專利名稱：制備具有設計透光形式的透光混凝土的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于新型建筑材料技術領域。具體涉及ー種高透光性、高強度、低成本的透光混凝土的制備方法。與第二代透光水泥基材料相比，該種水泥基透光材料具有制備エ藝簡單，且光纖定位效果好，成本低，光纖體積摻量可降低至2飛％，透光性能良好穩(wěn)定，且高強度等特點，在促進建筑照明節(jié)能、建筑裝飾領域具有廣闊的應用前景。
背景技術：
目前雖然已有關于水泥基透光混凝土的相關報道，但是關于水泥基透光材料的具體材料組成和制備エ藝的報道很少，已經(jīng)知道的是1)選用玻璃質(zhì)多模光纖，要求光纖表面上包覆涂層，并且選擇偶聯(lián)劑對光纖表面進行預處理。光纖的直經(jīng)為2 300 μ m,大量的光纖束以平行排列的方式埋入水泥基體材料中，且方向與光線透射方向一致，并作為傳輸光線的導體以實現(xiàn)水泥混凝土材料透光傳像等特殊效果，光纖在砌塊內(nèi)的體積分數(shù)為5 30%。2)將光纖材料由多軸向經(jīng)編機編織成3D或2D織物。將紡織好的2D光纖織物分·層平行平鋪于試模中，或?qū)⒓徔椇玫木哂卸鄬涌臻g結(jié)構的3D光纖織物提拉展開并加以固定后，再澆注新拌水泥漿體，然后用振搗棒插搗密實。最后將硬化水泥試體用切割機切割，再將切割斷面打磨拋光，從而得到透光水泥基材料。上述透光混凝土材料雖然也能實現(xiàn)混凝土材料的透光性能和光纖的定位效果，但是從材料組成和制備方法分析，還存在以下問題，影響了該材料的性能和應用，具體如下I)材料成本較高光纖體積摻量最高達到30%左右，造成透光水泥基材料的制造成本較高。2)3D或2D織物制備難度大由于光纖表面光滑，斷面呈圓形，且材質(zhì)較硬脆，編織時不易綁扎固定定位，由多軸向經(jīng)編機編織成3D或2D織物具有一定的難度。3)材料的透光效果和裝飾性較難保證平行束狀玻璃質(zhì)光纖束形成的透光效果僅為纖維堆砌的效果，不容易設計成特殊圖形；3D或2D織物中的光纖易發(fā)彎曲，滑動錯位，甚至滑出，很難達到預期的定位效果，進而很難充分發(fā)揮光纖的透光能力，導致材料的透光效率降低和裝飾性效果變差。4)材料的強度較低、耐久性較差由于3D和2D織物中存在經(jīng)向和緯向同時密鋪平行光纖的情況，大大提高了水泥基體材料的不均勻性，從而大大降低了材料的強度。而且選用玻璃質(zhì)多模光纖會受到水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣的腐蝕，耐久性不能保證。

發(fā)明內(nèi)容
I.制備具有設計透光形式的透光混凝土的方法，其特征在于步驟如下I)制備具有如下特征的高流態(tài)高強度水泥砂漿膠凝材料為強度等級> 32.5的硅酸鹽類水泥，并摻加占膠凝材料總重量的20°/Γ30%的礦粉；減水劑采用減水率大于15%的聚羧酸減水劑；并同時采用消泡劑，摻量為水泥、水、礦粉和集料總重量的O. 29ΓΟ. 5% ；
