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透光混凝土在国外已被广泛用作室内外建筑材料，但由于光纤价格高（每米约20-50美元），其适销性受到限制。为克服透光、透明混凝土的缺点并促进其在建筑市场的普及，应开发一种与现有制造技术不同的可确保优异施工性的制造技术，以及具有透光性和透明性的透明材料。必须确保高度经济的。一般用于生产透光混凝土的光纤，直径越小，价格越低。不过也有问题，关于如何在混凝土内部有效地放置占混凝土总体积4-10%的大量光纤。将数万根光纤一根一根地排列起来以确保光传输的生产过程导致昂贵的光纤缺乏经济性，并且由于生产过程中需要密集的劳动力而导致劳动力成本上升。11 ]。此外，由于光纤材料本身具有很大的弯曲性，即使只是生产出一块小砖块大小的透光混凝土也需要大量的时间。
本研究旨在通过使用可确保卓越经济效率的透明材料大幅替代它来确保可施工性和经济性，并且不仅通过使未来开发的产品类型多样化，而且通过引入变化，积极实施施工现场的实用化。在光传输过程中通过光源的分化。此外，本研究试图通过将现有的无机和非情感混凝土形象演变为情感友好的混凝土，以居民为重点，通过新概念的技术开发，为未来的生活环境开发面向未来的混凝土技术。考虑到艺术性的透光混凝土。
2. 透光混凝土的新方法
2.1. 概述
本研究应用TRIZ（解决发明问题的理论）提出的解决问题的方法来解决现有透光透明混凝土的问题：材料昂贵和可施工性低[。针对第一个问题，本研究用低成本透明材料替代现有材料，改进了旧的劳动密集型生产工艺，将数千或数万根光纤铺设到混凝土中，将其转变为省力生产可批量生产的工艺。为了通过缩小当前目标和期望目标之间的差距来找到创造性的解决方案，本研究应用了 ENV（元素、特征名称、特征值），这是 TRIZ 提出的问题解决模型之一。ENV模型由元素、特征名称、特征值（当前目标和期望目标）组成，如表1所示. 首先，将要素分为材料性质、材料类型、制造方法和经济性。特征的名称是透光、工作时间、布置和制作方法。现有昂贵的光纤透明材料可以用塑料纤维、玻璃或亚克力等低成本透明和直型材料代替。将现有的连接材料更换为外部多孔模具，将施工过程从劳动密集型过程改进为省力型过程。生产系统也改进为能够批量生产的系统，其中集成生产系统生产厚度均匀的长条形，可将其分成所需的尺寸。
表 1. 来自 TRIZ 的 ENV 模型。
|
元素 |
功能名称 |
特征值 |
|
|
当前对象 |
想要的对象 |
||
|
材料特性 |
光透明 |
光纤 |
透明塑料 |
|
材料类型 |
施工效率 |
弯曲型 |
直型 |
|
制造方法 |
安排 |
里面 |
外部 |
|
经济 |
制作方法 |
一块 |
切割类型 |
2.2. 使用的材料
在实验中，使用普通波特兰水泥（1 型）。水泥的物理性能满足KS L 5201规范。细骨料的比重为2.58 g/cm 3，吸收率为1.5%。由于施工问题，不使用粗骨料填充透明材料的内部。10 毫米钢纤维应用于总体积的 0.5%。亚克力管和棒的应用如图（1) 以确保水泥混凝土块基体的透明度，并使用它们的直线形状大大提高可施工性。现有的光纤提供极好的光传输，但是在水泥或混凝土基体内沿一个方向布置数千或数万根弯曲光纤需要大量的劳动力和成本增加。然而，透光和直塑料材料可以在更短的时间内以较少的劳动力排列成矩阵。所用材料的直径从 3 毫米到 10 毫米不等，所应用的类型包括空心管。
2.3. 实验设计
试验中，配合比的设计，排除了粗骨料，以防止在砌块内浇筑高流动性混凝土过程中，由于透明材料的缝隙较窄而出现纤维球化现象和施工问题。混凝土配合比设计总结在下表2中。所用材料由水泥、磨碎的粒状高炉渣（GGBS）、细骨料（FA）、钢纤维（10毫米）、超增塑剂和透明材料（丙烯酸）混合而成。使用 38% W/C、3% 空气、0.5% 钢纤维和最多 2% 超增塑剂 (SP) 的混合物，生产和浇筑高流动性混凝土。
表 2. 混合比例 (kg/m 3 )。
|
混合型 |
水 |
水泥 |
广州市工商局 |
F A |
纤维 |
亚克力型 |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
AR_3 |
200 |
550 |
50 |
839 |
36 |
杆 (3mm) |
|
AR_5 |
200 |
550 |
50 |
839 |
36 |
杆 (5mm) |
|
AR_10 |
200 |
550 |
50 |
839 |
36 |
杆 (10mm) |
|
AP_5 |
200 |
550 |
50 |
839 |
36 |
管道 (5mm) |
|
AP_10 |
200 |
550 |
