Прозрачный бетон как сделать: как сделать своими руками, состав

Содержание

как сделать своими руками, состав

Несомненным прорывом в области строительства и дизайнерского искусства стал прозрачный бетон. Обладая прочностью обычного и дополненный светопропускными способностями, он стал прекрасным решением для множества задач по созданию идеального интерьера. Материал приобрел широкое распространение в оформлении лестниц, витрин, вывесок и других уличных композиций.

Состав прозрачного бетонного блока

Отличием состава светопроводящего бетона от обычного является использование просеянных сыпучих материалов мелкой фракции. Помимо цемента, песка, мраморной или гранитной крошки прозрачный бетон содержит в себе оптоволоконные нити из стекла или пластика толщиной до 2,5 мм. Именно они являются проводником света в бетонном блоке, заменяя при этом арматуру.

Для замеса раствора следует использовать только чистую воду, песок и цемент без комочков, а строительный миксер, используемый для равномерности смешивания, должен быть тщательно очищен от остатков после предыдущего использования.

Как производят?

Светопроводящий бетон изготавливается блоками, которые в свою очередь крепятся анкерами на металлические конструкции. Толщина блоков варьируется от 2,5 до 30 см, при этом светопропускание от нее не зависит. Окрашивается на стадии замешивания, как правило, в белый, серый, черный и бежевый цвета, однако можно встретить и использование ярких колеров. При отсутствии источника света по внешнему виду светопрозрачный бетон не отличается от обычного.

Недостатки

Помимо высокой стоимости, недостатком строительного материала есть невозможность заливки полной конструкции.

  • Высокая цена.
  • Невозможность заливки полной конструкции, а, значит, дополнительные затраты на металлоконструкцию и монтаж на нее бетонных плит.

Преимущества

  • Способность пропускать свет.
  • Прочность прозрачного бетонного блока сравнима с показателями обычного.
  • Возможность окраски в любой цвет.
  • Тепло- и шумоизоляция.
  • Морозостойкость.
  • Возможность изготовить прозрачный бетон своими руками.

Области использования

Для возведения стен и межкомнатных перегородок, используемый светопроводящий бетон позволяет снизить затраты на электроэнергию за счет проникновения дополнительного естественного света. Конечно, за такими стенами не будет полной видимости, как за стеклом, но при использовании внутреннего освещения станут отчетливо различаться силуэты.

Широкое использование прозрачный бетон нашел в декорировании, например лестниц или барных стоек.

Широко используется для отделки лестниц, пола, перегородок, барных стоек, столешниц и сантехнических изделий. Эффектно смотрятся уличные фонари и скамейки, фонтаны, вывески и витрины, фасады. А также прозрачный бетон применяют для зонирования в офисах и других помещениях, в парковых зонах или внутренних двориках.

Как сделать своими руками?

Несмотря на сложность, возможно и самостоятельное изготовление прозрачного бетонного блока. При этом следует в точности соблюдать вектор укладки оптоволоконных нитей и пропорции компонентов бетонной смеси. Раствор по количеству частей: песок — 3, цемент — 1, вода — 0,5, оптоволокно — до 5% от общего объема, мраморная или гранитная крошка. Стеклонить при этом нарезается на толщину будущего блока.

Для начала изготавливается плавающая опалубка. Она представляет собой конструкцию для послойной заливки, которая передвигается от нижнего слоя к верхнему по мере застывания бетонного раствора. Далее она устанавливается на ровную поверхность и начинается процесс заливки. После укладки тонкого слоя раствора равномерно наносятся нарезанные нити, перпендикулярно лицевой стороне блока и чуть утапливаются в бетон.

После схватывания наносится следующий пласт смеси и нитей и так, до полного заполнения опалубки. Через 2—3 суток после застывания последнего слоя проводится распалубка. Еще неделю блок выдерживается в теплом (не ниже +20 градусов) и влажном месте. По истечении этого срока проводится финишная обработка бетона — шлифовка и полировка поверхности лицевой стороны блока.

Следует ровно уложить нити, в противном случае светопропускание снизится или исчезнет.

Несмотря на ряд преимуществ, главной характеристикой остается эстетическая составляющая. Сферы применения прозрачного бетона уже достаточно широки, но все еще окончательно не раскрыты. А уникальное сочетание прочности и светопроводимости позволяет утверждать, что в будущем архитекторы и дизайнеры обязательно найдут ему и другое применение.

Прозрачный бетон

Прозрачный бетон: технология производства

Практически любой масштабный строительный процесс предусматривает использование бетонных смесей. Раствор выступает основой в формировании фундамента, из него сооружают стены, выполняют перекрытия и реализуют другие задачи. При этом внешняя неприглядность бетона никого не смущает – его умело маскируют облицовочными материалами, поэтому особых проблем этот нюанс не доставляет. Тем не менее венгерский инженер Арон Лошонци решил внести в перечень характеристик серого материала еще одно качество – светопропускную способность. Так появился прозрачный бетон Illumicon, который имеет немало отличий от традиционных смесей. Это относится не только к внешнему виду, но и к оригинальной структуре, обусловленной технологией изготовления.

Состав бетона

Основу все же составляет обычный раствор, приготовленный из мелкозернистой цементной массы. Сама по себе технология произвела революцию в представлении о бетоне лишь за счет необычного соединения базовой привычной смеси и фиброоптического волокна. Это нити, которые применяются в телекоммуникационных сетях. Именно за счет комбинации этих компонентов и формируется прозрачный бетон. Состав основного раствора также предусматривает использование цемента и воды в соответствии с техническими требованиями. Что касается волокон, то их параметры подбираются по особым критериям.

Как правило, технологи не рекомендуют готовить массы, в которых доля содержания оптических элементов превышает 5 %. Это сказывается на прочности и долговечности материала. С другой стороны, от процента содержания стекловолокна зависит то самое качество, обуславливающее прозрачность. Чаще всего прозрачный бетон производится с применением волокон, толщина которых не превышает 2 миллиметров.

Технология изготовления

Как и традиционная методика создания бетона, в данном случае работы начинаются с обустройства опалубки. Далее в нее заливается раствор. Здесь важно отметить, что сама по себе смесь для бетонов предполагает включение компонентов с разными характеристиками. Существуют мелкозернистые растворы, а в некоторых случаях уместно добавлять щебень. Именно первый вариант без включения наполнителей с крупной фракцией позволяет получить качественный прозрачный бетон. Технология в части применения оптоволоконных нитей предусматривает в некотором роде армирование. От точности укладки волокон также зависит ключевая характеристика материала – способность обеспечения видимости. Еще одним принципиальным отличием от классического способа изготовления бетонов является необходимость доработки уже застывшего раствора. Во-первых, опалубочная форма освобождается, после чего можно разрезать монолит на отдельные блоки с нужной формой. Во-вторых, сформированный литракон тщательно полируется.

Характеристики прозрачного бетона

Поскольку основу материала составляет вполне привычный мелкозернистый раствор, его технические свойства во многом схожи с обычными мелкозернистыми бетонами – например, марки М250. Однако, наличие порядка 5 % инородного элемента в виде стекловолокна все же обуславливает ряд отличий. Что касается плотности, то она варьируется от 2100 до 2400 кг/м3. Этот показатель превосходит пенно- и газобетонные аналоги, но с тяжелыми составами в отношении плотности литракон конкурировать не может. Зато прозрачный бетон демонстрирует неплохую водонепроницаемость и морозостойкость. Так как средняя прочность на сжатие не позволяет применять светопроводящий материал в качестве базовой основы при строительстве крупных строительных объектов, желательно изначально просчитать нагрузки на материал. Если все же есть задача выполнения из литракона ответственных конструкций, то лучше рассмотреть варианты внесения дополнительных пластификаторов и добавок, повышающих прочность.

Сферы применения

Все же литракон не предназначен для использования в качестве стройматериала, на который могут возлагаться высокие силовые нагрузки. Более того, заливка фундамента из стекловолоконного раствора не имеет смысла, так как светопропускная способность в данном случае никак не будет выражена. Основным же направлением его использования является устройство архитектурных композиций с декоративными свойствами. И в создании уличных дизайнерских объектов, и при украшении интерьеров успешно используется прозрачный бетон. Применение его в первую очередь обусловлено эстетическими соображениями, хотя и технико-физические качества материала не отбрасываются. Так или иначе, базовый набор компонентов для литракона делает его схожим с обычным легким бетоном, который справляется с нагрузками в составе небольших архитектурных конструкций.

Плюсы и минусы прозрачного бетона

Главное достоинство данного материала заключается в сочетании, казалось бы, несопоставимых эксплуатационных качеств. Это декоративный эффект и силовой потенциал, соответствующий по своим показателям легким бетонам. Что касается минусов, то средние показатели прочности специалистами даже не берутся во внимание. Гораздо существеннее высокая цена. Именно включение в прозрачный бетон оптоволоконных нитей повышает стоимость изготовления раствора.

Как изготовить самостоятельно?

Наиболее качественные исполнения таких бетонов производятся в заводских условиях и реализуются уже в виде готовых к применению дизайнерских объектов. Но при желании можно изготовить литракон и самостоятельно. Основная сложность будет заключаться в правильной укладке стекловолоконных нитей. Если производство прозрачного бетона на специализированных комбинатах предусматривает работу автоматизированных машин, которые формируют пласты стекловолокна, то в домашних условиях эту работу придется выполнять вручную. Также формируется опалубочная конструкция, а далее послойно создаются ряды из светопропускающих нитей. Параллельно выполняется поочередная заливка пластов порциями раствора. При этом важно соблюдать концентрацию волокон в общей массе, чтобы бетон сохранил достаточный запас прочности.

Заключение

Довольно часто улучшение характеристик привычного стройматериала приводит к изменению направлений его использования. Несмотря на схожесть с классическими растворами, прозрачный бетон используется преимущественно как декоративный объект. Для получения надежной силовой базы вполне целесообразно применять обычные составы, эстетическая привлекательность которых не имеет никакого значения в процессе эксплуатации. Литракон, напротив, не представляет особого интереса с точки зрения несущих способностей, но зато наилучшим образом раскрывается в виде оригинального дизайнерского элемента.

fb.ru

Прозрачный бетон своими руками

Бетон представляет собой прочный строительный материал, который обладает высокими качественными характеристиками и продолжительным сроком службы. Преимуществ бетонного раствора много, однако, также наблюдаются и недостатки. Одним, из недостатков является неэстетичный внешний вид бетона, который требует дополнительной отделки. Но технологии в мире строительства не стоят на месте, и был изобретен новый вид – бетон светопрозрачный. Этот строительный материал позволяет различать силуэты объектов и очертания людей, что является уникальным дизайнерским решением при возведении зданий и сооружений. Прозрачный бетон можно изготовить своими руками, что позволит сократить расходы на и так дорогостоящие материалы.

Определение

Прозрачный бетон является уникальным строительным материалом, который изобрел венгерский архитектор А. Лошонци. Он искал возможности обеспечить сооружениям дополнительное освещение, не нарушив при этом прочностных характеристик бетонного раствора. И тогда архитектор решил изменить внутренне строение материала.

Спустя пятнадцать лет экспериментов над бетоном, архитектору удалось внедрить в строительство новый материал – прозрачный бетон (Литракон). В его состав входят мелкозернистые композиционные материалы и стекловолокно.

Изготовление прозрачных бетонов невозможно больших объемов, поэтому их принято выпускать в форме блока.

На фоне основных преимуществ, выделяют главный недостаток прозрачного бетонного раствора – это высокая цена на используемые материалы, которая может достигать тысячи долларов.

Особенности и характеристики

Свет пропускается за счет входящего в состав литракона оптоволокна.

Прозрачные бетоны помимо уникального внешнего вида обладают:

  • высокой прочностью;
  • водостойкостью;
  • теплоизоляцией;
  • шумоизоляцией;
  • возможностью собственноручного изготовления.

За счет входящего в состав стекловолокна, материал получает армирующее действие, что преувеличивает его характеристики:

  • влагопоглащение до шести процентов;
  • морозостойкость;
  • прочность на изгиб;
  • прочность на сжатие.

Особенности литракона заключаются в его экологичности, показатели которой проходят соответствующую проверку и имеют сертификаты. К недостаткам материала относится отсутствие возможности получения светопроводящей смеси непосредственно в опалубке на стройплощадке. Процесс изготовления заключается в послойной укладке компонентов раствора, после застывания которых, уложенную поверхность обрабатывают дополнительным составом, что позволит получить нужные светопроводящие свойства.

Пропускание света обеспечивается за счет входящего в состав литракона оптоволокна. Оно позволяет пропускать световые лучи на расстояние около 200 сантиметров. Оптоволокно не поддается воздействию огня и обладает устойчивостью к резким перепадам температур и ультрафиолетовому излучению.

Стены из прозрачного бетона способны пропускать в помещение лучи естественного света в дневное время суток, освещать приусадебный участок за счет комнатного освещения. Литракон можно встретить черного цвета, белого и серого, также выпускают матовые панели или отполированные. Светопроводящие блоки крепят анкерами, строительными растворами, клеевыми смесями. Изготавливают блоки различных размеров, с разнообразной цветовой гаммой и способом обработки поверхности.

Области применения

Используют литракон для создания уникального дизайнерского элемента интерьера:

  • фасадов зданий и сооружений;
  • столешниц;
  • лестниц;
  • скамеек;
  • внутренних перегородок.

Технология изготовления своими руками

Прозрачный бетон можно изготовить собственноручно, однако следует внимательно отнестись к этому процессу. Сложность заключается в технологии приготовления литракона, а именно, в пропорциях нужных компонентов. Чтобы получилась светопроводная структура, следует взять четыре процента оптоволокна от всей массы раствора. Также следует соблюдать направление укладки нитей, которые должны лежать строго в одну сторону. Для собственноручного создания литракона следует подготовить следующие материалы:

  • очищенную воду;
  • просушенную цементную смесь с мелкими зернами заполнителя;
  • стекловолокно длиной, соответствующей толщине плиты.

Оптическое стекловолокно (нити сечением от ¼ до 3 мм, по длине равные будущей толщине панелей).

Технологический процесс собственноручного приготовления литракона включает в себя следующие этапы:

  • изготовление короба, который представляет собой плавающую опалубку, способную перемещаться вверх по мере застывания раствора;
  • изготовленный короб устанавливают на выравненную горизонтальную поверхность и заливают в него тонким слоем подготовленную смесь в небольшом объеме;
  • далее укладывают стекловолокно в залитый раствор и немного его утапливают;
  • дают раствору схватиться и дальше заливают следующую порцию, после чего укладывают в него еще один слой стекловолокна;
  • повторяют заливку и установку стекловолокна до полного заполнения опалубки;
  • после застывания последнего слоя залитого раствора, проводят демонтаж опалубки, шлифуют и полируют бока блоков, со стороны перпендикулярно расположенных стекловолокон.