集料顆粒直徑范圍為O. 06^1. 18mm的石英砂，石英砂與膠凝材料的重量比為O. 5 I ；用水量和膠凝材料的重量比控制在O. 3^0. 40 ;通過調(diào)整減水劑摻量使新拌水泥砂漿的稠度達到15cm以上，摻礦粉的水泥砂漿28天抗壓強度達到50MPa以上；2)制備具有如下特征的光纖織物的特征光纖采用透光率大于90%的塑料光纖，直徑為O. 5 I. 5mm ;首先把光纖紡織為單層光纖布，光纖布中各纖維單絲經(jīng)向或緯向平行排列，光纖之間的距離控制在3飛mm，緯向或經(jīng)向用棉紗固定；然后用偶聯(lián)劑處理光纖表面，再把纖維布按照設計的方式固定于模具中；3)按以下兩種方式之一將光纖織物在模具中定位模具為長方體無蓋木試模，在無蓋一端垂直于兩長邊的方向上，平行排列鋼筋，并·用釘槍將鋼筋固定；根據(jù)造型纏繞光纖布，在光纖布下方放置鋼筋，靠鋼筋重力作用將光纖布拉直；模具為長方體無蓋木試模，在底板上按照所需圖形釘入鋼筋并將其加固；然后根據(jù)造型，在鋼筋上纏繞光纖布；4)透光混凝土的成型待光纖布固定完成后，在試模內(nèi)注滿新拌上述高流態(tài)高強度水泥砂漿，將試件在潮濕的環(huán)境下養(yǎng)護到28天后，將硬化水泥砂漿體用切割機切割，將切割斷面打磨拋光井用有機硅油噴涂，從而得到透光混凝土。本發(fā)明可以很好地解決上述問題，從材料組成和制備エ藝各角度進行了創(chuàng)新，主要優(yōu)點如下I)材料成本降低、耐久性提高光纖體積摻量最高僅為5%左右，比原有技術降低2倍以上，顯著降低了制造成本。光纖采用塑料光纖，大大提高了抵抗氫氧化鈣的腐蝕性。2)單向單層光纖織物制備難度降低采用平紋組織，將光纖紡織成為單向單層光纖織物，操作方便，不易穿錯。3)光纖定位效果顯著提高單向單層光纖織物的經(jīng)向(或緯向)僅有ー邊使用光纖，另外ー邊使用棉紗等纖維，使光纖定位更加緊實牢固，不易彎曲錯位抽出。在將光纖布纏繞于鋼筋上造型的過程中，也保證了成型エ藝的方便和準確性，同時提高了定位效果。而且所配高流態(tài)、自密實水泥砂漿在澆筑后不需振搗，不會影響光纖的定位效果。4)材料的透光效果顯著提高在光纖的定位效果提高的情況下，光纖定向平行排布，光能損耗低，透光性能充分發(fā)揮，從而提高材料的透光效果。5)設計材料裝飾效果的可實現(xiàn)性可根據(jù)所需裝飾效果進行多變的造型，操作簡單可實現(xiàn)，提高了材料的藝術價值。6)材料的強度顯著提高單向單層光纖織物的使用，提高了原有水泥基體的均勻性，加之纖維對基體的加固作用，從而提高了材料的強度。通過上述材料、制備エ藝和成型方法的革新，可以制備出新型透光混凝土材料，與第二代透光水泥基材料相比，具有透光效果好、制備エ藝方便、強度高等優(yōu)點，是新型的第三代透光水泥混凝土材料。
圖I是本發(fā)明結(jié)構示意圖。圖2是本發(fā)明試模的底面圖。
具體實施例方式實施例子中砂漿的原材料組成分別如下砂漿I :膠凝材料為重量比75%的P. 032. 5硅酸鹽水泥復合25%的北京市昌平金玉來礦粉廠生產(chǎn)的S95級礦粉，水膠比為O. 35 ;石英砂的粒徑范圍為O. 06^1. 18mm，石英砂與膠凝材料的質(zhì)量比為O. 75 ;深圳海潤化工公司生產(chǎn)的P764型粉末消泡劑的摻量為材料總質(zhì)量的O. 35%。摻加減水率大于15%的蘇州弗克H)X-8H型粉末聚羧酸減水劑調(diào)整水泥砂漿的流動度，使其稠度達到16cm ;砂漿28天抗壓強度達到了 58MPa.砂漿2 :膠凝材料包括水泥和礦粉，水泥為P. O 32. 