透明混凝土的发展与实践.pdf

2 0 1 4 年 第8期 (总 第 2 9 8 期 ) Nu mb e r 8 i r l 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 8 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 READY M I XED CONCRETE 透明混凝土的发展与实践 徐蕾 ，刘力 ( 天津城建大学 ，天津 3 0 0 3 8 4 ) 摘要 ： 透明混凝土是一种新型的混凝土材料， 在深入研究建造案例的基础上， 分析并归纳其在建筑设计 中表现出多变的视觉界 面、 模糊的空间界面 、 戏剧性的围护界面等设计特点 ， 在此基础上 ， 对透明混凝土在建筑设计领域的发展进行预测， 主要包括光纤材 料的多元化 、 形状及尺寸的多元化 、 由围护构件向承重构件转化等方面， 相信透明混凝土必将在今后的实践中获得 良好的发展。 关键词 ： 透明混凝土；多变 ；界面；材料 中图分类号： T U 5 2 8 3 8 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 8 0 1 1 5 0 4 De v e l o pme n a n d p r a c t i c e o f t h e t r a n s p a r e n t c o n c r e t e i n a r c h i t e c t u r a l d e s i gn XULe i Ll U Li ( T i i n C h e n g j i a n U n i v e r s i t y ， T i a n j i n 3 0 0 3 8 4 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T r a n s p a r e n t c o n c r e t e i s a n e w t y p e o f t h e c o n c r e t e ma t e r i a l s Ba s e d o n t h e r e s e a r c h o f t h e i mp l e me n t a t i o n c a s e s ， a n a l y s i s a n d s u mma r i z e d i t s c h a r a c t e r i s t i c s i n a r c hi t e c t ur a l d e s i g n I t h a s v a r i ou s v i s u a l i n t e r f a c e， f uz z y s p a c e i n t e r f a c e a n d d r a ma t i c e n ve l o pe i nt e r f a c e o n t h i s b a s i s， i t c a r r i e d o n t h e f o r e c a s t t o t h e d e v e l o p me n t o f t r a ns p a r e n t c o n c r e t e i n a r c h i t e c tur a l d e s i g n fie l d， i n c l u d i ng t h e d i ve r s i fic a t i o n o f fib e r ma t e r i a l s ， a v a r i e t y o f s e l e c t i o n of t h e s ha p e s a nd s i z e s a n d t he d i v e r s i fic a t i o n o f t h e r e t a i n i ng me mb e r t o t h e be a r i n g c o mp on e nt ， be l i e v e t h a t t r a n s pa r e n t c o n c r e t e wi l l h a ve be t t e r d e ve l o pme n t i n f ut u r e p r a c t i c e Key wor ds ： t r a n s p a r e nt c o n c r e t e； c h a n g e a b l e； i n t e r f a c e ； ma t e r i a l 0 引 言 在西方建筑 的发展历史 中， 火山灰混凝土的出现成就 了拱券结构 ， 解放了砖石承重的空间 。 从公元前 2世纪开 始 ， 这种集结构 、 分隔 、 维护作用于一身的材料得到了广泛 的发展 ， 拥有着强大 的生命力 。 现代建筑运动 以来 ， 混凝土 用一个世纪的时间几乎完全代替 了石材 ， 成为 了当代 主要 的建筑结构材料 。 因此 ， 对混凝土的相关研究与实践一直 是建筑界的一个热点 ， 而透 明混凝 土即是在上述背景下出 现的一种新 型的混凝土 。 1 透 明混凝土 的产 生与发展 2 0 0 2年 ， 匈牙利建筑师阿隆 罗索尼奇发明了一种可 以透光的混凝土 ， 并 以此成立了 L i T r a c o n ( L i g h t + T r a n s p a r e n t + C o n e r e t e ) 公 司进行大力推广。 