Создание мелкозернистого бетонного раствора заключается в смешивании одной части цемента и трех частей песка. Часть воды добавляется, исходя из массы цемента, и не должна быть больше половины его части. Далее добавляют модификаторы, часть которых определяется по рекомендациям производителя. Сухие компоненты погружают в смеситель и перемешивают на протяжении одной минуты. Как только смесь приобретет однородность, вводят воду и перемешивают еще пять минут.

После формовки прозрачного бетона в блоках приступают к финишной обработке. Для этого проводят распалубку через двое-трое суток после ее установки и оставляют изготовленный блок выдерживаться в условиях оптимальной влажности и температурного режима. Процесс неполного застывания происходит за три-пять дней.

Чтобы материал смог проводить световые лучи, боковые поверхности следует отшлифовать.

Заключение

Литракон представляет собой уникальный современный строительный материал, обладающий не только привлекательным внешним видом, но и высокими качественными характеристиками. Его прочность, надежность и долголетие ничем не уступают обычному бетонному раствору.

Из недостатка наблюдают лишь высокую стоимость материалов, поэтому при желании сэкономить, можно изготовить литракон собственноручно.

kladembeton.ru

Прозрачный бетон — декоративный материал будущего

Уже более полувека бетон остается одним из самых востребованных строительных материалов. Сочетание высокой прочности, стойкости к внешним воздействиям и долговечности позволяет создавать на основе этого материала здания, эксплуатационный срок которых превышает 50 лет.

Основной проблемой бетона всегда являлась его низкая эстетичность и непригодность для создания интересных дизайнерских и архитектурных решений. Вот почему прозрачный бетон после своего появления стал настоящей находкой для многих дизайнеров. Способность столь прочного и плотного материала пропускать свет позволила создавать интерьер нового поколения.

Особенности и основные свойства композита

Своим появлением уникальный бетон обязан венгру Арону Лошонци. В поисках способов добавить помещениям света, сохранив конструкционную надежность бетона, архитектор пришел к выводу, что модификацию материала нужно вести изнутри, изменяя его строение.

В результате многочисленных экспериментов около 15 лет назад появился прозрачный бетон, выполненный на основе мелкозернистого композита и стекловолокна в качестве базового светопроводящего заполнителя. Созданный материал получил название «Литракон».

Технология изготовления прозрачного бетона претерпела изменения, но все еще весьма специфична. Заливка массивных конструкций подобным композитом невозможна из-за сложности распределения волокон. В результате оптимальной формой выпуска стали блоки.

Фактически при изготовлении материала пучки стеклянных волокон укладываются между слоями мелкозернистого бетона. После твердения в теле материала остается большое количество проводящих элементов, создающих уникальный световой узор в теле бетона.

Технические характеристики

Несмотря на специфичный внешний вид, прозрачный бетон выпускается по технологии классического мелкозернистого композита, поэтому обладает всеми базовыми свойствами данного материала. К основным характеристикам материала можно отнести:

  • прочность на сжатие от 20 до 35 МПа;
  • прочность при растяжении на изгиб не менее 2 МПа;
  • водонепроницаемость на уровне W4 – W8;
  • морозостойкость не менее 75 циклов;
  • водопоглощение не превышает 6%.

Отсутствие крупного заполнителя в теле композита увеличивает возможность деформаций и сдвига, поэтому стекловолокно для прозрачного бетона дополнительно выполняет функцию внутреннего армирования, являясь неким аналогом фибры.

В производственных условиях для изготовления материала может применяться технология поэтапного литья или послойного вибропрессования. Оба варианта обеспечивают надежное крепление волокон при сохранении высоких эксплуатационных характеристик композита в целом.

Несмотря на кажущуюся сложность выполнения, прозрачный бетон можно изготовить своими руками, приложив немного старания и усилий.

Применение композита

Уникальный материал чаще всего используется в декоративных целях. Высокая прочность позволяет воздвигать из него внутренние перегородки в помещениях, обеспечивая доступ для большего количества света. Такой вариант внутренних стен особенно востребован в офисных помещениях, при оформлении кафе и ресторанов, а также развлекательных комплексов.

Из прозрачного композита часто нарезается плитка для отделки стен, пола или потолка. Использование материала в качестве основного при строительстве зданий в принципе возможно, но экономически не целесообразно. Стоимость прозрачного бетона крайне высока, а производительность любой технологической линии не сможет обеспечить потребности полноценного строительства.

Кроме того, стеклянное волокно под воздействием внешней влаги и перепадов температур может вступать в щелочно-силикатные реакции с минералами цементного камня, что приводит к разрушению материала.

Сочетание всех факторов привело к тому, что уникальный композит остается весьма экзотическим отделочным материалом, применяемым для создания декоративных перегородок, а также элементов декора.

Самостоятельное изготовление

Чтобы создать прозрачный бетон своими руками не понадобится специального оборудования или специфичных навыков. Изготовить его можно и в домашних условиях. Фактически для приготовления такого материала потребуется хорошая опалубка и внимательное соблюдение технологии.

Материалы и оборудование

Для изготовления раствора лучше всего использовать принудительный смеситель, способный обеспечить высокую степень однородности малоподвижной смеси. При использовании гравитационного смесителя необходимо сократить объем единичного замеса и увеличить время перемешивания минимум в 2 раза.

Из сырьевых материалов понадобятся:

  • цемент или смешанное вяжущее;
  • песок для строительных работ 1 класса с модулем крупности 2 – 3;
  • стекловолокно диаметром 0,5 – 2,5 мм и длиной, равной толщине изделия;
  • модификаторы, улучшающие формуемость малоподвижных смесей.

Применение подвижных смесей предполагает быстрое схватывание каждого слоя мелкозернистого бетона, на который укладываются пучки стеклянных волокон. Проще выполнять слои из малоподвижных смесей, способных сохранять форму после уплотнения.

Специальные модификаторы способствуют получению плотной и однородной структуры базового композита для прозрачного бетона. Песок следует применять средней крупности с минимальным количеством примесей, пылеватых и илистых частиц.

Состав и приготовление мелкозернистого бетона

Для выполнения базового композита лучше всего смешивать цемент и песок в соотношении 1: 2,5-3 по массе. Количество воды не должно превышать половины массы цемента. В общем виде состав мелкозернистого бетона на 1 м3 можно представить следующим образом:

  • цемент = 450 – 500 кг;
  • песок = 1300 – 1500 кг;
  • вода = 200 – 250 кг.

При использовании модификаторов их дозировка назначается в соответствии с рекомендациями производителя. После загрузки в смеситель песок и цемент перемешиваются в течение минуты до получения однородной смеси, далее вводится вода затворения, и обеспечивается смешение не менее 5 – 8 минут. После получения однородной смеси начинается производство прозрачного бетона.

Формовка материала

Для изготовления композита подготавливается опалубка с основанием в виде прямоугольника. Своеобразный блок заполняется смесью в несколько этапов. Сначала укладывается и уплотняется нижний слой мелкозернистого бетона толщиной не более 0,5 – 1 см. Затем вдоль укладываются пучки стекловолокна так, чтобы закрыть практически всю поверхность бетона.

Далее укладывается следующий слой мелкозернистого бетона той же толщины и уплотняется. Сверху создается новая сетка из стеклянных волокон, уложенных поперек. Затем процедура повторяется до заполнения опалубки.

Благодаря изменению направления пучков стекловолокна свет сможет проходить сквозь все боковые грани изготовленного блока. Конечно, периодичность проводящих элементов будет реже, чем у материала заводского изготовления, но декоративные свойства композит сохранит.

Применение подвижных смесей приводит к неравномерному распределению и смещению пучков волокон. Такой эффект чуть ухудшает проводимость для света, но создает интересный узор в теле материала. При использовании подвижной смеси укладка нового слоя ведется после потери подвижности предыдущего.

Финишная обработка

Распалубка изделия производится через 48 – 72 часа после изготовления. Далее блок выдерживается при температуре 20 °С и влажности 95% в течение 3 – 5 дней. За этот срок бетон приобретет до 80% от своей прочности и сможет выдержать итоговую обработку.

После распалубки все пучки стекловолокна затянуты цементным молочком, поэтому не проводят свет. Для придания материалу светопроводящих свойств все боковые поверхности блока необходимо отшлифовать алмазными дисками различной зернистости.

При желании изделие можно распилить на плитки заданной толщины. Распил необходимо вести перпендикулярно слоям укладки.

tehno-beton.ru

Прозрачный бетон – высокопрочный материал с отличными декоративными свойствами

Бетон является одним из наиболее распространенных строительных материалов, что связано с его прочностью, долговечностью и рядом других достоинств. Однако, эстетическая его составляющая оставляет желать лучшего, поэтому бетонные поверхности всегда подлежат дополнительной отделке. Исключением является светопроводящий бетон, которому, собственно, и посвящена данная статья, в частности далее мы подробно рассмотрим, что собой представляет этот материал и как сделать прозрачный бетон своими руками.

Стена из прозрачного бетона

Общие сведения

Прозрачный или светопроводящий бетон (Litracon) был придуман в 2001 году одним венгерским архитектором. В мелкозернистую структуру этого материала включены волоконно-оптические стеклянные нити. В результате материал представляет собой прочную субстанцию, пронизанную тонкими стеклянными волокнами.

Сразу следует отметить, что цена прозрачного бетона очень высокая, что обусловлено технологической сложностью его изготовления. Поэтому его производят исключительно под заказ в виде прямоугольных панелей, размеры которых выбираются в соответствии с пожеланиями заказчика.

Изначально приобрести светопроводящий бетон можно было только заграницей, в результате чего к высокой цене материала добавлялась стоимость доставки. Однако, в последнее время его изготовлением занялись и отечественные производители. Причем, они стали предлагать данный материал по гораздо более выгодным ценам.

Блок прозрачного бетона

Свойства материала

Характеристики

Несмотря на определенную внешнюю экстравагантность, прозрачный бетон обладает конструкционными характеристиками традиционного бетона, в том числе:

  • Прочностью;
  • Водостойкостью;
  • Шумо- и теплоизоляционными свойствами.

Причем, стекловолокно оказывает на материал армирующее действие, в результате чего некоторые его показатели даже выше, чем у обычного бетона:

Влагопоглощение До 6 процентов.
Морозостойкость F50
Прочность на изгиб Рtb30
Прочность на сжатие М250

Обратите внимание! Прозрачный бетон можно рассматривать не только как декоративный, но и конструкционный материал, способный выдерживать большие нагрузки. Причем, его оптические свойства не зависят от толщины.

Прозрачный бетон в интерьере

Особенности

Компоненты, которые используют при изготовлении светопроводящего бетона, сертифицированы и перед использованием проходят экологическую экспертизу. В результате готовый материал гарантированно является экологически чистым и безопасным для здоровья.

К недостаткам можно отнести то, что технология производства прозрачного бетона не позволяет получить его в опалубке прямо на строительной площадке. Litracon изготавливают на промышленных предприятиях, которые обладают соответствующим оборудованием.

Изготовление материала осуществляется путем послойного наложения стекловолокна и мелкозернистого бетонного раствора. После схватывания раствора и набора прочности, поверхность блоков дополнительно обрабатывают, чтобы получить хорошие светопроводящие характеристики.

На фото — светильник из прозрачных блоков

Область применения

Впервые прозрачный бетон был использован для изготовления причудливого светильника в виде куба. Весил данный предмет интерьера более 10 килограмм. Постепенно область его применения расширялась.

В последнее время Litracon используют в современных архитектурных композициях, для воплощения различных дизайнерских решений в городском строительстве, а также для создания необычных элементов интерьера.

Надо сказать, что фантазию дизайнеров на данный момент ограничивает лишь очень высокая стоимость материала.

Пучок стекловолокна

Изготовление

Основная сложность самостоятельного изготовления заключается в том, что технология прозрачного бетона требует включения в структуру ровно 4 процента оптоволокна от общей массы материала. Причем, все его нити должны располагаться строго в одном направлении.

Материалы

Итак, чтобы создать самостоятельно литрокон, нужно подготовить все необходимые материалы:

  • Сухую мелкозернистую цементную смесь;
  • Чистую воду;
  • Стекловолокно диаметром 0,25-3 мм. Длина волокна должна соответствовать толщине плиты.
Технология изготовления

Инструкция по изготовлению светопроводящих панелей выглядит следующим образом:

  • В первую очередь необходимо выполнить конструкцию, которая напоминает короб. По сути это плавающая опалубка, которая по мере схватывания раствора, должна плавно смещаться вверх.
  • Полученный короб следует установить на ровную горизонтальную поверхность и залить в него небольшое количество раствора, распределив тонким слоем.
  • Поперек свежезалитого слоя равномерно укладывается стекловолокно и слегка утапливается.
  • После того как раствор схватится, дозированно заливается следующая порция раствора и поверх него также укладывается слой стекловолокна.
  • Данная процедура повторяется до тех пор, пока опалубка полностью не заполнится.
  • Когда застынет последний слой раствора, нужно снять опалубку.
  • Затем выполняется шлифовка и полировка боковых поверхностей блока, к которому стекловолокно расположено перпендикулярно.

Совет! Выполнить опалубку можно из фанеры, пластика или другого листового материала.

Готовые прозрачные панели

На этом процесс изготовления данного материала завершен. Конечно, эта работа требует определенного времени, усидчивости и упорства, однако результат оправдывает все эти сложности. После получения некоторого опыта, последующие образцы могут получиться более высокого качества.

Вывод

Прозрачный бетон является современным материалом, который помимо высокой прочности, обладает отличными декоративными свойствами. Пожалуй, к его недостаткам относится лишь высокая стоимость, однако, получить Litracon можно и в домашних условиях, без особых затрат (см.также статью «Бетон из отсева – особенности и приготовление»).

Из видео в этой статье вы можете подчерпнуть дополнительную информацию по данной теме.

загрузка…

masterabetona.ru

Прозрачный бетон иллюмикон

Прозрачный бетон — это современный вид материала для отделочных работ, который сделан на основе цемента высокой степени прочности и мелкофракционной гранитной или мраморной крошки. Сквозь основу проходит огромное количество нитей оптического волокна, которые пропускают свет, тем самым словно подсвечивая материал изнутри и делая его структуру прозрачной.

При этом все остальные свойства настоящего бетона сохраняются в полной мере. Светопропускающая способность прозрачного бетона не зависит от толщины материала, потому что оптические волокна обладают способностью пропускать свет с незначительными потерями на расстояние до двух десятков метров.

 

 

Достоинства прозрачного бетона.

Другое название прозрачного бетона — иллюмикон ( ILLUMICON). Материал по своему внешнему виду напоминает натуральный камень, тщательно обработанный и отполированный. Именно высокими декоративными свойствами прозрачного бетона можно объяснить его популярность в качестве отделочного материала.

 

 

Другим неоспоримым достоинством иллюмикона можно считать его чрезвычайную прочность, идентичную привычному нам бетону. Поэтому из прозрачного бетона можно возводить стены, а также межкомнатные перегородки.