5硅酸鹽水泥，礦粉為北京市昌平金玉來礦粉廠生產(chǎn)的S95級礦粉，水泥和礦粉的質(zhì)量比為7 3 ;水膠比為O. 3 ;石英砂的粒徑范圍為O. 06^1. 18_，石英砂與膠凝材料的質(zhì)量比為O. 5 ;深圳海潤化工公司生產(chǎn)的P764型粉末消泡劑的摻量為材料總質(zhì)量的O. 2%。摻加減水率大于15%的蘇州弗克R)X-8H型粉末聚羧酸減水劑調(diào)整水泥砂漿的流動度，使其稠度達到15cm ;砂漿28天抗壓強度達到了 66MPa. 砂漿3 :膠凝材料包括水泥和礦粉，水泥為P. O 32. 5硅酸鹽水泥，礦粉為北京市昌平金玉來礦粉廠生產(chǎn)的S95級礦粉，水泥和礦粉的質(zhì)量比為8 2 ;水膠比為O. 4 ;石英砂的粒徑范圍為O. 06^1. 18mm，石英砂與膠凝材料的質(zhì)量比為I ;深圳海潤化工公司生產(chǎn)的P764型粉末消泡劑的摻量為材料總質(zhì)量的O. 5%。摻加減水率大于15%的蘇州弗克R)X-8H型粉末聚羧酸減水劑調(diào)整水泥砂漿的流動度，使其稠度達到17cm ;砂漿28天抗壓強度達到了52MPa.砂漿4 :膠凝材料包括水泥和礦粉，水泥為P. 042. 5硅酸鹽水泥，礦粉為北京市昌平金玉來礦粉廠生產(chǎn)的S95級礦粉，水泥和礦粉的質(zhì)量比為7. 5 :2. 5 ;水膠比為O. 35 ;石英砂的粒徑范圍為O. 06^1. 18mm，石英砂與膠凝材料的質(zhì)量比為O. 75 ;深圳海潤化工公司生產(chǎn)的P764型粉末消泡劑的摻量為材料總質(zhì)量的O. 3%。摻加減水率大于15%的蘇州弗克R)X-8H型粉末聚羧酸減水劑調(diào)整水泥砂漿的流動度，使其稠度達到16cm ;砂漿28天抗壓強度達到了 64MPa. 光纖類型均為PMMA質(zhì)光纖，織物包括以下幾種類型織物I :光纖直徑為O. 5mm,單層光纖布，光纖布中各纖維單絲經(jīng)向平行排列，光纖之間的距離控制在3mm，緯向用棉紗固定，用偶聯(lián)劑處理光纖表面?？椢? :光纖直徑為O. 75mm,單層光纖布，光纖布中各纖維單絲經(jīng)向平行排列，光纖之間的距離控制在4mm，緯向用棉紗固定，用偶聯(lián)劑處理光纖表面?？椢? :光纖直徑為I. 5mm,單層光纖布，光纖布中各纖維單絲緯向平行排列，光纖之間的距離控制在6mm，經(jīng)向用棉紗固定，用偶聯(lián)劑處理光纖表面?？椢? :光纖直徑為1mm，單層光纖布，光纖布中各纖維單絲緯向平行排列，光纖之間的距離控制在5mm，經(jīng)向用棉紗固定，用偶聯(lián)劑處理光纖表面。 光纖織物在模具中的定位方式和試件的加工方法如下按照特定試模I的構造形式采用長方體無蓋木試模，在無蓋一端垂直于兩長邊的方向上，按照設計好的間距(如IOmm)平行排列鋼筋，并用釘槍將其固定。纏繞光纖布，每相鄰兩根鋼筋之間的光纖布下方放一根平行于上方鋼筋的鋼筋用來將布拉直，該鋼筋因為重力作用處于上部相鄰兩根鋼筋的中線上，如此纏繞的光纖布立面成規(guī)則的三角形。此外，也可以通過改變上部固定鋼筋和下部垂拉鋼筋的位置使光纖布立面成規(guī)則的梯形或長方形等。按照特定試模2的構造形式在底板上按照設計圖形釘入鋼筋并將其固定。然后根據(jù)所需造型(如長方形、三角形等)，纏繞光纖布。如此纏繞的光纖布平面可成各種復雜形狀。最后將試模內(nèi)注滿水泥漿體。養(yǎng)護28天后，將硬化水泥砂漿切割、打磨、拋光并用有機硅油噴涂，從而得到透光混凝土。測試指標為試件28天的抗壓強度、吸濕度及透光率。透光率的檢測采用分光光度·法測試。實施例的測試結(jié)果如表I所示。表I各種透光混凝土的組合效果及性能
