透光混凝土的研究與進(jìn)展

石運(yùn)中

(西安新意達(dá)建筑制品有限公司，陜西 西安 714000)

0 引言

早在公元2 世紀(jì)左右，人們已經(jīng)采用粘土、石灰、石膏、火山灰等材料來充當(dāng)混凝土的膠凝材料。直到19 世紀(jì)初，英國人亞斯普丁發(fā)明了波特蘭水泥，由于其高強(qiáng)度和優(yōu)越的耐久性而被廣泛使用。在建筑行業(yè)中，混凝土取代了石材，成為重要的建筑材料。 隨著建筑業(yè)的發(fā)展，對混凝土的結(jié)構(gòu)與性能要求也越來越高，而混凝土的研究與應(yīng)用也在不斷發(fā)展，透光混凝土隨之誕生。

1 透光混凝土的發(fā)展

匈牙利學(xué)者Aron Losonczi 在2002 年制造出了一種能夠透光的混凝土。 透光混凝土是將光學(xué)纖維以特定的摻量與精致混凝土混合而成，透光效果較好。 雖然光學(xué)纖維的摻量較大，但其所占的體積比例很小。 所以，光學(xué)纖維摻入混凝土后對混凝土本身的強(qiáng)度影響不大，其制作出的透光混凝土也擁有很好的力學(xué)性能。 透光混凝土能夠用于生產(chǎn)預(yù)制磚或者預(yù)制墻板，物體能在透光混凝土的一側(cè)形成明顯的陰影輪廓，具有高透光度的混凝土還可以明顯分辨出物體所具有的色彩。Aron Losonczi 又將亞克力代替光學(xué)纖維摻入到混凝土中，制作出了透光效果更好的混凝土。不僅成本要較摻光學(xué)纖維的低，其安裝工藝也更為簡單。 意大利的學(xué)者以樹脂作為透光材料摻入混凝土中，所制作的透光混凝土較Aron Losonczi 所制作的透光性更強(qiáng)， 而且產(chǎn)品輕薄。我國在2009 年與2012 年分別研發(fā)了透光混凝土，其性能與質(zhì)量也可與國際水平媲美。

2 透光混凝土的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 研究現(xiàn)狀

透光混凝土的生產(chǎn)工藝按所加入透光材料的先后順序分為先植法與后植法。先植法就是先將所用的透光材料，如光學(xué)纖維、亞克力、樹脂等，采用一定的工藝制作成所需的圖形或文字，然后將混凝土灌入帶有透光材料的模具中，在一定的條件下對制品進(jìn)行切割處理，制成透光混凝土預(yù)制件。 后植法是先將混凝土制作完成，根據(jù)所需的透光圖形或文字在混凝土上打孔， 再將透光材料植入混凝土中。我國學(xué)者又開發(fā)了紡織光纖制作技術(shù)與光纖平行排列制作技術(shù)等制備透光混凝土的新工藝，取得了良好效果。

Aron Losonczi 將摻入光學(xué)纖維與未摻光學(xué)纖維的試塊拆模后，在90 ℃的熱水中養(yǎng)護(hù)3 d，然后再標(biāo)養(yǎng)3 d，對其進(jìn)行抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。 結(jié)果顯示，加入光學(xué)纖維的試塊抗壓強(qiáng)度基本與未摻光學(xué)纖維試塊的抗壓強(qiáng)度一致，而抗折強(qiáng)度卻比未摻光學(xué)纖維的試塊高30%左右。 說明光學(xué)纖維的摻入對混凝土的抗折強(qiáng)度有明顯的改善。而意大利水泥集團(tuán)所研制的透光混凝土預(yù)制板，其表面被設(shè)置了不同直徑的微孔，這樣能使混凝土的整體性在保持相對完整的情況下讓光透過預(yù)制件。其透明度最高能達(dá)到50%左右， 而加入樹脂后其透明度也能達(dá)20%左右。