 

 

На сегодняшний день существует несколько разновидностей иллюмикона. Если в структуре материала используется оптическое волокно большого диаметра, то прозрачный бетон приобретает способность передавать не только очертания, но и окраску предметов.

 

 

Еще одним неоспоримым преимуществом иллюмикона можно считать то, что он относится к негорючим материалам. Поэтому его можно использовать как в наружной отделке зданий,  так и в оформлении интерьера помещений различного функционального назначения.

 

 

Цветовая гамма материала.

На сегодняшний день самым популярным является прозрачный бетон следующих цветов:

 

 

  • темно — серый оттенок;

 

 

 

 

  • песочный оттенок желтого.

 

 

Эти цветовые варианты иллюмикона в настоящий момент являются самыми востребованными. Однако можно заказать материал практически любого цвета, что сделает возможным реализацию самого смелого дизайнерского проекта.

 

 

Кроме того, существует возможность выбора рисунка и структуры прозрачного бетона в зависимости от пожеланий и вкусовых предпочтений заказчика. Под заказ можно сделать иллюмикон любого оттенка, подходящий под цветовую гамму интерьера.

 

 

Сфера применения иллюмикона.

Прозрачный бетон широко используется во многих видах отделочных работ. Им охотно заменяют такие дорогостоящие материалы, как оникс, гранит и натуральный мрамор. Из иллюмикона возможно изготовление следующих видов изделий и конструкций:

  • Монтаж межкомнатных перегородок;
  • Возведение самонесущих стен;
  • Изготовление барных стоек;
  • Производство столешниц для кухонной мебели;
  • Возведение ограждений и заборов;
  • Изготовление подоконников;
  • Наружная отделка фасадов зданий;
  • Изготовление садового декора и скамеек;
  • Производство светильников оригинального дизайна;
  • Внутренняя отделка помещений;
  • Наружная отделка зданий.

 

 

Таким образом, можно сделать вывод, что прозрачный бетон как вид отделочного материала получил широкое распространение благодаря своим уникальным качествам. На сегодняшний день он используется во многих сферах, и с каждым днем приобретает все большую известность и популярность.

 

 

Прозрачный бетон, заряжающее шоссе, льняная крыша

12 лет назад в стране были созданы полюса конкурентоспособности – кластеры, одними из задач которых являются научные исследования и создание новых инновационных продуктов. Сегодня таких кластеров 71, и все они разделены по направлениям деятельности: авиация и космос, сельское хозяйство, товары потребления, биоресурсы, биотехнологии и здоровье; химия, энергетика, инженерия и услуги, материалы, микротехника и механика, оптика и светоматериалы, информационные технологии, транспорт. Разработкой новых материалов занимается больше десятка кластеров – по направлениям деятельности, в которой эти материалы должны применяться (строительство, текстиль и т. д.).

Заряжающее шоссе

Экспериментальная площадка по производству электроэнергии в нормандском городе Туровр-о-Перш была торжественно открыта в декабре 2016 г. На участок дороги длиной 1 км уложено 30 000 небольших фотоэлектрических (солнечных) плит, внутри каждой – силиконовые пластины, которые генерируют ток и подают его на близлежащие электростанции. Покрытие из силиконовой смолы защищает панели от воздействия окружающей среды и механических повреждений: предполагается, что покрытию не смогут повредить даже многотонные грузовики.

По оценке компании-производителя Colas, покрытие из солнечных дорожных батарей площадью в 20 кв. м способно обеспечить электроэнергией (за исключением отопления) среднестатистическое хозяйство, а электричество, вырабатываемое на площади в 1 кв. км, могло бы полностью пойти на освещение улиц города в 5000 жителей.

Практическая польза: возобновляемый источник энергии для небольших поселений

Технология HP2A (haute performance activation alcaline – фр. «высокопроизводительная щелочная активация»), применяемая для создания камня из глины, возникла благодаря знакомству инженера – специалиста по минеральным связующим Давида Хоффмана и директора компании – производителя глиняных покрытий Argilus Жюльена Бланшара. Новая технология, сходная с производством геополимеров – когда монолитный строительный материал образуется в результате взаимодействия в щелочной среде компонентов геологического происхождения с компонентами, содержащими алюминаты и силикаты, – позволяет оптимизировать выбросы углекислого газа в атмосферу и использовать в строительстве меньше песка. Полученный по технологии HP2A материал не сжимается, а эластичность позволяет применять его для возведения округлых форм. Промышленное производство камнеглины должно начаться в конце 2017 г.

Практическая польза: снижение выбросов CO2 и противодействие истощению мировых запасов натурального песка

Прозрачный бетон

Светопроницаемые бетонные панели i.light – продукт одного из лидеров цементного производства во Франции Ciments Calcia. Благодаря соединению цементной основы и особых полимерных смол i.light не только пропускает естественный и электрический свет, но и позволяет невооруженным глазом различать предметы по ту сторону панели. Таким образом, применять его можно не только для строительства, но и в декоративных целях: для перегородок, балконных ограждений, лестниц и прочих предметов интерьера.

Практическая польза: повышение эстетический привлекательности городских и внутренних конструкций

Полупрозрачное дерево

Молодой исследователь и предприниматель Тимотэ Буатузэ, получивший в 2016 г. премию MIT среди инноваторов до 35 лет, основал компанию Woodoo, чтобы производить негниющее дерево, в 3 раза прочнее обычного и гораздо более огнеупорное.

«В зависимости от породы дерево на 60–70% состоит из воздуха, – объясняет Буатузэ. Воздушные пустоты можно заполнить другим материалом, который укрепит структуру дерева. Сначала из древесины извлекается линин – обеспечивающий ее жесткость натуральный полимер, который задерживает прохождение света. После этого в дерево вводится полимеризующийся молекулярный состав». На первый взгляд полученный материал не особо отличается от обычной древесины. Тем не менее даже при толщине в 1 см дерево остается полупрозрачным.

Практическая польза: более огнеупорное и прочное дерево

Пластик из водорослей

Ученый Рэми Люкас придумал, как производить пластик при помощи морских водорослей, в изобилии растущих в Бретани. Для изготовления Алгопака порошковый экстракт из бурых водорослей смешивают с различными добавками, а затем формируют гранулы, из которых «выливается» пластик. Водоросли для этого можно выращивать на морских фермах без вреда для экологии. Экспериментальное производство водорослевого пластика началось в 2013 г. и к сегодняшнему дню вышло на промышленный уровень.

Практическая польза: натуральное, возобновляемое сырье и производство без ущерба для экологии, возможная утилизация избытка зарослей саргассовых водорослей

Льняная крыша

Компания Soprema производит материал Flaxline, первое в мире подкровельное покрытие из волокон льна. В отличие от привычных материалов, изготавливаемых из нефтепродуктов, льняное перекрытие позволяет дому «дышать», выпуская наружу конденсат, скапливающийся внутри здания.

Практическая польза: натуральное, возобновляемое сырье, исключающее колебание цен из-за рынка нефти

Компания Saint-Gobain, начинавшаяся с остекления Версальского дворца, разработала электрохромное стекло SageGlass. Это стеклопакеты, которые под воздействием электрического тока меняют состояние от прозрачных до сильно затемненных (синих). Стекло PDLC и LCD выполнено на основе жидкой смеси полимерных кристаллов, находящихся среди двух пластов стекла с электропроводящим покрытием и формирующих слой, изменяющий прозрачность. Жидкокристаллические частицы распадаются на составляющие, а затем переходят в твердое состояние. Помимо уровня освещенности это позволяет контролировать температурный режим в зданиях.

Практическая польза: идеальное решение для офисов и конференц-залов

Воздушный бетон

В 2016 г. цементный гигант Lafarge запатентовал инновационную разработку – бетонный мусс Airium. Компания обещает, что для изготовления воздушного бетона будет поставлять необходимые компоненты и устройство, разработанное Lafarge Holcim. Минеральный мусс, состоящий из цемента в 6 раз менее плотного, чем обычный бетон, может улавливать большое количество воздуха и достигать тех же результатов, что и традиционные изоляционные материалы, используемые в строительстве.

Практическая польза: повышение энергоэффективности зданий, повышение звуконепроницаемости &

Текст: Екатерина Сваровская

Прозрачный бетон — Мастерок.

жж.рф — LiveJournal

Уже более 10 лет назад специалистами была предложена по-настоящему уникальная инновационная разработка для строительных работ — прозрачный или светопропускающий бетон.

В настоящее время компания Lucem высказалась о запуске нового материала и о его выходе на всемирный строительный рынок. И уже скоро можно будет купить бетон с доставкой, который будет делать конструкцию невесомой.

Вспомним историю и особенности этого материала…

Фото 1.

Как известно, обычный бетон начали применять в строительстве больше тысячи лет назад, еще во времена Междуречья.

Окончательный свой вид он приобрел в ХIX веке. И в настоящее время в ходе строительства всякого здания просто не обойтись без использования бетона. Его по праву называют основой нынешнего зодчества, поскольку это обязательный структурный компонент любого здания. Есть даже полистеролбетон и фиброцемент . Тем не менее, бетон у многих ассоциируется с безликостью и бездушностью, и редко кому придет в голову назвать его прекрасным. Однако после появления прозрачной разновидности представления о бетоне начинают сильно меняться.

Фото 2.

Казалось бы, строители давно изучили все химические и физические свойства данного материала. Но то что сквозь прозрачную несокрушимую массу можно разглядеть силуэты, черты и цвета предметов, которые находятся за ним, об этом мало кто подозревал. При этом прозрачный материал остается шумо- теплоизолирующим, прочным и водостойким. Таким образом, это такой вид композиционного бетона, который пропускает свет сквозь себя, при этом оставаясь по свойствам обыкновенным бетоном.

Прозрачный бетон обозначается еще одним термином — литрокон. Есть и другое название — люцем. Создатель прозрачного бетона — Арон Лошонци. Именно ему пришла в голову необычная идея совместить бетон с оптическим волокном, которое применяется в телекоммуникациях. Первый образец бетона, который сам изобретатель называет полупрозрачным, был сделан в 2001 году.

Фото 3.

Ныне этот венгерский архитектор открыл свою компанию и теперь занимается производством прозрачного бетона в огромных объемах. В новой версии люцема архитектор применил пластик, что позволило несколько удешевить материал и сделать его существенно привлекательнее. Мечтой архитектора является увидеть когда-нибудь городские кварталы, возведенные из литракона.

К уникальной черте светопроводящих структур бетона можно причислить то обстоятельство, что они изготавливаются из мелкозернистого материала с присоединением стекловолокна. При сочетании этих 2 компонентов появляется уникальный строительный материал с высоким уровнем прозрачности, (она изменит восприятие бетона, как материала обычного и скучного при внешнем осмотре).

Фото 4.

В самой структуре бетона располагаются светопроводящие волокна, они дают возможность добиться поразительной игры свет-тень. Подобные бетонные блоки не абсолютно прозрачны, тем не менее, сквозь них отлично просматриваются силуэты различных объектов и людей. Сооружения из светопроводящего бетона смотрятся легкими и воздушными. Однако, по мнению экспертов, по важнейшим характеристикам светопроводящий бетон ничем не отличается от простого аналога — он тоже прочный.

Исследователи выяснили, что свет через прозрачный бетон заметен на расстоянии более 20 метров.

Блоки производятся путем наслаивания мелкозернистого бетона на оптическое стекловолокно. После этой процедуры поверхность блока особым образом обрабатывают. У волокон маленький размер, что дает возможность сохранять однородность бетонной смеси и ее внутреннее строение. Данный передовой материал наравне с обычным бетоном имеет значительную прочность, высокую огнестойкость и морозостойкость, и он устойчив к воздействию лучей солнца.

Фото 5.

Прозрачный бетон, незамедлительно нашел свое применение и стал распространенным явлением в различных странах. В США, как правило, его применяют для производства ограждений многих правительственных зданий. В Швеции и Японии из такого материала сооружены весьма монолитные строения.

Люцем стал главным материалом при постройке центрального представительства BMW — знаменитого автомобильного концерна. Помимо этого, из прозрачного бетона стали производить и малые предметы. Сегодня достаточно популярны светильники, сделанные из литракона. Подобный аксессуар весит немного — всего 10 килограмм, но обходится в значительную сумму — порядка 600 евро за каждый светильник.

Фото 6.

Разработчики, чтобы детально представить инновационный материал, облицевали центральный фасад одного из сооружений в Ахене. На облицовку внешних стен потратили 136 панелей, чьи размеры соответствовали 150х50 см. Панели из бетона подсоединили к системе управления освещением, их контролировали за счет инновационных компьютерных технологий. В управлении уникальной системы находятся свыше 16 млн цветов. Вследствие чего, обыкновенный фасад здания превратился в огромный экран для яркого светового шоу.

С точки зрения авторов проекта, появление новых прозрачных бетонных блоков на строительном рынке позволит увеличить потенциал современного искусства дизайна интерьера и архитектуры. Компания Lucem уже начала изготовление редких блоков, выпуская их в нескольких разновидностях.

Фото 7.

Фото 8.

Фото 9.

Фото 10.

[источники]источники
http://www.dal.by/news/149/05-08-16-11/
http://arhbeton.ru/blog/st-004.html

Прозрачный бетон: технология производства

Практически любой масштабный строительный процесс предусматривает использование бетонных смесей. Раствор выступает основой в формировании фундамента, из него сооружают стены, выполняют перекрытия и реализуют другие задачи. При этом внешняя неприглядность бетона никого не смущает – его умело маскируют облицовочными материалами, поэтому особых проблем этот нюанс не доставляет. Тем не менее венгерский инженер Арон Лошонци решил внести в перечень характеристик серого материала еще одно качество – светопропускную способность. Так появился прозрачный бетон Illumicon, который имеет немало отличий от традиционных смесей. Это относится не только к внешнему виду, но и к оригинальной структуре, обусловленной технологией изготовления.

Состав бетона

Основу все же составляет обычный раствор, приготовленный из мелкозернистой цементной массы. Сама по себе технология произвела революцию в представлении о бетоне лишь за счет необычного соединения базовой привычной смеси и фиброоптического волокна. Это нити, которые применяются в телекоммуникационных сетях. Именно за счет комбинации этих компонентов и формируется прозрачный бетон. Состав основного раствора также предусматривает использование цемента и воды в соответствии с техническими требованиями. Что касается волокон, то их параметры подбираются по особым критериям.

Как правило, технологи не рекомендуют готовить массы, в которых доля содержания оптических элементов превышает 5 %. Это сказывается на прочности и долговечности материала. С другой стороны, от процента содержания стекловолокна зависит то самое качество, обуславливающее прозрачность. Чаще всего прозрачный бетон производится с применением волокон, толщина которых не превышает 2 миллиметров.