權利要求
1.制備具有設計透光形式的透光混凝土的方法，其特征在于步驟如下 1)制備具有如下特征的高流態(tài)高強度水泥砂漿 膠凝材料為強度等級> 32. 5的硅酸鹽類水泥，并摻加占膠凝材料總重量的209Γ30%的礦粉；減水劑采用減水率大于15%的聚羧酸減水劑；并同時采用消泡劑，摻量為水泥、水、礦粉和集料總重量的O. 29ΓΟ. 5% ； 集料顆粒直徑范圍為O. 06^1. 18mm的石英砂，石英砂與膠凝材料的重量比為O. 5^1 ； 用水量和膠凝材料的重量比控制在O. 3^0. 40 ;通過調(diào)整減水劑摻量使新拌水泥砂漿的稠度達到15cm以上，摻礦粉的水泥砂漿28天抗壓強度達到50MPa以上； 2)制備具有如下特征的光纖織物的特征 光纖采用透光率大于90%的塑料光纖，直徑為O. 5 I. 5mm ;首先把光纖紡織為單層光纖布，光纖布中各纖維單絲經(jīng)向或緯向平行排列，光纖之間的距離控制在3飛mm，緯向或經(jīng)向用棉紗固定；然后用偶聯(lián)劑處理光纖表面，再把纖維布按照設計的方式固定于模具中； 3)按以下兩種方式之一將光纖織物在模具中定位 模具為長方體無蓋木試模，在無蓋一端垂直于兩長邊的方向上，平行排列鋼筋，并用釘槍將鋼筋固定；根據(jù)造型纏繞光纖布，在光纖布下方放置鋼筋，靠鋼筋重力作用將光纖布拉直； 模具為長方體無蓋木試模，在底板上按照所需圖形釘入鋼筋并將其加固；然后根據(jù)造型，在鋼筋上纏繞光纖布； 4)透光混凝土的成型 待光纖布固定完成后，在試模內(nèi)注滿新拌上述高流態(tài)高強度水泥砂漿，將試件在潮濕的環(huán)境下養(yǎng)護到28天后，將硬化水泥砂漿體用切割機切割，將切割斷面打磨拋光并用有機硅油噴涂，從而得到透光混凝土。
全文摘要
制備具有設計透光形式的透光混凝土的方法屬于新型建筑材料領域。本發(fā)明采用選用透光率大于90%的塑料光纖，光纖的直經(jīng)為0.5～1.5mm，首先把光纖紡織為光纖布，光纖布中各纖維單絲經(jīng)向(或緯向)平行排列，纖維間距可調(diào)節(jié)控制在3~6mm，緯向(或經(jīng)向)用棉紗固定。然后用偶聯(lián)劑處理光纖表面，再把纖維布按照設計的方式固定于試模中，澆筑高流動性高強度水泥砂漿，等水泥砂漿硬化后切割、打磨、拋光，得到透光混凝土。該類透光混凝土可以實現(xiàn)已設計好的透光形式和效果，并且光纖在砌塊內(nèi)的體積分數(shù)可以降低到為2~5％。該類材料在促進建筑照明節(jié)能、建筑裝飾領域具有廣闊的應用前景，是新型的第三代透光水泥混凝土材料。
文檔編號B28B1/14GK102848451SQ201210258969
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權日2012年7月24日
發(fā)明者李悅, 許志遠, 郭慧 申請人:北京工業(yè)大學