透明混凝土课件

关于透明混凝土第1页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三

随着社会的进步和科技的发展，人们对建筑材料的性能要求越来越高，对建筑材料的功能需求也越来越多。水泥基材料是目前最主要的建筑材料之一，但由于其不能发光和透光，一直给人以灰暗冰冷的感觉。在现代建筑中，人们既希望水泥基体能够透光以便欣赏外面美丽的风景，又希望水泥基体能够发光以便起到照明、节能和装饰的效果。因此，赋予水泥基材料发光功能和透光功能使其既能白天蓄能透光又能夜晚发光透光，是水泥基材料领域科学工作者研究热点之一。第2页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三匈牙利的阿龙.罗桑奇于2003年发明了一种新型建筑材料一透光水泥，也叫透光混凝土，成为建筑材料史上的新奇迹，并入选美国《时代》杂志评选的“2004年度最酷发明”。其专利主要是描述一种透光砌体的生产，利用光纤在水泥基材料中的布置，使其具有透光功能，其将成千上万根光纤并排埋入传统混凝土中，发明了透光混凝土。这些光纤把光从混凝土块的一端传到另一端,当这些砌块置于光源之前,或者在混凝土的一侧比较亮,另一侧比较暗时,砌块就能透光,亮侧的阴影以鲜明的轮廓出现在混凝土暗侧,譬如,户外树木的影子可以呈现在墙的内侧,让人感觉混凝土的厚度与重量不复存在，这种特殊的效果就如同一幅银幕或一个扫描机。第3页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三

这种可透光的混凝土是由大量的光学纤维和精致混凝土组合而成的。明亮的一侧的阴影会以鲜明的轮廓出现在阴暗的一侧，这特殊的效

果使人觉得室内装饰轻盈、明快、通透。第4页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三透明混凝土学名litracon光传输混凝土(TranslucentConcrete),即通过在混凝土中混入数以千计可传导光线的光学纤维，以使混凝土达到半透明的外观效果。玻璃纤维等成分的加入不会对混凝土的结构特性有明显影响，并使透明混凝土具有良好的抗腐蚀、抗冻和防水性能，可广泛地应用于户外和室内的各种设施。第5页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三

主要应用领域：建筑设计、雕塑、室内设计、Logo商标、工业设计等。透明混凝土台灯logo第6页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第7页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三在建筑设计领域，由于造价的昂贵和技术上的局限性，透明混凝土并未作为建筑围护结构，而是一种装饰材料。

如：室内隔墙、室内装饰墙。第8页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三2009年，北京榆构有限公司研制成功了透明混凝土，这是目前国内唯一一家研制成功的公司。

它由细致水泥和光纤混合制成的，数千个光纤以矩阵方式均匀分布于水泥基体中，光通过光纤从水泥块的一端传至另一端。第9页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三透明混凝土应用实例：从2002年至今,国内外已经有许多透明混凝土的工程应用。例如,瑞典首都斯德哥尔摩有一条由透明混凝土铺设的人行道,白天这条人行道看上去与普通的人行道没有什么区别,但当晚上开启灯光时候,光线能从路面底部照射出来。柏林土建筑的试衣间。墙体的厚度不超过两英寸,从外边可以看见进去换衣服的购物者的身体曲线。第10页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三中国2010年上海世界博览会意大利国家馆

透明混凝土第11页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三意大利国家馆新型材料展馆材料：展馆采用新型材料——透明混凝土，实现不同透明度的渐变，显示建筑内外部的温度、湿度等。并利用这种新型建筑材料来增加室内光线同时调节馆内温度。据介绍，透明混凝土，也就是在传统混凝土中加入塑料或树脂纤维成分，利用各种成分的比例变化达到不同透明度的渐变。光线透过不同树脂或塑料纤维的透明混凝土照射进来，营造出梦幻的色彩效果，而自然光的射入也可以减少室内灯光的使用，从而节约能源。第12页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三2.透明混凝土制备2.1材料2.2制备方法： 前植法/后植法第13页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三光纤是一种把光能闭合在纤维中而产生导光作用的纤维，是由两种或两种以上折射率不同的透明材料通过特殊复合技术制成，起着导光作用的芯材通过皮层能将光能闭合于芯材之中。分类：无机光纤、有机光纤

光纤

第14页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第一代光纤是用二氧化硅玻璃纤维做芯线，线外用甲基丙烯酸酯涂膜，以增强光导纤维的机械强度和防止光能散射。第二代光纤采用合成材料做芯线，外层涂料用聚乙烯或聚四氟乙烯。这种光纤的芯线透射率高，涂光纤是一种把光能闭合在纤维中而产生导光作用的纤维，是由两种或两种以上折射率不同的透明材料通过特殊复合技术制成，起着导光作用的芯材通过皮层能将光能闭合于芯材之中。第15页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三这种光纤的芯线透射率高，涂层折射率低，光能损耗低、而且加工技术简单，可方便地根据需要来加工导线的长度，而且柔软度优于玻璃纤维。第16页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第17页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三影响光像传输能力的因素包括：集光能力、透光性、分辨率和对比度。芯料与涂层的折射率相差越大，则集光能力就越强；透光性与芯料、数值孔径及纤维的几何尺寸有关，并随着纤维长度的增加而下降。图像的清晰程度由分辨率决定，而分辨率与光导纤维的直径成反比，因此光导纤维的直径越细、图像的清晰度就越高。对比度主要受集光能力、透光能力、分辨能力和涂层的厚度的影响。第18页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三水泥基体材料