Технология изготовления

Как и традиционная методика создания бетона, в данном случае работы начинаются с обустройства опалубки. Далее в нее заливается раствор. Здесь важно отметить, что сама по себе смесь для бетонов предполагает включение компонентов с разными характеристиками. Существуют мелкозернистые растворы, а в некоторых случаях уместно добавлять щебень. Именно первый вариант без включения наполнителей с крупной фракцией позволяет получить качественный прозрачный бетон. Технология в части применения оптоволоконных нитей предусматривает в некотором роде армирование. От точности укладки волокон также зависит ключевая характеристика материала – способность обеспечения видимости. Еще одним принципиальным отличием от классического способа изготовления бетонов является необходимость доработки уже застывшего раствора. Во-первых, опалубочная форма освобождается, после чего можно разрезать монолит на отдельные блоки с нужной формой. Во-вторых, сформированный литракон тщательно полируется.

Характеристики прозрачного бетона

Поскольку основу материала составляет вполне привычный мелкозернистый раствор, его технические свойства во многом схожи с обычными мелкозернистыми бетонами – например, марки М250. Однако, наличие порядка 5 % инородного элемента в виде стекловолокна все же обуславливает ряд отличий. Что касается плотности, то она варьируется от 2100 до 2400 кг/м3. Этот показатель превосходит пенно- и газобетонные аналоги, но с тяжелыми составами в отношении плотности литракон конкурировать не может. Зато прозрачный бетон демонстрирует неплохую водонепроницаемость и морозостойкость. Так как средняя прочность на сжатие не позволяет применять светопроводящий материал в качестве базовой основы при строительстве крупных строительных объектов, желательно изначально просчитать нагрузки на материал. Если все же есть задача выполнения из литракона ответственных конструкций, то лучше рассмотреть варианты внесения дополнительных пластификаторов и добавок, повышающих прочность.

Сферы применения

Все же литракон не предназначен для использования в качестве стройматериала, на который могут возлагаться высокие силовые нагрузки. Более того, заливка фундамента из стекловолоконного раствора не имеет смысла, так как светопропускная способность в данном случае никак не будет выражена. Основным же направлением его использования является устройство архитектурных композиций с декоративными свойствами. И в создании уличных дизайнерских объектов, и при украшении интерьеров успешно используется прозрачный бетон. Применение его в первую очередь обусловлено эстетическими соображениями, хотя и технико-физические качества материала не отбрасываются. Так или иначе, базовый набор компонентов для литракона делает его схожим с обычным легким бетоном, который справляется с нагрузками в составе небольших архитектурных конструкций.

Плюсы и минусы прозрачного бетона

Главное достоинство данного материала заключается в сочетании, казалось бы, несопоставимых эксплуатационных качеств. Это декоративный эффект и силовой потенциал, соответствующий по своим показателям легким бетонам. Что касается минусов, то средние показатели прочности специалистами даже не берутся во внимание. Гораздо существеннее высокая цена. Именно включение в прозрачный бетон оптоволоконных нитей повышает стоимость изготовления раствора.

Как изготовить самостоятельно?

Наиболее качественные исполнения таких бетонов производятся в заводских условиях и реализуются уже в виде готовых к применению дизайнерских объектов. Но при желании можно изготовить литракон и самостоятельно. Основная сложность будет заключаться в правильной укладке стекловолоконных нитей. Если производство прозрачного бетона на специализированных комбинатах предусматривает работу автоматизированных машин, которые формируют пласты стекловолокна, то в домашних условиях эту работу придется выполнять вручную. Также формируется опалубочная конструкция, а далее послойно создаются ряды из светопропускающих нитей. Параллельно выполняется поочередная заливка пластов порциями раствора. При этом важно соблюдать концентрацию волокон в общей массе, чтобы бетон сохранил достаточный запас прочности.

Заключение

Довольно часто улучшение характеристик привычного стройматериала приводит к изменению направлений его использования. Несмотря на схожесть с классическими растворами, прозрачный бетон используется преимущественно как декоративный объект. Для получения надежной силовой базы вполне целесообразно применять обычные составы, эстетическая привлекательность которых не имеет никакого значения в процессе эксплуатации. Литракон, напротив, не представляет особого интереса с точки зрения несущих способностей, но зато наилучшим образом раскрывается в виде оригинального дизайнерского элемента.

Что собой представляет прозрачный бетон?

Дата: 02.09.2014

Краеугольным камнем современной архитектуры смело можно назвать бетон, ведь без него не обходится ни один серьезный проект. Однако эстетическая составляющая сооружений из него чаще всего проигрывала и могла быть частично компенсирована благодаря масштабности, замысловатости и сложности форм. Так было до тех пор, пока в 2001 году молодым венгерским архитектором не был изобретен прозрачный бетон, в мелкозернистую структуру которого включены стеклянные волоконно-оптические нити. Теперь представление о нем может существенно поменяться – Lucem (одно из названий новшества) приобретает признаки воздушной декоративности.

Оглавление:

  1. Применение
  2. Возможно ли сделать своими руками
  3. Приобретение

Характеристики и свойства

Светопроводящая конструкция представляет собой твердую и прочную субстанцию, пронизанную множеством тонких стеклянных волокон. Из-за технологической сложности исполнения цена прозрачного бетона довольно высока – около € 4000 за м2 при толщине 200 мм, поэтому выпускается он исключительно на заказ в виде прямоугольных плит, размеры которых оговариваются с заказчиком.

Несмотря на некоторую внешнюю экстравагантность и кажущуюся невесомость, Litracon сохраняет конструкционные характеристики обычного бетона: прочность, водостойкость, шумо- и теплоизоляцию.

Более того, благодаря армирующему действию стекловолокна отдельные показатели существенно улучшаются:

  • морозостойкость – F 50;
  • влагопоглащение – до 6%;
  • прочность на сжатие – М250 и на изгиб — Рtb30.

При этом светопроводящие свойства люцема не зависят от его толщины. Сырье, используемое при производстве светопроводящего бетона, сертифицировано и перед поступлением на завод проходит экологическую экспертизу, это позволяет выпускать гарантированно чистые и безопасные изделия.

Технологическая сложность получения прозрачного бетона не позволяет получать его, подобно обычному, заливая в опалубку прямо на месте монтажа. Его выпускают на специализированных промышленных предприятиях, имеющих соответствующее оборудование.

Технология производства бетона со стеклянными волоконно-оптическими нитями предполагает послойное наложение мелкозернистого раствора и стекловолокна. После схватывания и набора необходимой прочности поверхность каждого блока дополнительно обрабатывается для придания заданных параметров массы и достижения нужных светопроводящих характеристик.

Применение

Первым изделием из светопроводящего бетона стал причудливый светильник в виде куба, изготовленный в демонстрационных целях. Весил этот предмет домашнего интерьера более 10 кг. Поскольку он вызвал небывалый ажиотаж, его и поныне можно приобрести на выставках инноваций за 570 €.

В основном же прозрачный или светопроводящий бетон применяется в новейших архитектурных композициях в декоративных целях, для воплощения смелых дизайнерских решений в городском проектировании, создания оригинальных элементов интерьера. Фантазию конструкторов и художников пока что ограничивает лишь высокая стоимость, если будет найден способ обойти это препятствие, мир ожидает много удивительных новшеств.

Как изготовить своими руками

Сложность самостоятельного производства заключается в том, чтобы включить в структуру 4% оптоволокна от общей массы, при этом нити должны быть ориентированы строго определенным образом.

Для того, чтобы получить литрокон своими руками, следует запастись всеми необходимыми материалами:

  • сухой мелкозернистой смесью для бетона;
  • чистой водой;
  • стекловолокном (диаметром 0,25÷3 мм) одинаковой длины, соответствующей толщине будущей плиты.

Прежде всего, нужно сделать конструкцию, напоминающую короб, но фактически являющуюся скользящей опалубкой. По мере схватывания бетона она должна плавно смещаться вверх. Короб прямоугольной формы и заданных размеров установить на ровную горизонтальную поверхность. На дно нужно залить небольшое количество готового бетона, зафиксировав его количество, и распределить тонким слоем.

На образовавшуюся подушку поперек формы аккуратно, равномерно уложить волокна и слегка их утопить. После схватывания состава дозировано залить следующую порцию жидкого бетонного раствора и снова поместить на его поверхность стекловолокно. Процедуру повторять до окончательного заполнения формы.

После того, как застынет последний слой, опалубка снимается и производится шлифовка и полировка боковых поверхностей плиты, по отношению к которым волокна расположены перпендикулярно. Если все выполнено правильно, то опытный образец изделия готов. Работа потребует времени, упорства и усидчивости, но результат стоит того. С учетом полученного опыта последующие изделия могут оказаться более высокого качества.

Купить в Москве

За рубежом прозрачный бетон стоит очень дорого, к этому добавлялись расходы, связанные с перевозкой и таможней. Однако отечественная инженерная мысль не стоит на месте и вот уже в нашей стране научились производить подобный конструкционный материал, стоимость которого, как говорят, значительно ниже, чем за границей. В Москве купить Люцем можно как импортного, так и отечественного производства. При этом качество оптических характеристик бетона сомнений не вызывает, а вот цены, увы, непрозрачны. Узнать их можно только в том случае, если заказ на изделия будет оформлен и менеджер убедится в серьезности намерений клиента.

Краткая история и будущее использование Translucent…

Опубликовано 30 июля 2019 г.

Бетон является наиболее широко используемым строительным материалом в мире. Тем не менее, исследователи и производители работают вместе над производством различных типов бетона для улучшения общего качества и экономической ценности строительства.

В результате полупрозрачный бетон завоевал популярность во многих отраслях промышленности по всему миру. В качестве энергосберегающего и экологически чистого строительного материала светопропускающий или полупрозрачный бетон в настоящее время все чаще используется в изящной архитектуре и облицовке интерьеров.

Вот все, что вам нужно знать о светопрозрачном бетоне и его будущем в строительной отрасли.

Что такое полупрозрачный бетон?

Полупрозрачный бетон

основан на концепции «нанооптики», где оптические волокна действуют как щели для передачи света с одной стороны поверхности на другую.

Эти оптические волокна равномерно распределены по бетону и видны с обеих сторон блока. В то время как узоры формируются на одной стороне поверхности, они проявляются как теневые очертания сквозь бетон.

Краткая история полупрозрачного бетона

Концепция полупрозрачного бетона восходит к началу 1900-х годов, когда к его разработке привели крупные достижения в области оптических волокон на полимерной основе.

Хотя идея светопропускающего бетона существовала уже много лет, настоящая концепция полупрозрачного бетона была представлена ​​венгерским архитектором Ароном Лозонци в 2001 году.

Как пионер полупрозрачного бетона, Лозонци смог успешно произвести первый прозрачный бетонный блок в течение двух лет после подачи идеи.Этот новый материал получил название LiTraCon (сокращение от Light Transmitting Concrete) и вскоре стал популярным в таких странах, как Италия, Германия и даже Китай.

Как производится полупрозрачный бетон?

Полупрозрачный бетон изготавливается путем объединения двух основных материалов; мелкозернистый бетон (с цементом и заполнителями, такими как песок) и оптические волокна.

Эти оптические волокна заменяют другие заполнители бетона и проводят свет от искусственных и естественных источников даже при угле падения более 60 градусов.

В оптических волокнах есть три разных слоя — буферное покрытие, оболочка и сердцевина, и свет проходит через сердцевину.

Процесс производства светопрозрачного бетона аналогичен традиционному бетону; единственное отличие заключается во введении в смесь 4% — 5% оптических волокон в пересчете на объем.

В частности, этот процесс включает добавление слоя волокон в форму поочередно поверх небольших слоев бетона с интервалом от 2 мм до 5 мм.Чем тоньше и меньше слой, тем больше света он пропускает.

Важно отметить, что полупрозрачный бетон не содержит крупных заполнителей, поскольку они повреждают нити волокна и препятствуют прохождению света через бетонный блок.

Также при приготовлении бетонной смеси предпочтение отдается быстросхватывающемуся цементу; ремесленная глина также добавляется в качестве основы для закрепления оптических волокон в бетоне.

Кроме того, поскольку полупрозрачный бетон представляет собой форму сборного железобетона, материал разрезают на блоки или панели, полируют и отправляют для использования.

Применение полупрозрачного бетона в строительной отрасли

По сравнению с традиционным бетоном использование светопропускающего бетона не так широко распространено. Тем не менее, он был использован в ряде прекрасных архитектурных памятников и зданий в качестве фасадного материала.

Полупрозрачные бетонные блоки подходят для полов и тротуаров, а также используются в лестницах и столах.

Кроме того, полупрозрачный бетон используется в перегородках, дверях, панелях и т. д., и добавляет красоты интерьеру, освещая пространство в дневное время. В дополнение к освещению темных мест или областей без окон, таких как подвалы, он используется для строительства тротуаров и лежачих полицейских, которые освещаются ночью и обеспечивают повышенную безопасность пешеходов и придорожного транспорта.

Примеры использования полупрозрачного бетона

Хотя использование полупрозрачного бетона не так широко распространено, есть несколько проектов, в которых он использовался для создания замечательных конструкций.

«Европейские ворота», построенные в 2004 году как монумент в честь вступления Венгрии в Европейский Союз, являются одной из самых популярных достопримечательностей страны благодаря своим светопроницаемым качествам.

Другим недавним примером является Штутгартская городская библиотека в Германии. Это сооружение, спроектированное Yi Architects, популярно во всем мире благодаря своей кубической форме и полупрозрачной крыше, которая позволяет естественному свету освещать территорию.

Будущее полупрозрачного бетона как строительного материала

Полупрозрачный бетон пропускает достаточно света, что делает его жизнеспособным материалом для снижения энергопотребления.Следовательно, в ближайшем будущем его можно будет использовать в качестве экологически чистой альтернативы традиционному бетону.

Помимо экономических и экологических преимуществ, полупрозрачный бетон также делает архитектуру более визуально привлекательной и повышает общую эстетическую ценность конструкции.

Однако, несмотря на различные преимущества, есть несколько ограничений для его использования в крупномасштабных проектах.

Поскольку оптические волокна являются дорогим материалом, производство светопрозрачного бетона обходится дороже, чем производство традиционного бетона.

Еще одна причина, по которой полупрозрачный бетон не может полностью заменить традиционный бетон, заключается в отсутствии опыта. Вливание оптических волокон в бетонную смесь требует квалифицированного труда, но мало кто знаком с этой технологией.

Можно с уверенностью сказать, что для того, чтобы полупрозрачный бетон стал жизнеспособной альтернативой, исследователи должны найти экономичные способы его производства.

Многие эксперты предсказывают, что полупрозрачный бетон может привести к положительным изменениям на рынке в целом и стать экономичной и экологически чистой альтернативой традиционному бетону.В результате производители теперь усердно работают над созданием полупрозрачного бетона по более низкой цене, чтобы он мог стать доступной альтернативой как для коммерческих, так и для жилых проектов.

Прозрачный бетон или светопропускающий бетон

🕑 Время чтения: 1 минута

Что такое прозрачный бетон или светопропускающий бетон?