这种透光混凝土是 由大 量的光学纤 维和细集料 、 高流态的精致混凝土按一定 的方 式组合而成的 ， 具有高质量 的透 明度。 同时， 由于光学纤维 在混凝土 中所 占体积 比例较小 ， 这种材料 的力学特征几乎 不受影响， 具有较高的抗压强度， 可以作为轻质混凝土使 用。 它可以做 成预制砖和墙 板的形 式 ， 距 离这种混凝土最 近的物体可 以在墙板上显示 出阴影 ， 明亮一侧的阴影会以 收稿 日期 ：2 O l 4 加2 _ J 0 4 鲜明的轮廓 出现在 阴暗的一侧 ， 甚至颜色保持不变 ， 用透明 混凝土做成的墙体好像是一副银幕或是一个扫描仪( 图 1 ) 【 1 _。 之后 ， L i T r a c o n公司新产 品 L i t r a c o n p X L以亚克力作 为透 光材料 ， 成本 降低 ， 安装更 为方便 ， 透光性更强 。 意大利水 泥集 团的研究人员研 制出的透 明混凝土“ i 1 i g h t ” 以树脂代 替 了 L i t r a c o n公司产 品中的光纤 和亚克力 ， 更加轻薄 。 在 2 0 0 9 年 7 月 ， 中国北京榆构公司也研 制成 功透明混凝土 。 2 0 1 2年， 中建三局商 品混凝土公司成功研制出透光 昆 凝土 ， 经专家鉴定达到国内领先水平。 图 1 透 明混 凝土 2 透 明混凝 土的研 究现状 从 2 0 0 2年 ， 透明混凝土诞生 ， 相关 的研究就从未停止 。 1 1 5 目前 ， 进行较多研究的主要是 L i T r a c o n 公 司、 意大利水泥 集 团等几家机构。 2 1 制 作 工 艺 根据透光 部分 光纤加入的不 同时序 ， 透明混凝土 的制作工艺可分为先植 法和后植法两种。 先植法 是指先将 文字或图形 等绘 制在半硬质 的块体 上 ， 像 是 E P S或 X P S等发泡 聚苯 乙烯 块体 ， 然后按 图形 打孔 ， 并穿 入已经准 备的光纤棒 ( 塑料树脂模具 ) ， 将带着 光线棒 ( 塑料树 脂模具 ) 的块 体放入 已经成型 的模 具 内， 再浇筑 免振捣 的水泥净浆或是 水泥细砂浆 ， 等硬 化并有 一 定 的强度后 ， 再经过锯切露 出光纤棒 的光点 ， 便成 为导 光 的装饰水泥 混凝土制 品。 后 植法是指 先制作水 泥混凝 土制 品 ， 然后将 图形或是文字绘制在水泥混凝 土制 品上 ， 也可在水泥混 凝土制 品上模 塑 出需要 的图形 和文字 ； 再 按 照所需要 的文字 图形进 行打孔 ， 并植 入 己经 准备好 的 光纤 棒 ( 塑料树 脂模具 ) ， 便 可制作成带 有光亮 图形 的导 光水泥混 凝土制 品 ( 图 2 ) 。 除 此之外 ， 北京工 业大学 的 李悦研 究了利 用纺织 光纤技 术和光纤平行排列法 制备透 光混凝土 的方法 2 J 。 后植法相对而言简单易行 ， 而先植法保 留了混凝土部 分的良好力学性能 。 图 2先植 法 与后植 法 的工艺 流程 2 2 主要技 术参数 透 明混凝土的组 成包括 ： 环氧树脂基质( 0 9 0 ) 或 聚 碳酸基质( 0 - 6 0 ) ， 玻璃纤维 ( 0 - 1 0 ) ， 光学纤维 ( 0 - 3 ) ， 胶体二氧化硅溶胶( 0 5 5 ) ， 二 氧化硅 ( 0 5 1 0 ) ， 二 亚 乙基三胺 ( 1 0 5 0 ) 和波特 兰水泥( 0 1 5 ) =1 。 几种较 有代表性 的产品参数如表 1 。 表 1 产品参数对 比 2 3功能特性 毫无 疑 问 ，透 明混 凝土 的透 光 性是 它作 为 新型 建 筑材料 最 为鲜 明和突 出的特点 ， 研 究 表 明 ， 透 明混凝 土 可以减少室内人工照明的消耗 。 构件中的光纤不但 可以传 导可 见光还 可 以传 导热红 外线 ， 即可 以传导 热能 。 从 本 质上来 看 ， 在透 明混凝 土 的性能 远超 出了混凝土 和纤维 各 自特 性 的简单 相加 ， 其具有 良好 的 观赏性 ， 多变 的空 间效果 ， 节 能环保 的材 料特性 、 结 构 与 围护 集 于一 身的 力学 性 质 ， 使 得 透 明混 凝 土完 全 可 以作 为多 功 能 复合 材料参 与 建筑 的设 计 与建设 。 此外 ， 作 为结 构 与 围护 的 界 面材 料 ， 透 明混凝 土 良好 的加 工性 能 还可 以获得 普 通 石 材所 不 能 完 成 的 多种 形 状 多种 弧 度 的界 面 型 式 ( 图 2) 。 1 1 6 3 透明混凝土在建筑设计领域 中的特点 混凝土作为现代建筑 以来建筑师最为钟 爱的材料之 一 ，从柯 布西耶到安藤 忠雄 ， 许 多出色的建筑师运用它成 就 了众多的优秀作 品， 让世人感悟到混凝 土的独特魅力 。 透明混凝土 的透光性是对传统混凝 土的变革性 突破 ， 更 因其独特的空间体 验获得 了建筑设计师 的关注 ， 但是迄 今为止 ， 由于造价 、 技术等原 因， 透明 昆 凝土的应用还未得 到广泛的推广 ， 其建造实践 主要集 中在建筑 的局部表达和 表皮设计方面 ， 如 2 0 0 3 年的弗朗哥教堂 l ： 3 3的建造尝试 ( 图 3 ) ， 伊贝维尔郊 区退伍军人纪念馆( 图 4 ) 、 塞拉博 物馆 主人 口大 门设计等 ， 其 中比较有 代表性 的建成作 品则 是 2 0 1 0 年世博会意大利馆 。