水泥基体材料目前一般以硅酸盐水泥作为胶凝材料，并辅以多种活性混合材。此外，也可以考虑硫铝酸盐水泥作为胶凝材料。通过调控胶凝材料的种类与掺量形成高强度水泥基胶凝材料。集料的选择也非常重要，首先要控制集料的最大粒径，一般不超过光纤间距，否则会造成光纤的分布困难；其次，要考虑集料粒径分布与体积比例，保证砂浆具有良好的强度、工作性及耐久性。此外，还要通过调整外加剂种类与掺量、最优水胶比等因素，最终制备出高流态、自密实、低碱度水泥基材料，保证基体材料本身具有良好的体积稳定性和强度特性第19页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三2.2先植法制备透明混凝土实验步骤：加工特定规格的模板在模板上钻孔，孔径大小由光纤体积及直径决定孔内插入塑料管及光纤浇筑混凝土脱模、自然养护性能测试第20页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三后植法制备透明混凝土已制成的混凝土制品打孔插入光纤并固定成品第21页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三主要产品技术参数第22页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三透明混凝土对比●制备了水泥砂浆作为透光混凝土的基体材料，采用玻璃质多模光纤、应用平行排列法在水泥砂浆中埋入两种光纤光纤：武汉长飞光线光缆有限公司生产的两种玻璃质多模光纤，光纤外直径均为125μm，内芯直径分别为50、62.5μm，依次记为①号、②号光纤。第23页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三配合比试验结果第24页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三强度分析埋入光纤的试块的抗压强度比未埋入光纤的试块抗压强度有所降低。对于体积掺量相同的不同种类的光纤，试块抗压和抗折强度相近，当光纤体积掺量较低（低于5%）时，试块的抗折强度比未埋入光纤试块的抗折强度略有提高，当光纤的体积掺量较高（高于5%）时，随着光纤体积掺量的增加，试块的抗折强度逐渐降低。第25页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三透光度分析为评价透光混凝土透光性能，一般采用透光率表示。透光混凝土的透光率是指通过透光混凝土的光流强度和照射在透光混凝土表面上的光流强度之比：τ=I/I0×100%

体积掺量增加，材料的相对透光率提高，其主要原因也是因为能够传输光线的实际光纤纤芯体积增加的缘故。第26页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三透光度分析在光纤体积掺量相同的情况下，②号光纤的相对透光率整体好于①号光纤，其主要原因是两种光纤的包层外直径虽然都为125μm，但承担传导光的作用的是内芯，外皮只是起到保护内芯的作用，②号光纤的内芯径为62.5μm，而①号光纤的内芯径为50μm，因此②号光纤的相对透光率更高。第27页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三微观结构分析光纤分布图光线与基体界面光纤断面图第28页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三掺入①号和②号光纤的3号和6号试块进行了SEM分析。从图中可以看出，玻璃质多模光纤的断面呈圆形且较为粗糙，光纤内部为芯纤，外部为保护芯纤的包层。光纤均匀平行地分布在整个基体内部；光纤与水泥基体之间界面黏结紧密，。但是由于光纤和水泥基体这两种材料的材质区别巨大，导致了光纤与基体之间界面较为脆弱，易发生错动滑移，甚至拔出，最终降低强度。第29页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第30页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三透明混凝土的优点●（1）多功能。用透明混凝土可制成园林建筑制品、装饰板材、装饰砌块和曲面波浪型，可用于不同的场合。如制作透明混凝土墙，采集外界的光线，在发生火灾等紧急情况时，可提示人们找到安全出口。●（2）美化视觉效果。用透明混凝土做成的混凝土墙就好象是一幅银幕或一个扫描器，这种特殊效果使人觉得混凝土墙的厚度和重量都消失了。并能做成不同的纹理和色彩，在灯光下达到其艺术效果。●（3）节能。采用透明混凝土，可采集自然光或外界光，节约大量的人工光能。第31页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三透明混凝土的缺点●透光混凝土需要透光部分的材料能够排列在混凝土构中，现场浇筑施工较复杂，因而大多工程应用皆为透明混凝土预制构件。●基于制作工艺的限制，现阶段透明混凝土的形状及尺寸受到了很大的限制，例如LiTracon公司生产的透明混凝土板材的标准尺寸只有600×300mm，远远小于目前市场上普通石材幕墙的标准尺寸，这在一定程度上限制了透明混凝土在建筑设计中的推广，第32页，讲稿共34页，2023年5月2日，星