Прозрачный бетон, также называемый полупрозрачным бетоном или светопропускающим бетоном, достигается путем замены заполнителей прозрачными альтернативными материалами. Связующий материал в прозрачном бетоне может пропускать свет при использовании прозрачных смол в бетонной смеси. Использование оптических волокон и мелкозернистого бетона, также используемого в качестве прозрачного бетона.
Прозрачный бетон был первоначально разработан в 2001 году венгерским архитектором Аронлосонци с использованием стекловолокна. Прозрачный бетон получают путем подмешивания в бетонную смесь от 4% до 5% (по объему) оптических волокон. Этот бетон имеет меньший вес по сравнению с исходным бетоном.

Материалы для прозрачного бетона

Прозрачный бетон производится с использованием комбинации волоконной оптики и мелкозернистого бетона.Эти волокна смешиваются с бетоном, как и любые другие заполнители. Эти оптические волокна могут передавать свет от естественных и искусственных источников в помещения, огороженные полупрозрачными бетонными панелями. Основная причина использования оптического волокна в бетоне заключается в том, что оно может передавать свет даже при угле падения более 60 0 .
Оптическое волокно состоит из трех слоев, называемых сердцевиной, оболочкой и буферным покрытием или оболочкой. Свет передается через сердцевину оптического волокна.

Рис. Поперечное сечение оптического волокна

Прозрачный бетон производится только из тонких материалов.Не содержит крупных заполнителей. Этот бетон может иметь прочность на сжатие, сравнимую с прочностью высокопрочного бетона, около 70 МПа (10 000 фунтов на квадратный дюйм).

Рис. Светопроницаемый бетон

Используемые материалы:
Цемент: Поскольку оптическое волокно отвечает только за передачу света, специальный цемент не требуется. Так, для прозрачного бетона используется обычный портландцемент.
Песок: Поскольку прозрачный бетон изготавливается только из мелкозернистых материалов, размер песка должен проходить через 1.сито 18мм. Песок должен быть свободен от любых примесей, таких как растительность, крупные камни и т. д.
Вода: Вода, используемая для прозрачного бетона, должна быть питьевого качества, без каких-либо примесей.
Оптические волокна: Оптические волокна в диапазоне от 4 до 5% по объему используются для прозрачного бетона. Толщина оптических волокон может варьироваться от 2 мкм до 2 мм в соответствии с конкретными требованиями к светопропусканию.

Рис. Прозрачная бетонная стена

Преимущества прозрачного бетона:

Главное преимущество прозрачного бетона в том, что он может пропускать свет.Там его можно использовать для строительства зеленых зданий. Поскольку он может передавать свет как от естественных, так и от искусственных источников, в здании может быть меньше источников света, чтобы удовлетворить потребность в освещении. Таким образом экономя огромные затраты энергии.
Прозрачный бетон использует солнечный свет в качестве источника света вместо электроэнергии и снижает энергопотребление. Этот бетон также можно использовать в холодных странах для передачи тепла солнечным светом.

Как работает полупрозрачный бетон | HowStuffWorks

Сегодня в мой день не будет светить солнце;

Высокая желтая луна не выйдет играть:

Я сказал, что тьма покрыла мой свет,

И превратила мой день в ночь, да

90,125 BobConcrete Mar Джунгли»

Жизнь в трущобах, политическая борьба, отсутствующий отец; мало что могло бы удержать суперзвезду регги и вечного оптимиста Боба Марли.Это, конечно, за исключением недостатка солнечного света. В то время как недолгая работа Марли в качестве фабричного рабочего привела к мрачному взгляду на жизнь, окруженную бетоном, традиционно тусклые строительные блоки претерпели изменения, чтобы наконец-то пролить свет.

Полупрозрачный бетон не совсем «прозрачный». но новый строительный материал использует оптические волокна для передачи света через него, сохраняя при этом плотность, которая буквально сделала бетон краеугольным камнем зданий по всему миру [источник: Litracon].

Волокнистые нити, которые притягивают и пропускают как естественный, так и искусственный свет, составляют около 5 процентов объема поверхности полупрозрачного бетонного блока. Волокна смешиваются с традиционными компонентами бетона — водой, песком и цементом — и равномерно распределяются по всей поверхности. Сквозь получившиеся полупрозрачные панели зритель может четко видеть очертания объекта на противоположной стороне бетона. Однако, несмотря на эту прозрачность, полупрозрачный бетон сохраняет свою прочность, устойчивость к растрескиванию и несущую способность [источники: Kim, Portland Cement Association]

Считается, что светопропускающий материал был изобретен венгерским архитектором Ароном Лозонци, который начал разработку готовые полупрозрачные бетонные блоки он назвал LiTraCon ( li ght tra nsmitting con crete) в 2004 году, всего через три года после окончания Будапештского технического университета.Здесь производитель вручную отливает большие куски бетона, одновременно внедряя в материал тысячи нитей оптического волокна. Затем бетон разрезают на отдельные блоки (самые маленькие имеют размеры около 48 х 14 дюймов или 1,22 х 0,35 метра). Параллельные нити волокон создают две различные поверхности типа зерна: одна яркая, а другая темная [источники: Litracon, Graydon, Hanlon].

Теперь вы знаете, что такое полупрозрачный бетон, но как именно он используется? Читай дальше что бы узнать.

Прозрачный бетон — Построй свою мечту — Руководство для инженера-строителя | Все, что должен знать инженер-строитель

Прозрачный бетон был впервые разработан в 2001 году венгерским архитектором Ароном Лозонци  в Техническом университете Будапешта.Полупрозрачный бетон поставляется в сборных блоках разных размеров. В светопропускающем бетоне, который также известен как полупрозрачный бетон, нити оптического волокна забрасываются в бетон для передачи света естественным или искусственным путем через полупрозрачные панели. Этот материал можно использовать в самых разных областях архитектуры и дизайна интерьера, включая облицовку и перегородки. Волокна в бетоне проходят параллельно друг другу, пропуская свет между двумя поверхностями бетонного компонента, в который они встроены.Оптические волокна пропускают свет настолько эффективно, что потери света, проходящего через волокна, практически отсутствуют. Бетонная смесь состоит только из мелких материалов, т.е. не содержит крупного заполнителя (CA). Чтобы сделать полупрозрачный бетон, необходимо оптоволоконное стекло. Затем необходимо выполнить полировку поверхности, чтобы позволить волокнам появиться и позволить свету проходить с одной стороны волокна на другую сторону. На рис. 1-а показан типичный образец светопропускающего бетона.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Оптические волокна обычно работают как полый цилиндрический волновод, который передает свет вдоль своей оси по принципу полного внутреннего отражения, как показано на рис. 1-b, по нитям оптического волокна.

Части оптических волокон

  • Сердцевина – это тонкая стеклянная сердцевина волокна, по которой распространяется свет.
  • Оболочка — это внешний оптический материал, окружающий сердечник, который отражает свет обратно в сердечник.

Чтобы зафиксировать отражение в сердцевине, показатель преломления сердцевины должен быть больше, чем у оболочки.

  • Покрытие – пластиковое покрытие, защищающее волокна от повреждений и влаги.

На рис. 1-c показаны различные части оптических волокон, а на рис. 1-d показана конфигурация умного прозрачного бетона.

Таблица 1 показывает различные свойства прозрачного бетона

.

Свойства образцов прозрачного бетона компании Litracon Продукт Прозрачный бетон
Форма Сборный
Ингредиенты 96 % бетон, 4 % оптическое волокно
Плотность 2100-2400 кг/м 2
Размер блока 600 х 300 мм
Толщина 25–500 мм
Цвет Белый, серый или черный
Распределение оптоволокна Органический
Готово Полированный
Прочность на сжатие 50 Н/мм 2
Прочность на растяжение при изгибе 7 Н/мм 2

 

ИЗГОТОВЛЕНИЕ И АНАЛИЗ СВЕТОПРОПУСКНОГО БЕТОНА

В этом разделе обсуждаются различные материалы, используемые при производстве светопропускающего бетона, с указанием их характеристик. В настоящем исследовании для придания бетону прозрачности использовались стеклянные стержни и оптические волокна. Размеры образца, изготовленного с использованием стеклянных стержней и оптических волокон, составляли куб 150 х 150 х 150 мм и куб 150 х 100 х 100 мм соответственно. В Таблице 2 ниже показаны размеры образцов для стеклянных стержней и оптических волокон, а в Таблице 3 приведены характеристики материала, используемого при приготовлении светопропускающего бетона.

Таблица 2 Размеры образца

Сл.№ Тип образца Размеры образца
1. Стеклянные стержни Куб 150 x 150 x 150 мм
2. Оптические волокна Прямоугольный параллелепипед 150×100 x 100 мм

 

Таблица 3 Спецификации материалов

Сл. Материал Технические характеристики
1. Цемент 53 Класс
2. Агрегаты Размер вниз 4 мм

(только для образцов стекла)

3. Песок Проходное сито 2,36 мм
4. Стеклянные стержни Стержни диаметром 0,5 мм
5. Оптические волокна Нити диаметром 200 мкм
6. Бетон 1.0 : 1,5 : 3,0
7. Цемент 1,0 : 2,0
8. В/Ц соотношение 0,5 – Для образцов стекла.

0,45– Для образцов оптического волокна.

  1. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОРМ И ОБРАЗЦОВ

1. Стеклянные стержни: – Изготавливаемые образцы стекла имеют кубический размер 150x150x150 мм. Форма состоит из двух стальных и двух фанерных поверхностей со стальной опорной плитой.Две поверхности фанеры просверлены на одинаковом расстоянии 1,5 см, чтобы удерживать стеклянные стержни на месте во время заливки бетона в форму, как показано на рис.

.

  1. Все боковые поверхности, две из перфорированной фанеры и две оставшиеся из стальных пластин, крепятся болтами к стальной опорной плите. Две просверленные фанерные поверхности располагают друг напротив друга, чтобы ориентировать стеклянные стержни в одном направлении.

Стеклянные стержни нарезаются на достаточную длину и вставляются по отдельности через отверстия в двух сторонах фанеры, обращенных друг к другу.Теперь готовится бетон в пропорции 1,0:1,5:3,0 и заливается в форму. Форма перемешивается с помощью механического вибратора, чтобы избежать неправильного заполнения и образования пустот. Затем образцу дают затвердеть в течение 24 часов, после чего форму удаляют, а образец оставляют для отверждения.

Оптические волокна: – Образцы, содержащие изготовленные оптические волокна, имеют прямоугольные размеры 150x100x100 мм. Форма состоит из двух сторон фанеры 100×100 мм, обращенных друг к другу, а две другие стороны представляют собой печатные платы (ПП) 150×100 мм, которые используются для изготовления электронных плат, как показано на рис. 7.Они представляют собой перфорированные доски, а боковины опираются на фанерную основу. Пряди оптического волокна, упакованные по объему (или соотношению волокна и цемента), помещаются через отверстия по отдельности. Затем готовят цементное тесто в соотношении 1,0:2,0, заливают в форму и перемешивают с помощью механического вибратора во избежание образования пустот.

  1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОГРАММА

Образцы светопропускающего бетона были приготовлены путем изменения расстояния между стеклянными стержнями и оптическими волокнами, сохраняя минимальное расстояние для оптических волокон равным шагу перфорации в печатной плате. Затем были проведены различные испытания, такие как испытание на пропускание света и испытание на прочность при сжатии, как описано ниже.

 

 

Испытание на светопропускание образца

            Светоизмерительное оборудование и установка

Доступно различное оборудование для измерения освещенности, такое как люксметр, однако простой люксметр можно изготовить в лаборатории с использованием простых компонентов [6]. Пропускание света через образец можно измерить путем измерения тока, соответствующего свету, который можно измерить с помощью фотодиода или светозависимых резисторов (LDR).Использование фотодиода потребует отдельного датчика, что увеличит стоимость проекта. Наиболее удачным выбором будет LDR. LDR припаиваются к печатной плате, как показано на рисунке 4 ниже. Экспериментальная установка показана ниже на рисунке 5.

Как показано на рисунке 5 выше, LDR измеряет свет, прошедший через образец, и преобразует его в ток, который в данном случае измеряется в миллиамперах (мА). Таким образом, берутся два показания: одно без образца (А1) и одно с образцом (А2).В качестве источника света здесь взята лампа накаливания мощностью 100 Вт, в цепь включено сопротивление 100 Ом и между цепями поддерживается однородное постоянное напряжение 2,5 В. Чтобы обеспечить отсутствие утечек света на протяжении всего испытания, изготавливается коробка из фанеры (как показано на рисунке). Источник света закреплен в верхней части коробки, а LDR размещен в нижней части. Образец помещается между источником и LDR и проводится испытание. Схема эксперимента показана на рис. 6.

Рисунок 6: Схема эксперимента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4 Результаты испытаний на светопропускание

Образцы Образец стекла Образец оптического волокна
Площадь

(мм2)

1. 5 см

интервал

3,0 см

интервал

4,5 см

интервал

0,5 см

интервал

1,0 см

интервал

2,0 см

интервал

Амперметр

Показания

(млн лет)

14,42 14,42 14,42 14,42 14,42 14,42
0,226 0,113 0.036 1,37 1,21 1,07
Светопропускание

100 – А1-А2

______  *100

А1

 

1,57 0,785 0,254 9,5 8,39 7,41

  Прочность на сжатие

Затем была определена прочность образцов на сжатие после измерения пропускаемого света с использованием машин для испытаний на сжатие, и результаты испытаний были получены, как указано в таблице 5. Как видно из Таблицы 5, прочность на сжатие светопропускающего бетона оказалась в пределах 20–23 Н/мм 2 , для образца из оптического волокна и для образца из стеклянных стержней было установлено, что прочность на сжатие находится в диапазоне 24–26 Н. /мм 2 , что свидетельствует о том, что бетон удовлетворяет требованиям по прочности на сжатие для бетона марки М 20.

Таблица 5- Результаты испытаний образца .

 

Образцы Образец стекла Образец оптического волокна
Площадь (мм2) 150 х 150 150 х 100
Расстояние между стержнями/прядями 1.5 см 3,0 см 4,5 см 0,5 см 1,0 см 2,0 см
Прочность на сжатие (Н/мм 2 ) 24,57 25,1 25,27 22,2 21,3 20,7

 

  1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  После экспериментального исследования можно сделать следующие выводы. Было обнаружено, что прочность на сжатие светопропускающего бетона находится в диапазоне от 20 до 23 Н/мм 2 для образца из оптического волокна, а для образца из стеклянных стержней прочность на сжатие составляет от 24 до 26 Н/мм 2 удовлетворяет требованиям по прочности на сжатие для бетона марки М 20.Коэффициент пропускания света для образцов составил от 7,0 до 10,0 % для образца оптического волокна и от 0,2 до 1,50 % для образцов из стеклянных стержней. Прозрачность образцов бетона со стекловолокном больше по сравнению с образцами со стеклянными стержнями, а также обосновывает тот факт, что чем больше прозрачность материала, тем эффективнее будет светопропускание.

