp không phải là một khái niệm có thể được giải quyết trong một bài viết, nhưng hãy đọc tiếp để biết một số thành phần cơ bản trong một sự kết hợp tốt. Nếu bạn chỉ đơn giản đang tìm kiếm một máy tính kết hợp GFRC có thể thực hiện tất cả các phép toán cho bạn, hãy nhấp vào đây.

• Cát mịn– Cát được sử dụng trong GFRC phải có kích thước trung bình lọt qua sàng #50 đến sàng #30 (0,3 mm đến 0,6 mm). Cát mịn hơn có xu hướng hạn chế khả năng chảy trong khi vật liệu thô hơn có xu hướng chảy ra khỏi các phần thẳng đứng và bật trở lại khi được phun.
• Xi măng – Tỷ lệ điển hình sử dụng các phần bằng nhau về trọng lượng của cát và xi măng.
• Polyme-Polyme acrylic thường được ưu tiên hơn so với polyme EVA hoặc SBR cho GFRC. Acrylic không thể thấm lại được, vì vậy khi khô nó sẽ không mềm hoặc hòa tan, cũng như không bị ố vàng do tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Hầu hết các polyme acrylic được sử dụng trong GFRC đều có hàm lượng chất rắn dao động từ 46% đến hơn 50%. Liều polyme thường là 6% chất rắn tính theo trọng lượng của vật liệu xi măng. Hãy cân nhắc dùng thử Forton VF-774, một lựa chọn polymer acrylic đáng tin cậy.
• Nước – Tỷ lệ nước và xi măng thông thường nằm trong khoảng từ 0,3 đến 0,35. Khi xác định lượng nước cần sử dụng, hãy đảm bảo tính đến hàm lượng nước từ polyme acrylic của bạn. Điều này có thể làm cho việc tính toán tỷ lệ nước và xi măng trở nên khó khăn trừ khi biết được hàm lượng chất rắn của polyme. Với hàm lượng chất rắn polyme là 46%, 15 lbs polyme cộng với 23 lbs nước được thêm vào cho mỗi 100 lbs xi măng.
• Sợi thủy tinh kháng kiềm – Sợi là thành phần thiết yếu của GFRC. Nếu bạn đang sử dụng phương pháp phun phun để đúc, các sợi sẽ được máy phun của bạn tự động cắt và thêm vào hỗn hợp vào thời điểm áp dụng. Nếu bạn đang sử dụng phương pháp trộn sẵn hoặc phương pháp kết hợp để đúc, bạn sẽ tự trộn các sợi vào.
• Hàm lượng chất xơ – Hàm lượng chất xơ thay đổi nhưng thường nằm trong khoảng từ 3% đến 7% trọng lượng tổng thể của xi măng. Hàm lượng chất xơ cao hơn làm tăng độ bền nhưng làm giảm khả năng thi công. Không giống như hầu hết các thành phần thiết kế hỗn hợp bê tông, sợi trong GFRC không được tính theo phần trăm trọng lượng xi măng khô. Thay vào đó, chúng được tính theo tỷ lệ của tổng trọng lượng. Điều này làm cho việc tính toán tải trọng sợi trong thiết kế hỗn hợp GFRC trở nên khá phức tạp.
• Các Phụ gia khác – Một số nguyên tố khác mà bạn có thể chọn đưa vào hỗn hợp của mình bao gồm pozzolans (chẳng hạn như silica fume, metakaolin hoặc VCAS) và chất siêu dẻo.

Sản xuất GFRC

GFRC thương mại thường sử dụng hai phương pháp khác nhau để đúc GFRC: phun phun và trộn trước. Chúng ta hãy xem nhanh cả hai cũng như phương pháp kết hợp hiệu quả hơn về mặt chi phí.

Dạng phun

Quy trình áp dụng GFRC dạng phun rất giống với bê tông phun ở chỗ hỗn hợp bê tông lỏng được phun vào ván khuôn. Quá trình này sử dụng súng phun chuyên dụng để thi công hỗn hợp bê tông lỏng đồng thời cắt và phun các sợi thủy tinh dài từ ống cuộn liên tục. Việc phun phun tạo ra GFRC rất mạnh do lượng xơ cao và chiều dài xơ dài, nhưng phải đầu tư mua máy phun GRC khá đắt tiền.