50 |
839 |
36 |
管道 (10mm) |
|
混合ARP |
200 |
550 |
50 |
839 |
36 |
混合（3、5、10mm） |
2.4. 生产工艺
透光混凝土砌块的生产流程如下图（2）。首先，准备用于确保透明度的低成本丙烯酸棒或管，长度为 110 毫米。在模具的外部钻孔以在不锈钢上制作各种尺寸的孔（3、5 和 10 毫米）。孔之间的距离与孔的大小相同。孔洞的大小和数量是决定工程可施工性和经济效益的重要因素，透光程度取决于孔洞的数量。外置式模具的优点是可以重复使用，因为它是由外部合作伙伴预制的，并且不需要在调整每根光纤并将其连接到孔后将光纤排列成一条线的复杂操作。此外，无需通过加热光纤末端来加宽表面积，7 ]。在如图（ 3）所示准备好的模具中，将水泥、水、细骨料、钢纤维和高效增塑剂以高流动性（流动测试结果约为70cm）混合并放入模具内，将透明材料插入其中，然后用橡皮锤轻轻敲打模具，使模具充满混凝土。通过在混合过程中室温固化至少 24 小时后移除模具，在进行 28 天水下固化后将其切割成所需厚度，从而完成原型。
2.5. 结果
发光混凝土因发光而发生颜色变化的观察结果如图（4）所示。在一个方向上排列透明材料后，使用混凝土填充空间。发现光的透射在所有材料和直径中都是优越的。特别是透明材料的直径越小，由于小光源的密集排列，透光对物体的透光度就越好。此外，发现虽然随着直径变大，由于更大的光源可以传输大量的光，但物体的精度趋于降低。图（5) 表示外部物体引起的传输效果。在处理混凝土之前，在光前举起，在混凝土块后面清晰地显示出人的形状，这表明物体挡住了外部光线，从而阻止了光线的透射，从而出现了物体的轮廓。图（5）还显示了使用混凝土锯切割机将混凝土切割成50mm的块后对光透射的观察结果。处理后，透光效果进一步增强，透视外部物体的效果也有明显提升。
2.6. 问题
随着混凝土结构变得越来越大，结构的重静载荷成为缺陷之一。因此，需要在保持机械性能的同时减轻结构的重量，以减少静载荷并提高应用于结构时的可施工性。利用透光材料生产出具有增强施工性和经济效益的透光混凝土砌块，但在使用原型的透光过程中发现了关键问题。预计如果使用普通混凝土材料，在材料准备、运输和加工过程中都会出现困难。特别是，由于在运输和加工过程中预计大型混凝土锁生产后所需的劳动力和时间会增加，这些问题需要在未来的现场应用之前解决。为解决相对复杂的制造和加工步骤中出现的问题，并确保更实用的技术，本研究试图通过应用轻骨料和轻质发泡的轻质混凝土浇筑，进一步研究确保批量生产和生产方便的方法。单位重量大的普通混凝土中的药剂[
3. 轻质骨料透光轻质混凝土
3.1. 使用的材料
在实验中，使用了前面提到的普通硅酸盐水泥（类型 1）。所用水泥的物理性能符合KS L 5201规范。细骨料的比重为2.58 g/cm 3，吸收率为1.5%。长度为 10 mm 的钢纤维用于通过施加总体积的 0.5% 来增强横向抗裂性。粉煤灰人造轻骨料购自S公司，用于实验。最大骨料尺寸为 10 mm，实验中使用的骨料的物理性质总结在表3 中。为了确保水泥混凝土块基体的透明度，还使用了丙烯酸管和杆。
表 3 人造轻骨料的材料特性。
|
总计的 |
单位重量 |
比重 |
孔隙率 |
吸收率 |
固体体积百分比 |
细度模数 |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
粉煤灰人造轻骨料 |
840 |
1.35 |
35 |
24.3 |
64 |
6.45 |
3.2. 实验设计
试验中配合比的设计是将粗骨料的最大尺寸限制在10mm以内，以防止在浇筑高流动性、人工、轻质的透明材料过程中，由于透明材料间隙窄而造成施工问题。块内重量骨料混凝土。混凝土配合比设计总结在下表4中。使用的材料是由水泥、细骨料、人造轻骨料（LWA）、钢纤维（10毫米）、超增塑剂和透明材料（5毫米尺寸的亚克力棒和管）混合而成。使用 33% W/B、4.5% 空气、0.5% 钢纤维和最多 2% 超增塑剂 (SP) 的混合物，生产流动性轻骨料混凝土以进行浇筑。
表 4. 与人造轻骨料的混合比例 (kg/m 3 )。
|
混合型 |
水 |
水泥 |
F A |
认证机构 |
纤维 |
亚克力型 |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
AR_LWA |
200 |
550 |
839 |
715 |
36 |
杆 (5mm) |
|
AP_LWA |
200 |
550 |
839 |
715 |
36 |
管道 (5mm) |
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