Таким образом, исследование приходит к выводу, что прозрачность света возможна в бетоне, не влияя на его прочность на сжатие, поскольку оптические волокна и стеклянные стержни действуют как армирующие волокна, тем самым повышая прочность, а также улучшая внешний вид.

Полупрозрачный бетон — Портал гражданского строительства

ВВЕДЕНИЕ
Светопрозрачный бетон представляет собой светопропускающий строительный материал на основе бетона. Он работает на собственности Nano-Optics. Его светопропускание в основном связано с однородным распределением пластиковых оптических волокон (POF) с высокой числовой апертурой, поэтому он также известен как LiTraCon. Он производится путем добавления от 4% до 5% оптических волокон по объему в бетонную смесь. Впервые он был упомянут в канадском патенте в 1935 году.По мере разработки оптических волокон на полимерной основе и оптических стеклянных волокон число изобретений в этой области увеличилось.

Рис. 1: Здание из полупрозрачного бетона, известное как Lucem GmbH
ПРЕДОСТАВЛЕНО: BFT INTERNATIONAL

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Некоторые из материалов, используемых в производстве полупрозрачного бетона:
1) Цемент – это вяжущий материал, который схватывается и затвердевает через определенный период времени в зависимости от его типа. Портландцемент — наиболее распространенный тип, используемый в строительстве.

2) Мелкие заполнители. Это химически неактивный материал, который служит для заполнения пустот в более крупных частицах. Следовательно, это увеличивает прочность и уменьшает пористость. Чаще всего для этого используется песок.

3) Крупный заполнитель. Включает гранитный щебень, измельченную твердую базальтовую крошку и т. д.

4) Вода. В ней не должно быть кислот, щелочей, масел и других органических примесей.

5) Оптические волокна. Оптическое волокно состоит из трех видов элементов:
• Сердцевина – это тонкая стеклянная сердцевина волокна, через которую излучается свет.
• Оболочка – это внешний оптический материал, который окружает сердцевину и отражает свет обратно на сердцевину.
• Чтобы сохранить отражение в сердцевине, показатель преломления сердцевины должен быть выше, чем у оболочки.
• Буферное покрытие – пластиковое покрытие, защищающее волокно от любых повреждений.

Рис. 2: Оптическое волокно
ПРЕДОСТАВЛЕНО: BRITANNICA

Также используются другие типы, такие как многомодовое волокно, одномодовое волокно, многомодовое волокно со ступенчатым индексом, многомодовое волокно с градиентным индексом.

6) Стеклянные отходы. Их собирают из промышленных отходов и измельчают молотком, дробя на более мелкие кусочки.

7) Суперпластификаторы. Примерами являются Neoplast, Glenium, Polyplast SP HPC.

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС
Различные этапы:
1) Стальная или деревянная форма изготавливается прямоугольной формы. Глина или глина размещаются по бокам для облегчения извлечения из формы, поскольку оптические волокна подвергаются воздействию формы.

Рис. 3: Форма из полупрозрачного бетона
ПРЕДОСТАВЛЕНО: SSRG INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING (SSRG-IJCE)

2) Оптические волокна нарезаны таким образом, чтобы их можно было идеально разместить внутри формы.

3) Оптические волокна уложены послойно. Кроме того, в стальной или деревянной пластине проделываются отверстия, через которые проходят эти волокна.

4) Затем осторожно заливают бетонную смесь, чтобы не повредить оптические волокна под ней.

5) Накопление пустот предотвращается с помощью вибростолов.

6) Через 24 часа форму удаляют и удаляют грязь.

7) Затем сверхдлинные волокна нарезаются до размера, равного толщине панели.

8) Затем поверхность полируется с помощью наждачной бумаги или полировальной бумаги, в результате чего получаются поверхности от полуглянцевого до глянцевого.

СВОЙСТВА

Продукт LiTraCon (светопроницаемый бетон)
Плотность 2100- 2400 кг/м 2
Форма Сборные блоки
Ингредиенты 96 % бетон, 4 % оптическое волокно
Размер блока 600 мм x 300 мм
Толщина 25-500 мм
Цвет Белый, серый или черный
Распределение оптоволокна Органический
Готово Полированный
Прочность на сжатие 50 Н/мм 2
Прочность на растяжение при изгибе 7 Н/мм 2

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Некоторые области применения полупрозрачного бетона:
• Он может использоваться в качестве строительного материала для внутренних и наружных стен. Солнечные лучи при падении на такой бетон падают под меньшим углом, что приводит к большей интенсивности света.

Рис. 4: Стена из полупрозрачного бетона
ПРЕДОСТАВЛЕНО: HOME DESIGNING

• Может использоваться как тротуарная плитка. Кроме того, он дает блестящий вид во время заката, а днем ​​выглядит как бетонный блок.

• Может использоваться как перегородка между столовой и холлом.

• Его можно использовать в мебели как в декоративных целях, так и в ручках.

Рис. 5: Стойка из полупрозрачного бетона
ПРЕДОСТАВЛЕНО: HOME DESIGNING

• Может использоваться для освещения тормозов на автомагистралях в ночное время.

• Может использоваться в самолетах или в зданиях для указания пути к аварийным выходам.

• Может также использоваться на несущих стенах.

• Может освещать темные станции метро.

ПРЕИМУЩЕСТВА
Некоторые из особенностей, которые делают его привлекательным для использования в строительстве, включают:
• Низкая плотность
• Низкая теплопроводность
• Уменьшение собственного веса
• Увеличивает скорость строительства
• Снижение затрат на обработку
• Уменьшение выбросов углерода эмиссия
• Может обрабатываться как высокопрочный бетон
• Повышает эстетичность
• Снижает энергопотребление.

НЕДОСТАТКИ
Несмотря на то, что такой бетон удобен в использовании, он имеет некоторые недостатки, которыми нельзя пренебрегать. Некоторые из них-
• Высокая стоимость оптических волокон.
• Требуются квалифицированные рабочие и надзор для литья.
• Нельзя использовать в колоннах и балках, так как они не обладают большой прочностью.
• Неэффективен с точки зрения проверки.
• Не эффективен там, где не падают солнечные лучи.
• Может быть опасен в обращении, так как содержит осколки стекла.

ОБЛАСТЬ БУДУЩЕГО
Поскольку стоимость полупрозрачного бетона очень высока, могут потребоваться годы, чтобы его можно было использовать в строительной отрасли. Некоторые компании-производители такого бетона:
• FlorakBauunternehmung GmbH, Хайнсберг/Германия.
• LBM EFO, Берхинг/Германия.
• LiTraCon Bt, Чонград/Венгрия.
• LUCEM GmbH, Ахен/Германия.
• LucconLichtbeton GmbH, Клаус/Австрия.
• LiCrete, Gravelli/Чешская Республика.

Эти компании работают над созданием более доступных изделий из светопрозрачного бетона за счет лицензирования в будущем и крупносерийного производства.Если в большем количестве зданий будет использоваться такой бетон, то более низкое энергопотребление приведет к значительному изменению климата и, следовательно, можно будет использовать больше естественного освещения. Благодаря естественному освещению можно сэкономить больше счетов за электроэнергию и улучшить здоровье людей, поскольку многие люди испытывают дефицит витамина D из-за недостатка солнечного света, и их кости становятся слабыми. Так что это еще одна причина для роста бизнеса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Прозрачный бетон обладает хорошими светопроводящими свойствами. Отношение объема оптического волокна к бетону является пропорцией для идеальной передачи.Он не теряет своих показателей прочности по сравнению с обычным бетоном и имеет лучший архитектурный вид. Этот тип бетона поможет в строительстве более зеленой земли и экономии энергии благодаря его свойству самоощущения. Хотя его стоимость выше, вместо стекловолокна можно использовать пластиковое волокно для снижения стоимости, чтобы его могли использовать все классы людей, но это также может привести к снижению светопропускания. Его эстетика привлекательна для людей, и, следовательно, он больше используется для создания красивого окружения, а не со структурной точки зрения в случае расчетов нагрузки.Со временем многие отрасли стремятся внедрить такие инновации, внося изменения в свою собственность, чтобы обеспечить лучшее будущее.

ССЫЛКИ
• Slideshare, «Полупрозрачный бетон» — https://www.slideshare.net/shashankjavalagi/translu
• Researchgate, «Декоративный светопропускающий бетон на основе дробленой бетонной мелочи» — https://www.researchgate. net/publication/325713691_Decorative_light_transmitting_concrete_based_on_crushed_concrete_fines
• Университет Мадхав, «Прозрачный бетон» — https://madhavuniversity. edu.in/transparent-concrete.html
• Википедия, «Полупрозрачный бетон» — https://en.wikipedia.org/wiki/Translucent_concrete#cite_note-pat_ca_1935-8
• Международный журнал научных и технологических исследований, том 7, выпуск 4 , апрель 2018 г., «Применение прозрачного бетона в зеленом строительстве» — https://www.ijstr.org/final-print/apr2018/Application-Of-Transparent-Concrete-In-Green-Construction.pdf
• Проектирование дома, «Удивительный полупрозрачный бетон открывает новый мир дизайнерских идей» — http://www.home-designing.com/2015/03/amazing-translucent-concrete-opens-a-new-world-of-design-ideas

Канварджот Сингх

Канварджот Сингх является основателем портала гражданского строительства, ведущего веб-сайта в области гражданского строительства, который был отмечен CIDC как лучшая онлайн-публикация. Он получил степень бакалавра в области гражданского строительства в Университете Тапар в Патиале и работает над этим веб-сайтом со своей командой инженеров-строителей.

Характеристики светопропускания полупрозрачной бетонной оболочки здания

1.Введение

Полупрозрачная бетонная панель (TCP) в этом исследовании имеет определенное количество оптических волокон (OF) со стеклянной или пластиковой сердцевиной, заделанных в бетон и регулярно выровненных. ОВ пропускают свет через бетонную панель. «Степень прозрачности » TCP зависит от плотности встроенных ОВ. Следует отметить, что для пластиковых ОФ сердцевина может быть полистироловой или полиметилметакрилатной, а оболочка, как правило, силиконовой или тефлоновой. С другой стороны, для стекла ОФ и оболочка, и сердцевина изготовлены из кремнезема с небольшим количеством легирующих примесей, т.е.г., бор или германий, чтобы изменить его индекс (Lacy, 1982).

ПТС — новый строительный материал; он возник в начале этого века для украшения зданий. В 2001 году венгерский архитектор Арон Лозонци изобрел LiTraCon™, первую коммерчески доступную форму полупрозрачного бетона (Litrocon Ltd 2012). Представляет собой сочетание ОФ и мелкозернистого бетона, объединенных таким образом, что его внешний вид воспринимается как однородный. LiTraCon™ изготавливается в виде блоков и панелей для декора.Litracon pXL® — это несколько иной продукт, предлагаемый той же компанией, в котором вместо стекловолокна используется полиметилметакрилат. На выставке EXPO 2010 в Шанхае Италия воспользовалась возможностью построить свой павильон из полупрозрачного бетона (TC), используя около 4000 блоков i.light®, каждый размером 100 см × 50 см × 5,0 см (Bates, 2010; Hipstomp, 2010). Блоки были тяжелее, чем стеклянная панель, как фасад в зданиях. В стандартной продукции этого же производителя также есть панели 120 см × 60 см с 1,5 см или 3.Толщина 0 см (Lucem Lichtbeton, 2018). Эти более тонкие продукты подходят для фасадов зданий и обычно ламинируются светодиодными пластинами для коммерческой рекламы. Другой продукт состоит из пластиковых волокон, расположенных в регулярной сетке, а именно пиксельных панелей, разработанных Биллом Прайсом из Хьюстонского университета (Klemenc, 2011). Эти панели передают свет с одной стороны стены на другую, но по схеме, где свет, проходящий через панель, напоминает тысячи крошечных звезд на ночном небе.Университет Детройт-Мерси также разработал процесс производства полупрозрачных панелей из портландцемента, песка и армированных небольшим количеством измельченного стекловолокна [6]. Раньше основное внимание технологии ТС уделялось ее эстетической привлекательности и применению в художественном дизайне. Мало кто изучает его светопропускающие, механические и самоощущаемые свойства, а также долговечность материала (Ahuja et al., 2015; He et al., 2011; Mead & Mosalam, 2017; Mosalam & Nuria, 2018).Тем не менее, всестороннее экспериментальное исследование TCP для решения проблемы сбора дневного света еще не проведено.

В настоящее время устойчивое развитие стало неизбежной тенденцией во всех слоях общества (Loonen et al., 2017), включая гражданское строительство и архитектуру. Поэтому разработка и использование устойчивых материалов, которые являются экологически чистыми, энергоэффективными и недорогими, вызывают все больший интерес. Оболочка здания определяет внутреннюю среду. Таким образом, энергоэффективность оболочки влияет на эффективность всей системы здания.Кроме того, если ограждение может улавливать больше дневного света в здании, нагрузка на электроосвещение может быть снижена и достижима дополнительная экономия энергии. По сравнению с традиционной системой электрического освещения дневной свет является более энергоэффективным и более привлекательным для здоровой окружающей среды, производительности и комфорта человека, поскольку он содержит почти весь спектр солнечного света (Эдвардс и Торчеллини, 2002).

ТКП с концентраторами солнечного света обеспечивают возможность концентрации и пропускания солнечного света в помещение.Таким образом, подсистема ограждающих конструкций здания экономит энергию и уменьшает углеродный след за счет сбора и распределения солнечного света без снижения его несущей способности. Неизображающие коллекторы солнечного света, например составной параболический концентратор (CPC) (Chaves, 2008; Winston et al. , 2005), и световоды собирают и направляют солнечный свет во внутренние помещения. Тогда нагрузка искусственного освещения может быть значительно снижена. В статье обсуждаются конструкция предлагаемого TCP, моделирование его светопропускания и эксперименты.

2. Проектирование и строительство ТКП

Процесс строительства ТКП отличается от строительства традиционных бетонных панелей из-за наличия ОФ. Пространственное расположение ОВ и армирования имеет решающее значение на протяжении всего процесса. Более продвинутые TCP будут разработаны и изучены в будущей работе.

2.1. Расстояние в чистоте между ОВ

Существует зависимость между расстоянием в чистоте между двумя соседними волокнами, диаметром используемых ОВ и предполагаемым соотношением объемов (плотностью параллельных волокон) ОВ, встроенных в TCP, см. рис. 1 .Это чистое расстояние влияет на возможность построения TCP. Когда значение этого расстояния меньше, чем указанный максимальный размер заполнителя бетона, укладка бетона будет затруднена. Более того, с точки зрения несущей способности меньшая плотность и меньший диаметр ОВ означают меньшую вероятность врожденных дефектов, улучшая характеристики конструкции. С другой стороны, волокна меньшего диаметра требуют больших затрат труда, а меньшая плотность ОВ в ТКФ снижает его светопропускную способность.Поэтому должен быть баланс между вышеперечисленными вопросами. Для первого TCP в этом исследовании изначально использовался бетон без крупного заполнителя, то есть раствор, чтобы временно избежать этих проблем, когда использовалось 5% объемное соотношение OF с диаметром 2 мм.

