[发明专利]制备具有设计透光形式的透光混凝土的方法

说明书

技术领域

本发明属于新型建筑材料技术领域。具体涉及一种高透光性、高强度、低成本的透光混凝土的制备方法。与第二代透光水泥基材料相比，该种水泥基透光材料具有制备工艺简单，且光纤定位效果好，成本低，光纤体积掺量可降低至2~5%，透光性能良好稳定，且高强度等特点，在促进建筑照明节能、建筑装饰领域具有广阔的应用前景。 

背景技术

目前虽然已有关于水泥基透光混凝土的相关报道，但是关于水泥基透光材料的具体材料组成和制备工艺的报道很少，已经知道的是：1)选用玻璃质多模光纤，要求光纤表面上包覆涂层，并且选择偶联剂对光纤表面进行预处理。光纤的直经为2～300μm，大量的光纤束以平行排列的方式埋入水泥基体材料中，且方向与光线透射方向一致，并作为传输光线的导体以实现水泥混凝土材料透光传像等特殊效果，光纤在砌块内的体积分数为5~30％。2）将光纤材料由多轴向经编机编织成3D或2D织物。将纺织好的2D光纤织物分层平行平铺于试模中，或将纺织好的具有多层空间结构的3D光纤织物提拉展开并加以固定后，再浇注新拌水泥浆体，然后用振捣棒插捣密实。最后将硬化水泥试体用切割机切割，再将切割断面打磨抛光，从而得到透光水泥基材料。 

上述透光混凝土材料虽然也能实现混凝土材料的透光性能和光纤的定位效果，但是从材料组成和制备方法分析，还存在以下问题，影响了该材料的性能和应用，具体如下： 

1）材料成本较高：光纤体积掺量最高达到30%左右，造成透光水泥基材料的制造成本较高。 

2）3D或2D织物制备难度大：由于光纤表面光滑，断面呈圆形，且材质较硬脆，编织时不易绑扎固定定位，由多轴向经编机编织成3D或2D织物具有一定的难度。 

3）材料的透光效果和装饰性较难保证：平行束状玻璃质光纤束形 成的透光效果仅为纤维堆砌的效果，不容易设计成特殊图形；3D或2D织物中的光纤易发弯曲，滑动错位，甚至滑出，很难达到预期的定位效果，进而很难充分发挥光纤的透光能力，导致材料的透光效率降低和装饰性效果变差。 

4）材料的强度较低、耐久性较差：由于3D和2D织物中存在经向和纬向同时密铺平行光纤的情况，大大提高了水泥基体材料的不均匀性，从而大大降低了材料的强度。而且选用玻璃质多模光纤会受到水泥水化产物氢氧化钙的腐蚀，耐久性不能保证。 

发明内容

1.制备具有设计透光形式的透光混凝土的方法，其特征在于步骤如下： 

1)制备具有如下特征的高流态高强度水泥砂浆： 

胶凝材料为强度等级≥32.5的硅酸盐类水泥，并掺加占胶凝材料总重量的20%~30%的矿粉；减水剂采用减水率大于15%的聚羧酸减水剂；并同时采用消泡剂，掺量为水泥、水、矿粉和集料总重量的0.2%~0.5%； 

集料：颗粒直径范围为0.06~1.18mm的石英砂，石英砂与胶凝材料的重量比为0.5~1； 

用水量和胶凝材料的重量比控制在0.3~0.40；通过调整减水剂掺量使新拌水泥砂浆的稠度达到15cm以上，掺矿粉的水泥砂浆28天抗压强度达到50MPa以上； 

2)制备具有如下特征的光纤织物的特征： 

光纤采用透光率大于90%的塑料光纤，直径为0.5～1.5mm；首先把光纤纺织为单层光纤布，光纤布中各纤维单丝经向或纬向平行排列，光纤之间的距离控制在3~6mm，纬向或经向用棉纱固定；然后用偶联剂处理光纤表面，再把纤维布按照设计的方式固定于模具中； 

3)按以下两种方式之一将光纤织物在模具中定位： 

模具为长方体无盖木试模，在无盖一端垂直于两长边的方向上，平行排列钢筋，并用钉枪将钢筋固定；根据造型缠绕光纤布，在光纤布下方放置钢筋，靠钢筋重力作用将光纤布拉直； 

模具为长方体无盖木试模，在底板上按照所需图形钉入钢筋并将其加固；然后根据造型，在钢筋上缠绕光纤布； 

4)透光混凝土的成型 

待光纤布固定完成后，在试模内注满新拌上述高流态高强度水泥砂浆，将试件在潮湿的环境下养护到28天后，将硬化水泥砂浆体用切割机切割，将切割断面打磨抛光并用有机硅油喷涂，从而得到透光混凝土。 

本发明可以很好地解决上述问题，从材料组成和制备工艺各角度进行了创新，主要优点如下： 

1）材料成本降低、耐久性提高：光纤体积掺量最高仅为5％左右，比原有技术降低2倍以上，显著降低了制造成本。光纤采用塑料光纤，大大提高了抵抗氢氧化钙的腐蚀性。