Ưu điểm: Cho phép tải sợi rất cao khi sử dụng sợi dài mang lại độ bền lớn nhất có thể.
Nhược điểm: Yêu cầu thiết bị chuyên dụng, đắt tiền.
sợi hỗ trợ GFRC phun lên

Dạng Trộn sẵn

Trộn sẵn các sợi ngắn hơn vào hỗn hợp bê tông lỏng sau đó được đổ vào khuôn hoặc phun. Súng phun để trộn sẵn không cần máy cắt sợi nhưng chúng vẫn có thể rất tốn kém. Premix cũng có xu hướng có độ bền kém hơn so với dạng phun vì các sợi ngắn hơn và được đặt ngẫu nhiên hơn trong suốt quá trình trộn.

Ưu điểm: Ít tốn kém hơn so với phun xịt, mặc dù cần có súng phun và máy bơm đặc biệt.
Nhược điểm: Định hướng của sợi ngẫu nhiên hơn so với khi sử dụng phun phun và sợi ngắn hơn dẫn đến độ bền kém hơn.

Hỗn hợp

Một lựa chọn cuối cùng để tạo GFRC là sử dụng phương pháp kết hợp sử dụng súng phễu rẻ tiền để phủ lớp phủ mặt và hỗn hợp đệm được đóng gói bằng tay hoặc đổ. Một bề mặt mỏng không có sợi (được gọi là lớp phủ sương mù hoặc lớp phủ mặt) được phun vào khuôn và hỗn hợp lớp nền sau đó được đóng gói bằng tay hoặc đổ vào giống như bê tông thông thường.

Đây là phương pháp được hầu hết các nhà sản xuất mặt bàn bê tông sử dụng.

Đây là một cách hợp lý để bắt đầu. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải cẩn thận tạo cả hỗn hợp mặt và hỗn hợp nền để đảm bảo độ đồng nhất và lớp trang điểm giống nhau, đồng thời biết khi nào nên thoa lớp nền sao cho nó bám chặt vào lớp sơn sương mỏng nhưng không bị rách.

Ưu điểm: Cách hợp lý để bắt đầu. Một chiếc phễu và máy nén khí có giá khoảng 400-500 USD, thấp hơn nhiều so với súng phun dùng để phun hoặc trộn sẵn.
Nhược điểm: Vì hỗn hợp lớp phủ mặt và lớp nền được áp dụng vào những thời điểm khác nhau nên cần chú ý cẩn thận để đảm bảo các hỗn hợp có lớp trang điểm tương tự nhau để tránh bị cong.
Phun lớp phủ sương GFRC vào khuôn
Phun sơn phủ sương GFRC. Một lớp nền dạng sợi sẽ được thi công bằng tay.

Bảo dưỡng GFRC
Hàm lượng polymer cao của GFRC có nghĩa là không cần thiết phải xử lý ẩm lâu dài. Che miếng nhựa mới đúc qua đêm. Điều này có thể ngắn hơn nếu nó có đủ sức mạnh để được phát hiện và xử lý. Nhiều mảnh được lột bỏ từ 16 đến 24 giờ sau khi đúc.

Xử lý GFRC
Trình độ kỹ năng của bạn, thành phần hỗn hợp của bạn và phương pháp được sử dụng sẽ xác định mức độ xử lý cần thiết sau khi mặt bàn GFRC của bạn được lấy ra khỏi khuôn. Có thể cần phải rót vữa để lấp đầy các lỗ hổng hoặc bề mặt không hoàn hảo. Bất kỳ vết thổi ngược nào (cát và bê tông không dính vào ván khuôn) cần phải được làm sạch nếu không bề mặt bê tông sẽ bị hở và dạng hạt. Để có được một tác phẩm hoàn hảo ngay từ khuôn là rất khó và đòi hỏi kỹ năng tuyệt vời.