Характеристики светопропускания светопрозрачной бетонной оболочки зданияhttps://doi.org/10.1080/23311916.2020.1756145

Опубликовано онлайн:

25 апреля 2020 г.

Рисунок 1.Влияние соотношения объемов на расстояние в свету между ОВ разного диаметра

2.2. Опалубка и конструкция

Для изготовления формы ПТС использовались акриловые плиты. В пластинах были просверлены отверстия, чтобы обеспечить полости для ОВ. Размер ТКП был выбран 30,5 см × 30,5 см, а его глубина 7,6 см. Чистое расстояние между ОВ составляло 8 мм, что приводило к 1600 отверстиям в ТКП; см. рис. 2(а). После того, как в двух больших акриловых пластинах были просверлены отверстия, в отверстия этих двух пластин были вставлены ОВ.Рисунок 2(b) показывает готовую форму. Для усиления TCP в середине панели была размещена сетка из стальной проволоки. По завершении формы в форму была помещена обычная растворная смесь, рис. 2(с).

Панель была помещена в камеру для отверждения на 7 дней перед удалением формы, рис. 3(а). На первый взгляд панель похожа на традиционные бетонные панели. Однако при размещении на дневном свете или другом источнике света его характеристики светопропускания легко определить, рис. 3(b).

Рисунок 2. Опалубка и конструкция ТКП

3. Анализ светопропускания оптических волокон

Благодаря ОВ ТКП имеет возможность передавать свет. Таким образом, понимание свойств светопропускания ОВ является необходимым условием для анализа свойств светопропускания всего TCP.

3.1. Оптические волокна

3.1.1. Рабочий механизм ОВ

В TCP ОВ используются для передачи света. Мишень пропускает и направляет свет, где ОВ ведут себя как световоды.Понимание характеристик различных типов волокон полезно для понимания областей их применения (Alwayn, 2004; Goff, 2002; Industrial Fiber Optics, Inc., 2002). Существует три основных типа оптических волокон: многомодовое волокно с плавным профилем, многомодовое волокно со ступенчатым профилем и одномодовое волокно со ступенчатым профилем. В этом исследовании использовались только одномодовые ОВ большого диаметра из-за их низкой стоимости и доступности на рынке. ОВ обеспечивают метод передачи света через длинные тонкие волокна из стекла или пластика с помощью явления, известного как полное внутреннее отражение, см. рисунок 4.Это достигается за счет идеального зеркального покрытия снаружи внутреннего прозрачного ядра. Свет входит с одного конца ОВ и попадает на внутреннюю часть внешней оболочки, имеющей более низкий показатель преломления. При угле падения между границей и световым лучом меньше критического угла свет отражается обратно в волокно. Это называется полным внутренним отражением (TIR), и, таким образом, свет распространяется по длине волокна, т. е. волокно не обязательно должно быть прямым.

Рис. 4. Светопропускание в одномодовом волокне с плавным показателем преломления [14]

3.1.2. Угол приема и числовая апертура

Числовая апертура — это параметр, который часто используется для определения угла приема волокна (Hui & O’Sullivan, 2009). На рис. 5 показано осевое сечение световода со ступенчатым показателем преломления и световой луч, вводимый в левое сечение световода, где n 1 , n 2 — показатели преломления волокна. сердцевина и оболочка соответственно.Для того чтобы свет переходил в направленную моду в волокне, внутри сердцевины должно происходить полное внутреннее отражение, требующее θi>θc, как показано на рисунке 5, где θc=arcsinn2/n1 — критический угол границы раздела сердцевина-оболочка. . Этому требованию на θi соответствует требование по углу падения θa на торцевую поверхность волокна с использованием закона Снеллиуса и элементарной тригонометрии, т. е. (1) n0sinθa=n1sinθ1=n11−sin2θi(1)

Рис. пропускание в волокне со ступенчатым показателем преломления

Если полное внутреннее отражение происходит на границе сердцевина-оболочка, то θi>θc, т.е.т. е. sinθi>sinθc=n2/n1. Для этого необходимо, чтобы угол падения θa удовлетворял следующему условию [18]: (2) n0sinθa

, где определение числовой апертуры ( NA ) равно NA=n12−n22. Свет, попадая в ОВ в пределах конуса, определяемого углом полупринятия θa, преобразуется в направленные моды и может распространяться по волокну. Вне этого конуса свет, связанный с волокном, будет излучаться в оболочку. Точно так же свет, выходящий из волокна, имеет угол расхождения, определяемый числовой апертурой.Это свойство является критическим для волокна для улавливания дневного света.

3.2. Моделирование светопропускания оптических волокон

Подробная информация об оптических волокнах в TCP приведена в таблице 1. Твердые модели прямых и изогнутых волокон были созданы с помощью программного обеспечения TracePro (TracePro 72, 2012 г.). В этом разделе анализ пропускания света был проведен для волокна диаметром 2 мм и длиной 12,7 мм, что соответствует толщине деревянных панелей, обсуждаемых в разделе 4.1.

Характеристики светопропускания полупрозрачной бетонной оболочки здания https://doi.org/10.1080/23311916.2020.1756145

Опубликовано в сети:

25 апреля 2020 г.

Таблица 1. Свойства оптических волокон

3.2.1. Прямой ОВ

Идеальным пространственным расположением каждого ОВ в ТКП является прямое, поскольку это позволяет избежать потери света из-за изгиба. Поэтому необходимо подтверждение световой трассировки в ОВ и ее эффективности при пропускании света. Создана модель ОВ (рис. 6(а)) по свойствам, приведенным в табл. 1. Граница источника световой сетки принята кольцевой (рис. 6(б)), так как приемный конус ОВ осесимметричен, а при подключении ОВ к КПК световые лучи, исходящие из выходного отверстия, также будут осесимметричными.Для имитации дневного света было выбрано случайное распределение падающих лучей, поскольку оно очень близко к распределению дневного света (равномерное распределение лучей дает аналогичные результаты). Всего сто лучей и 0,01 Вт на луч рассматривались для моделирования различных углов падения от 0° до 50°. Поскольку NA  = 0,5, таблица 1, половинный угол приема, θa, составляет 30° для n0=1,0 (уравнение 2). На рис. 7 показано изменение эффективности светопропускания при различных углах падения.Эта эффективность определяется как отношение яркости света на входе к свету на выходе. Наблюдается, что эффективность светопропускания при всех анализируемых углах ниже 1,0 из-за отражения на входном сечении ОВ независимо от угла падения. При угле падения 30° эффективность светопропускания самая низкая и составляет около 0,76. Более того, при углах падения света меньше или больше 30° эффективность светопропускания увеличивается до 0.96 при 10° и 0,90 при 40° и колеблется около 0,85 при углах падения > 40°. Это колебание связано со случайным распределением падающих лучей, когда увеличение угла падения приводит к меньшему количеству лучей, генерируемых за пределами приемного конуса ОВ, и большему количеству лучей остается внутри конуса и передается. Поэтому эффективность передачи немного увеличилась по сравнению со случаями меньших углов падения.

Отмечено, что попадание дневных лучей носит случайный характер.Хотя лучи исходят из разных направлений, предпочтительным направлением является однородное, исходящее из многих направлений от солнца. Кроме того, условия дневного света и освещенности в данном месте различаются в зависимости от его местоположения, такие факторы, как широта и время года, влияют на освещенность, угол падения солнечных лучей не одинаков для места, расположенного на экваторе, по сравнению с местом в Северной Европе или Австралии. . Направление солнечных лучей летом и зимой будет разным. Эти факторы следует учитывать при анализе свойств светопропускания TCP в разных местах.

Рис. 6. Моделирование светопропускания одиночного волокна

Рис. 7. Изменение эффективности светопропускания в зависимости от угла падения

3.2.2. Изгиб OF

В реальном процессе строительства нарушение изгиба OF неизбежно из-за вибрации, погрузочно-разгрузочных работ и других непредвиденных воздействий. При этом возникают механические повреждения и оптические потери. Эти эффекты обсуждаются в этом разделе.

3.2.2.1. Анализ механического напряжения

Этот анализ аналогичен случаю стального арматурного стержня, где анализ механического изгиба связан с радиусом изгиба и диаметром стержня.В этом случае прогиб ОВ является основным фактором в механизме изгиба, рис. 8(а). Из элементарной механики напряжение изгиба можно рассчитать следующим образом: (3) σb=ErR(3)

, где σb — напряжение изгиба, E — модуль Юнга ОВ, r — радиус ОВ, R — радиус изгиба ОВ. Согласно уравнению (3), зависимость между радиусом изгиба и изгибающим напряжением показана на рисунке 8(b), где горизонтальная линия представляет собой предел прочности исследуемого ОВ, r=1.0 мм и Е=2,5×109 МПа. Напряжение изгиба будет ниже, чем напряжение растяжения ОВ, если радиус изгиба больше 12 мм, предлагаемый нижний предел радиуса изгиба составляет 20 мм, что соответствует коэффициенту безопасности 20/12 = 1,67 для структурной безопасности ОФ. На практике условия долгосрочной эксплуатации следует рассматривать так, как описано в литературе (Galesemann & Castilone, 2002; Matsui et al., 2010).

Рис. 8. Анализ механических напряжений изогнутого OF

3.2.2.2. Оптический анализ

Очевидно, что изгиб ОВ вызывает потерю световых лучей и снижает его светопропускную способность. Поэтому минимизация потерь на изгиб важна при расположении ОВ в ТКП. О потерях на изгибе для различных длин волн и параметров изгиба, например, радиуса кривизны и витков, сообщалось в (Gupta, 2005). Хорошо известно, что потери увеличиваются при изгибе, особенно для длинных волн. Исследования также показали, что температура и наличие защитного слоя могут влиять на потери при изгибе (Tangnon et al., 1989; Ван и др., 2005). Были предложены различные модели, основанные на подгонке экспериментальных результатов, но из-за изменения потерь при изгибе в зависимости от радиуса кривизны сообщалось о некоторых расхождениях между теоретическим моделированием и фактическими экспериментальными результатами (Renner, 1992). Существуют стандартные спецификации (Ассоциация телекоммуникационной отрасли, 2009 г.) для ОВ малого диаметра, используемых для связи, поскольку их оболочка очень велика по сравнению с сердцевиной. Эти спецификации требуют, чтобы радиус изгиба был более чем в 15 раз больше диаметра ОВ.Это согласуется с результатами численного анализа программного обеспечения TracePro, где почти все лучи были переданы волокном с этим ограничением радиуса изгиба, как показано на рисунке 9.

Принимая во внимание механические (рисунок 8(b)) и оптические (рисунок 9) требования очевидно, что оптическое свойство определяет предел изгиба ОВ. Радиус изгиба должен быть более чем в 15 раз больше диаметра (30 мм в данном исследовании) ОВ. Это следует соблюдать в процессе изготовления ТКП.

Рисунок 9. Оптический анализ изгиба

4. Характеристики светопропускания

После понимания механизма светопропускания ОВ и ограничений его конструктивных возможностей следующим шагом является изучение поведения светопропускания TCP. Это проводится в настоящем разделе.

4.1. Испытание световым облучением

4.1.1. Тестовая установка

Наличие ОВ играет важную роль в характеристиках светопропускания TCP.Поэтому наличие ограждающих материалов, таких как бетон, становится неважным. Для практичности исследования и сосредоточения внимания на проблеме светопропускания было изготовлено несколько панелей из твердой древесины (178 мм × 178 мм), которые использовались вместо бетонных панелей для простоты строительства. Предварительно просверливалось определенное количество отверстий для определенного объемного соотношения, табл. 2. В эти отверстия вставлялись ОВ диаметром 2 мм и 3 мм. Были изготовлены две деревянные коробки, имитирующие маленькую комнату. Одна коробка была окрашена в черный цвет внутри и снаружи, а другая коробка была окрашена в белый цвет, рис. 10(а).Лампа накаливания (80 Вт) была установлена ​​перед каждым ящиком, обращенным к стороне ТКП (хотя панели были сделаны из дерева, мы продолжаем называть эти светопропускающие панели здесь ТКП) для имитации солнечного света, рис. 10(b). . На противоположной стороне TCP было просверлено отверстие диаметром 76 мм для установки датчика экспонометра, рис. 10.

.org/10.1080/23311916.2020.1756145

Опубликовано онлайн:

25 апреля 2020 г.

Результаты и обсуждения

Каждый TCP был вставлен в переднюю часть каждой из двух коробок, и прошедший свет наблюдался через отверстие в задней части коробки, рисунок 11(a). Экспериментальные результаты показаны на рисунке 11(b). Из результатов, показанных на этом рисунке, можно сделать несколько наблюдений: (1) независимо от цвета коробки (белый или черный), светопропускная способность TCP увеличивалась с увеличением объемного соотношения ОВ, (2) из-за к более высокому показателю отражения интенсивность света, наблюдаемая от белого ящика, больше, чем от черного ящика, и (3) панели с большим диаметром ОВ пропускают больше света, чем панели с меньшим диаметром ОВ.

Рисунок 11. Экспериментальные результаты облучения ТКП

4.2. Моделирование светового излучения

Характеристики светопропускания TCP в небольшой коробке моделировались с помощью программного обеспечения TracePro. Результаты расчетов сравниваются с результатами экспериментов для проверки расчетной модели и последующей оптимизации конструкции панели.

4.2.1. Описание модели

Три модели были созданы с помощью программного обеспечения TracePro.Две из этих моделей представляли собой черно-белые деревянные ящики. Третья модель — тоже деревянная шкатулка без покраски. Для этих трех моделей индексы отражения составляют 0,2 для черной окраски, 0,9 для белой окраски и 0,6 для случая без окраски. Из-за отсутствия информации, касающейся углового распределения используемой лампы накаливания в испытаниях, вместо нее был принят стандартный поверхностный источник света, а именно CREE C450TR3041, как определено в TracePro 72, см. Рисунок 12.

Рисунок 12. Численная модель испытания на облучение

4.2.2. Результаты и обсуждения

Из-за разницы между источником света в численной и физической моделях расчетные и измеренные значения потока через смотровое отверстие должны были отличаться, рис. 13(а). Следует отметить, что бокс можно рассматривать как светоослабляющую среду, в которой свет, приближающийся к поверхности ОВ в ТКП, проходит в бокс и, наконец, попадает в смотровое отверстие.Ожидается, что из-за отражения и преломления света интенсивность света будет снижена. Для сравнения, коэффициент уменьшения потока определяется следующим образом: (4) R=Fs−FwFs(4)

, где R — коэффициент уменьшения потока, Fs — поверхностный поток TCP, а Fw — поток в месте из смотровой ямы.