2.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

透光混凝土是對混凝土性能研究的一項(xiàng)突破，又因其優(yōu)越的透光性能以及能為用戶提供優(yōu)越的視覺體驗(yàn)而受到很多建筑設(shè)計(jì)師的青睞。而其透光性又可降低照明所消耗的電能，節(jié)能環(huán)保，受到建筑工程界的廣泛關(guān)注。國外的人行通道有的采用透光混凝土磚砌筑而成， 其強(qiáng)度與普通混凝土磚相近，在夜晚就會被預(yù)設(shè)在下層的光源照亮，成為城市一道亮麗的夜景。瑞典建筑物中的逃生指示標(biāo)識與逃生通道口也是采用透光混凝土。透光混凝土應(yīng)用最具代表的是2010 年在我國舉辦的上海世博會的意大利展館，其將不同透光度的透光混凝土預(yù)制件安裝在外立面上，當(dāng)光線照射進(jìn)來，形成藝術(shù)感很強(qiáng)的視覺效果， 減少了館內(nèi)的照明能源消耗，使館區(qū)里的人們與外界互相看到，營造出另類的感觀體驗(yàn)。 但是，因?yàn)橥腹饣炷恋膬r格及生產(chǎn)技術(shù)等因素的限制，其在建筑工程中的應(yīng)用還較少，只應(yīng)用于局部表現(xiàn)與表皮設(shè)計(jì)方面。

3 透光混凝土的發(fā)展方向

在我國，透光混凝土的研究與應(yīng)用都處于起步階段， 但已受到很多學(xué)者與建筑設(shè)計(jì)師的重視，對透光混凝土的研究也正如火如荼開展。從目前透光混凝土的研究與應(yīng)用狀況來看，其主要的研究方向有：

（1）透光材料的研究?，F(xiàn)階段，透光混凝土主要應(yīng)用于表層設(shè)計(jì)中，很多學(xué)者根據(jù)這一應(yīng)用趨勢著手研究不同透光材料，如光學(xué)纖維、亞克力、樹脂等與不同水泥骨料結(jié)合所產(chǎn)生的透光效果。通過對透光材料的分布方式與摻入形態(tài)等方面的調(diào)整，增加透光混凝土的整體可觀性與藝術(shù)性。

（2）外形的多樣化轉(zhuǎn)變。 一般透光混凝土很難實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場施工， 幾乎是以預(yù)制件的形式進(jìn)行生產(chǎn)。由于工藝過程的限制， 其尺寸與形狀都較單一，這對透光混凝土的使用與推廣都是非常不利的。 因此，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求，透光混凝土預(yù)制件的形狀與尺寸也應(yīng)該向多樣化發(fā)展， 以滿足施工的要求。

（3）逐漸向承重構(gòu)件發(fā)展。 雖然透光混凝土的抗壓強(qiáng)度與普通混凝土的差異不大，但其應(yīng)用于承重結(jié)構(gòu)還存在著不少問題，如其與鋼筋結(jié)合后如何使鋼筋與透光材料不發(fā)生位置上的沖突；怎樣完善混凝土、透光材料、鋼筋的粘結(jié)性；如何突破現(xiàn)場施工的局限性等。 尋找出以上問題的解決辦法，將會促進(jìn)透光混凝土在建筑工程應(yīng)用中上一個新臺階。

4 結(jié)語

透光混凝土雖處于起步階段，但它有著傳統(tǒng)混凝土無法媲美的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際工程應(yīng)用中還存在著很多問題。如何將透光混凝土更好地與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，將是學(xué)者們研究的重點(diǎn)，也是決定透光混凝土發(fā)展的關(guān)鍵。我們相信，在不遠(yuǎn)的未來，隨著透光混凝土研究和應(yīng)用的深入，其實(shí)際應(yīng)用也會越來越普遍，將給我們帶來節(jié)能環(huán)保、視覺享受的全新建筑體系。

[1] 李悅,郭慧.透光混凝土的研究進(jìn)展[J]. 混凝土.2013(6)：5-8.

[2] 曹永康,蔡國章.導(dǎo)光混凝土稱呼、譯名及制作工藝[J]. 混凝土世界， 2010（3）：16-18.