透光混凝土的研究与进展

石运中

(西安新意达建筑制品有限公司，陕西 西安 714000)

0 引言

早在公元2 世纪左右，人们已经采用粘土、石灰、石膏、火山灰等材料来充当混凝土的胶凝材料。直到19 世纪初，英国人亚斯普丁发明了波特兰水泥，由于其高强度和优越的耐久性而被广泛使用。在建筑行业中，混凝土取代了石材，成为重要的建筑材料。 随着建筑业的发展，对混凝土的结构与性能要求也越来越高，而混凝土的研究与应用也在不断发展，透光混凝土随之诞生。

1 透光混凝土的发展

匈牙利学者Aron Losonczi 在2002 年制造出了一种能够透光的混凝土。 透光混凝土是将光学纤维以特定的掺量与精致混凝土混合而成，透光效果较好。 虽然光学纤维的掺量较大，但其所占的体积比例很小。 所以，光学纤维掺入混凝土后对混凝土本身的强度影响不大，其制作出的透光混凝土也拥有很好的力学性能。 透光混凝土能够用于生产预制砖或者预制墙板，物体能在透光混凝土的一侧形成明显的阴影轮廓，具有高透光度的混凝土还可以明显分辨出物体所具有的色彩。Aron Losonczi 又将亚克力代替光学纤维掺入到混凝土中，制作出了透光效果更好的混凝土。不仅成本要较掺光学纤维的低，其安装工艺也更为简单。 意大利的学者以树脂作为透光材料掺入混凝土中，所制作的透光混凝土较Aron Losonczi 所制作的透光性更强， 而且产品轻薄。我国在2009 年与2012 年分别研发了透光混凝土，其性能与质量也可与国际水平媲美。

2 透光混凝土的研究与应用现状

2.1 研究现状

透光混凝土的生产工艺按所加入透光材料的先后顺序分为先植法与后植法。先植法就是先将所用的透光材料，如光学纤维、亚克力、树脂等，采用一定的工艺制作成所需的图形或文字，然后将混凝土灌入带有透光材料的模具中，在一定的条件下对制品进行切割处理，制成透光混凝土预制件。 后植法是先将混凝土制作完成，根据所需的透光图形或文字在混凝土上打孔， 再将透光材料植入混凝土中。我国学者又开发了纺织光纤制作技术与光纤平行排列制作技术等制备透光混凝土的新工艺，取得了良好效果。

Aron Losonczi 将掺入光学纤维与未掺光学纤维的试块拆模后，在90 ℃的热水中养护3 d，然后再标养3 d，对其进行抗折强度、抗压强度试验。 结果显示，加入光学纤维的试块抗压强度基本与未掺光学纤维试块的抗压强度一致，而抗折强度却比未掺光学纤维的试块高30%左右。 说明光学纤维的掺入对混凝土的抗折强度有明显的改善。而意大利水泥集团所研制的透光混凝土预制板，其表面被设置了不同直径的微孔，这样能使混凝土的整体性在保持相对完整的情况下让光透过预制件。其透明度最高能达到50%左右， 而加入树脂后其透明度也能达20%左右。

2.2 应用现状

透光混凝土是对混凝土性能研究的一项突破，又因其优越的透光性能以及能为用户提供优越的视觉体验而受到很多建筑设计师的青睐。而其透光性又可降低照明所消耗的电能，节能环保，受到建筑工程界的广泛关注。国外的人行通道有的采用透光混凝土砖砌筑而成， 其强度与普通混凝土砖相近，在夜晚就会被预设在下层的光源照亮，成为城市一道亮丽的夜景。瑞典建筑物中的逃生指示标识与逃生通道口也是采用透光混凝土。透光混凝土应用最具代表的是2010 年在我国举办的上海世博会的意大利展馆，其将不同透光度的透光混凝土预制件安装在外立面上，当光线照射进来，形成艺术感很强的视觉效果， 减少了馆内的照明能源消耗，使馆区里的人们与外界互相看到，营造出另类的感观体验。 但是，因为透光混凝土的价格及生产技术等因素的限制，其在建筑工程中的应用还较少，只应用于局部表现与表皮设计方面。

3 透光混凝土的发展方向

在我国，透光混凝土的研究与应用都处于起步阶段， 但已受到很多学者与建筑设计师的重视，对透光混凝土的研究也正如火如荼开展。从目前透光混凝土的研究与应用状况来看，其主要的研究方向有：

（1）透光材料的研究。现阶段，透光混凝土主要应用于表层设计中，很多学者根据这一应用趋势着手研究不同透光材料，如光学纤维、亚克力、树脂等与不同水泥骨料结合所产生的透光效果。通过对透光材料的分布方式与掺入形态等方面的调整，增加透光混凝土的整体可观性与艺术性。

（2）外形的多样化转变。 一般透光混凝土很难实现现场施工， 几乎是以预制件的形式进行生产。由于工艺过程的限制， 其尺寸与形状都较单一，这对透光混凝土的使用与推广都是非常不利的。 因此，根据实际应用的要求，透光混凝土预制件的形状与尺寸也应该向多样化发展， 以满足施工的要求。

（3）逐渐向承重构件发展。 虽然透光混凝土的抗压强度与普通混凝土的差异不大，但其应用于承重结构还存在着不少问题，如其与钢筋结合后如何使钢筋与透光材料不发生位置上的冲突；怎样完善混凝土、透光材料、钢筋的粘结性；如何突破现场施工的局限性等。 寻找出以上问题的解决办法，将会促进透光混凝土在建筑工程应用中上一个新台阶。

4 结语

透光混凝土虽处于起步阶段，但它有着传统混凝土无法媲美的优点。在实际工程应用中还存在着很多问题。如何将透光混凝土更好地与实际应用相结合，将是学者们研究的重点，也是决定透光混凝土发展的关键。我们相信，在不远的未来，随着透光混凝土研究和应用的深入，其实际应用也会越来越普遍，将给我们带来节能环保、视觉享受的全新建筑体系。

[1] 李悦,郭慧.透光混凝土的研究进展[J]. 混凝土.2013(6)：5-8.

[2] 曹永康,蔡国章.导光混凝土称呼、译名及制作工艺[J]. 混凝土世界， 2010（3）：16-18.