Эффективность светопропускания смоделированных трех ящиков представлена ​​на рисунке 13(b). Из этих результатов можно сделать следующие наблюдения: (1) внутренняя окраска коробки незначительно влияет на коэффициент уменьшения: чем выше показатель отражения, тем меньше коэффициент уменьшения, R. Это видно как из испытаний, так и из численных результатов: (2) коэффициент уменьшения максимального потока меньше, чем у среднего потока, и (3) коэффициент уменьшения из испытаний больше, чем из моделирования. Несколько причин способствовали различиям между экспериментальными и численными результатами. К ним относятся: (1) источник света для модели отличается от источника света для теста, (2) распределение света на смотровом отверстии неравномерно, (3) пространственное распространение лампы накаливания, используемой в тестах и свет CREE, используемый в моделировании, отличается, (4) люксметр должен быть размещен прямо перед TCP для проверки падающего потока.Однако в действительности датчик яркости располагался на расстоянии (около 10 мм) от поверхности ТКП. Поэтому ожидается, что измеренные значения будут меньше, чем фактические значения, и (5) шероховатая поверхность реальных ОВ из-за процесса резки, рисунок 13 (c), влияет на прием и рассеяние света [29]. Соответственно, некоторое количество световых лучей рассеивается на внутренних поверхностях коробки. Некоторые из этих лучей отразились и затем достигли смотровой ямы. Поэтому на результаты теста повлиял цвет коробки.С другой стороны, численная модель не учитывала шероховатость поверхности поперечных сечений ОВ. При проверке путей лучей, попадающих в смотровую яму, большая часть световых лучей исходила непосредственно от выходных поверхностей ОВ, где небольшое количество световых лучей отражалось на внутренние поверхности короба.

Для черного, без краски и белого ящиков отраженные лучи содержали примерно 20%, 60% и 90%, соответственно, полной энергии по сравнению с падающей энергией.Поэтому из-за шероховатых поверхностей ОВ в смотровую яму попадало большое количество отраженных лучей (отраженных более чем в два раза). Соответственно, измеренное значение потока менялось в зависимости от индекса отражения, рис. 13(а). С другой стороны, поток от численной модели был нечувствителен к показателю отражения, поскольку лучи, содержащие полную энергию, попадали в смотровую яму с гораздо меньшим отражением из-за гладкого сечения моделируемых ОВ.

Таким образом, моделирование светового излучения продемонстрировало необходимость улучшения экспериментов по пропусканию света.Необходимо повысить точность физической модели по следующим параметрам:

1) Поверхности ОВ должны быть гладкими с использованием качественного отрезного станка.

2) Должен быть точно определен коэффициент отражения внутренних поверхностей испытуемой коробки.

3) В экспериментах следует использовать стандартный источник света.

4) Для получения достоверных результатов необходимо улучшить и правильно установить датчики светового контроля.

Характеристики светопропускания полупрозрачной бетонной оболочки здания https://doi.org/10.1080/23311916.2020.1756145

Опубликовано онлайн:

25 апреля 2020 г.

Рисунок 15. Изменение общей длины CPC в зависимости от угла полуприемки для различных диаметров выходного отверстия

Коэффициент, который оценивает способность концентрации света, представляет собой максимальное отношение концентрации, определенное в уравнении (9) и представленное на рисунке 16 для 3D CPC и для n=n′=1.0 в полом КПК, помещенном в воздух. Как видно из рисунка 16, больший угол приема быстро снижает коэффициент концентрации. Для практического проектирования КПК коэффициент концентрации в диапазоне от 33,2 до 2,4 соответствует полуакцептному углу в соответствующем диапазоне 10–40°. В будущем дизайн CPC будет оптимизирован для использования в реальных TCP. Смоделирована серия конструкций CPC, которые показаны на рисунке 17 для различной геометрии (разные углы полуприемки) и для двух разных максимальных диаметров (входное отверстие), а именно 38 мм (1.5 дюймов) и 25 мм (1,0 дюйм) (Commissioner of Building Control, 2004)

Рисунок 16. Коэффициент концентрации CPC

Рисунок 17. CPC с другой геометрией

6. Заключительные замечания и будущие расширения

A TCP построен с использованием железобетона (ЖБ) и OF. Пропускание дневного света является отличительной чертой панели, позволяющей использовать ее для энергоэффективных ограждающих конструкций зданий (Commissioner of Building Control, 2004). Такие оболочки позволяют свету проникать в помещения, обладая потенциалом лучшего значения теплопередачи оболочки (Chen et al., 2012). Чтобы изучить характеристики светопропускания TCP, теоретически анализируется оптический механизм ОВ и разрабатывается численная модель для определения его светопропускающих свойств. Возможность изготовления TCP рассматривается с учетом механических и оптических требований, а также устанавливается критический радиус изгиба. Небольшие «здания» из деревянных ящиков строятся так, чтобы имитировать реальные здания с фасадом TCP. Обсуждаются и сравниваются экспериментальные и численные результаты.Следует отметить, что гладкость концов ОВ важна для его светопропускной способности. Характеристики захвата света ОВ ограничены из-за его небольшого поперечного сечения, небольшого диапазона углов приема света и ограниченного количества ОВ в TCP. Поэтому CPC вводится и интегрируется с OF. Результаты численного анализа показали, что эта интеграция полезна для улучшения характеристик концентрации света TCP.

Предварительный TCP, разработанный в этом исследовании, указывает на то, что энергоэффективность ограждающих конструкций является осуществимой задачей.CPC, интегрированный с ОВ, может улучшить способность улавливания света, в то время как планарное распределение CPC с ОВ необходимо разработать и оптимизировать с учетом строительных и экономических ограничений. Форма и размеры CPC, будь то полые или сплошные, имеют решающее значение для свойства концентрации света TCP. Более того, конструкция КТК может влиять на несущую способность ПТС. Поэтому необходимо найти баланс между оптическими и структурными характеристиками.Доступные коммерческие ОВ стоят дорого. Следовательно, необходимо найти недорогую светопроводящую трубу, чтобы снизить стоимость ПТС. Наконец, следует провести эксперименты по освещенности и теплоизоляции со стандартным источником света или под солнечным светом (Kahsay et al., 2019; Littlefair, 1998).

Благодарности

Авторы благодарят г-на Дж. Хлавати, Lambda Research Corporation за неустанную помощь, проф. Чжан Мин-Хонг, Национальный университет Сингапура, за любезную помощь в изготовлении панелей.Представленное исследование финансируется Национальным исследовательским фондом Республики Сингапур за счет гранта Образовательного альянса исследований Беркли в Сингапуре (BEARS) для программы Singapore-Berkeley Building Efficiency and Sustainability in the Tropics (SinBerBEST). BEARS был основан Калифорнийским университетом в Беркли как центр интеллектуального превосходства в области исследований и образования в Сингапуре. Эта работа также была поддержана Китайским национальным крупным проектом по науке и технологиям с грантами № 2016YFE0105600 и Китайским национальным научным фондом с грантами № 51578411, 51608381, 51578405, Международной совместной исследовательской лабораторией инженерии землетрясений (ILEE) через грант номер ILEE-IJRP-P2. -П3-2017.

разница между экспериментальными и числовыми значениями

5. Интеграция составного параболического концентратора

Из-за небольшого поперечного сечения и ограниченного количества ОВ в типовой ТКП такие панели не могут улавливать свет за пределами приемного конуса ОВ. Горизонтально расположенные ОВ в ТКП эффективны для захвата световых лучей, параллельных длине ОВ, т. е. перпендикулярных сечению ОВ, в многоэтажных зданиях. Для фасада ТП с горизонтально расположенными ОВ оптимально, чтобы ОВ были обращены к источнику света (солнцу) для улавливания прямых световых лучей. Это связано с тем, что горизонтально излучающие лучи от источника света могут легко попасть в приемный конус. Хотя горизонтальный ОВ может захватывать все лучи, попадающие в его светоприемный конус, негоризонтальные лучи являются отраженными и имеют меньшую энергоемкость, чем прямые лучи от солнца.Эффективный концентратор света, например, CPC, необходимо интегрировать с OF для повышения концентрации света.

5.1. Рабочий механизм CPC

CPC представляет собой конусообразный солнечный концентратор, анализируемый здесь с использованием принципа краевых лучей из исследований, первоначально проведенных в середине 1960-х годов, которые получили полное развитие в 1970-х и 1980-х годах (Miñano, 1985, 1986; Miñano и др. , 1983; Mitschke, 2009; Ries & Rabl, 1994). CPC представляет собой неизображающий (анидолический) концентратор, который является почти идеальным, имея максимальный теоретический коэффициент концентрации.

Двумерные (2D) полые CPC [13] работают по тому же принципу, что и трехмерные сплошные. Лучи S1 и S2, параллельные краевым лучам, подходят к входному отверстию ЦПК и выходят на параболическую внутреннюю поверхность. Затем лучи S1 и S2 отражаются к выходной апертуре, а краевые лучи попадают в выходную апертуру напрямую без каких-либо отражений. Следовательно, свет концентрируется от большей входной апертуры к меньшей выходной апертуре, рисунок 14. На этом рисунке T1 и T2 являются выходными лучами входных краевых лучей S1 и S2.

Определяющие уравнения меридионального сечения ЦПК строятся путем поворота осей и переноса начала координат. Компактную параметрическую форму можно представить, используя полярное уравнение параболы. На рис. 14 определены ключевые переменные, используемые при построении меридионального разреза, как указано в уравнениях (5) и (8). (5) f=a′1+sinθa(5) (6) h=fcosθasin2θa(6) (7) a=a′sinθa(7)

Подставляя уравнение (5) в уравнение (6) и упрощая, используя уравнения (7), h можно выразить следующим образом, (8) h=a+a′cotθa(8)

, где f – фокусное расстояние, a – радиус входного отверстия, a′ – радиус выходной апертуры, θa — угол полуприемки КПК, nn ‘ — ось концентратора, h — его общая длина.Полярные координаты r, φ, необходимые для проектирования и построения CPC, показаны на рисунке 14 (Winston et al., 2005). В ТКП h и a′ определяются конструкцией панели (толщиной и диаметром ОВ). После выбора θa можно использовать уравнения (5) и (7) для определения f и a соответственно. Впоследствии можно использовать уравнение (6) или уравнение (8) для получения соответствующего h. Настоящая цена за клик здесь — 3D; он определяется как форма, вытянутая, когда профиль формы 2D CPC вращается вокруг своей оси симметрии

Рисунок 14.CPC с принципом краевого луча

Коэффициент максимальной концентрации, Cmax, полезен для определения концентрационной способности проектируемого CPC. Это отношение площади входного отверстия к площади выходного отверстия. Для круглой апертуры она определяется уравнением (9) для трехмерной геометрии (Чавес, 2008 г.; Уинстон и др., 2005 г.). Отмечено, что для полого CPC в воздухе показатели преломления n и n’ равны 1,0. В этом случае Cmax полностью определяется углом полуприемки КПК, т.е.г., если θа=30°, то Cmax=4,0. Для 2D CPC квадраты в уравнении (9) следует опустить. (9) Cmax=a2a′2=n′2n2sin2θa(9)

5.2. Введение CPC в TCP

Существуют три ключевых фактора для определения оптимальной формы CPC. Для фасада здания ТС общая длина h ограничена фактической глубиной панели, а выходной проем a′ ограничен диаметром выбранного ОВ. Доступны несколько типов ОВ диаметром от < 2 мм до 20 мм. Третьим ключевым фактором является угол половинного приема, θa, который связан с общей длиной, h, или входным отверстием, a, для известного радиуса выходного отверстия, a', как определено уравнением (6) и (7 ), соответственно.Зависимость между h и θa представлена ​​на рисунке 15 для различных значений a' с использованием уравнений (5) и (6). Из этого рисунка можно сделать следующие наблюдения: (1) угол приема быстро уменьшается с увеличением общей длины CPC, (2) CPC с известной длиной имеет больший угол приема для большего радиуса выходной апертуры, и 3) КПК с известным углом приема больше по длине при большем радиусе выходной апертуры. С точки зрения технологичности общая длина CPC 10–80 мм приемлема для типичных толщин TCP.Угол полуприема составляет от 10° до 20° для a’=2 мм, принятого в качестве диаметра ОВ, см. рисунок 15. Очевидно, что больший диаметр ОВ является более идеальным, поскольку угол полуприема можно легко увеличить до 40°. , рис. 15. Следует отметить, что пучки ОВ могут использоваться для приема световых лучей, сосредоточенных на выходном отверстии КПК. Однако необходимо решить несколько вопросов: (1) учитывая размеры панели, необходимо определить оптимальную форму КПК для определения выходного отверстия для размещения и определения количества ОВ, (2) поперечное сечение участок пучка ОВ не замкнут и свет будет просачиваться из пространств между ОВ и границей выходного отверстия, и (3) необходимо определить способ связывания ОВ между собой. Рис. диаметр

Clear Breakthrough: Zospeum поднимает полупрозрачный бетон на новый уровень

Бетон как материал остается неизменным с 19-го века и до сих пор. Полупрозрачный бетон здесь, чтобы изменить внешний вид архитектуры.

Состав бетона претерпел некоторые изменения здесь и там, но его холодная, твердая и серая эстетика по большей части не изменилась с начала 19 века — до тех пор, пока в последние 20 лет не начали появляться полупрозрачные формы бетона.Zospeum, новый материал, представленный на прошлогодней Неделе дизайна в Нидерландах, является последней итерацией.

Разработанный голландской фирмой Van Delft Westerhof (VDW) Архитекторское и строительное агентство Hurks, Zospeum состоит из оптоволокна, зажатого между слоями изоляции и бетона. «Мы используем до 30 000 оптических волокон на квадратный метр», — говорит Питер ван Делфт Вестерхоф, основатель VDW Architects. «Это позволяет нам направлять свет снаружи внутрь и изнутри наружу». Материал может быть адаптирован к внешнему виду и структурным требованиям проекта.«Вы можете выбрать, насколько прозрачным должен быть продукт, выбрав плотность и диаметр оптических волокон», — объясняет Ван Делфт Вестерхоф. «Вы также можете отрегулировать высоту и ширину панелей».

Полупрозрачный бетон был впервые упомянут в канадском патенте 1935 года Бернардом Лонгом, работавшим на производителя стекла Saint-Gobain. В 90-х годах архитектор и изобретатель Билл Прайс исследовал эту концепцию и даже зашел так далеко, что провел испытания на прочность нескольких образцов, работая в OMA Рема Колхаса.Однако только в начале нулевых, когда венгерский архитектор Арон Лозонци запатентовал свой светопропускающий бетон LitraCon, полупрозрачный бетон стал коммерчески жизнеспособным.

Ван Делфт Вестерхоф говорит, что его продукт отличается: «В Европе есть несколько компаний, которые могут производить полупрозрачный бетон, но не с изоляцией». По его словам, теплоизоляционная сердцевина Zospeum делает этот материал отличной альтернативой стеклянным фасадам, поскольку он обладает гораздо большей термостойкостью.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*

*

*