透光混凝土在博物馆建筑环保节能方面的应用研究
２ ０ １５ 年第９ 期 ｆ第总１ ２６
透 光 混
凝土在 博物 馆 筑 建保环 节能 面方 应的 用研究
丁泓■力 。 林荣 辉 ，
摘郭
杨
糕江
经济管西干部理院 学，江 西
南昌３ ３ ０ ０ ００
而直 接 反 构映 件抗 压 性能 的 参 是数抗压 强度 。
要
：建 筑能节已为成界世 国共 各同关注 的问题 ， 发 展有具 色绿节能的新 型
建
筑材意料重大 义本。文主 通过要 析分目前 国 内大 分博部物 馆采光的模 ，式确 定 自然了采的优光势 。 本通过文研 究 光透混凝 在土 物博馆照 明、 外形中 的点特 ，分析了 环保其节能方 的面 势 ，优并 分 析了透 混凝光 土作 为 筑材料建透在 光 、抗 压、 抗渗、 抗 融等方冻的面性 能。结总了 前目内 国透
混凝土光的前 景及在存 问题， 确定其应 用价值 。 关 词 键： 光透混土 博 凝物馆环 节保能
对于
透混明凝土言 ，而 影响 其抗强压 的度重要 最素是 光因纤 积 体 。经试验比， 当光纤在透光凝土混中的体积比 别为 ｌ分％、 ％２、 ％３ ４ ％ 、
时 ，与其相 对 应的 混 凝 土抗 压 度强 失 率损 分别 为 ０ ． ６ ％、９ ３．８ ４％ 、 ４ ． ６７％、 １２ ５． ０％ 。 因此 ， 当光体纤积 比于小 ３ ％ ，时与 相对 其的抗应压 强损度率不超过 失 ５％由。 此可 ， 当透知混 光凝 土中纤体光 积比 小于 ３ ％ 时 ， 可 基以本略光忽对纤光 透 凝昆抗压强度的土响影 。（ ４ ）抗 渗透 性。透混光凝是一种 土孔多性体物 ，混凝若土两侧存在
博馆的物照明式方要有 主然采自 光人与工 明照 种 两， 种两方 各式 具
优 势。 然光光自线 和、 柔自 、 可然以获得理 想的 明照度亮， 时节同 约能源 ， 但然光不自稳定 ，线光 中的紫外也线会损 展 品， 伤且无法将环 境
照明与 对 展品的定 点 照明 别区 对 待。人 造 光 源与 然 光 自相比 ， 色 光富
内
压力差 ， 外然必引起液会体或体从气高压处其低向处迁移压、 渗透 的 现 象混凝 。土抵抗气体或液 体渗的能透称力为抗渗 性混凝 土的抗渗 。性
与耐其 性也久产共生 的生 响影。 透 混 光凝中土光的 和纤凝混土之间 非并 紧密咬合， 而 是 存在 界 面着， 导 致混 土凝冻及融 锈 的蚀 离子氯可从界面处 进到混入凝 土中通。
于变
， 化光 线由自 灵、活 有具性个 化 且、易 控于制 ， 但纯单使 人工 光源 的方式用藏品上 的使照明相对 单 调 ， 别特会是 导致 藏品在色彩 表上现缺 乏真感实 。此 ， 因们在 利用我 自然光采 时， 往往 要需改
善光的质量 ， 同
时 可用以 人 照 工适明 加 当以补充 。在 新 物建馆 中 ， 大 都多 充 是分 利 自然 采用 光，并 适当 采用 人 工 照 。明 １
透 光混土凝的理原和性 质
１． １ 透光 混 凝 的土 理原
过
实验研究 明 ， 表 不在响智 影混凝 能通土光 率的情况下， 在 塑料光上 纤
下表
面各 涂覆一层 薄环氧树脂 膜 以有效可 高混凝土 提抗的渗性。透 （
５ ） 抗融性冻 。混凝结构土长期的在与外环界境接触 时 ， 容 受易到 冻 作用融影响。的凝混土 期长在冻融 环 的循用作 下， 很易 出容强现度 降 低 、 皮表落剥甚导至结 构破坏致 。 明透 凝混土在长使 期期 间， 用有侧一需要在外 面采 集露太阳 光， 必
透光混凝土由 筑建 阿龙 ・洛 师齐 于 桑 ２０ ０１年提 理论出， 于２ ００３ 年制研成功。 种这混凝土主要是 以 凝 混为土基体 ，将透 光明按 纤照一 定 的比布设 于例混凝 土模板 中 ，之后浇筑混 凝 土， 护养型成 根。据 不 同的 应用要 求 ，常布设在混通凝 土的中 大直径 的是料塑光纤 ， 将其 作主为
要 通 光 用途 之 后 ，。 Ｊｏ ｌｅ ｏＳ ａｓ和 ｓ ｅ ｒｇ ｉｏ Ｏ ｍ ａ ｒＧ ａｌ ｖａ 研ｎ制 出 一 种 了 型 新 的
受然 到自环然 的作境 用，同 也样 会到 冻融受环 循的作用经。试验研究 表明 ，光纤含的量对混凝土的融冻破坏 有影响， 当光 纤 积比体在３ ％以 内
，时 融冻破坏导致 的凝 土抗混强度压失不超损 过 ０１ 。％
３国 内透 光混 土 的 应 凝
用透光凝混土材 料 ，种这 材 比普料通 的 混 凝 土重 的 量轻３ ０ ％， 可 许允
８０ 的％线光通 。过
通光常导维在纤透光混 凝 土中矩阵方 式平行排以 列 ，其体积 分 数 约为３ ％ ，光纤 尺寸 较小， 作 为一 个新 分与成 泥混水 合一起在， 形 成集 了合 体由于。光 比纤例低 较， 凝土 的混学力性基能不受 影本响， 以作可 建为筑材使用 。料
透光混凝 土的 光导料材 了光导除纤维外还有之脂树。其 中光 导纤 植入混维土凝 方法的 ， 以可分为“ 植法先” “和后 植 ”法。树 脂 透类 明混 凝 土作制方法更加单简易且作操， 与 普水通泥混土凝本基作相制同 。
１ ２ ．透 光混 凝 的 性土
质２ ０ ０
９ ７ 月年，经 《凝土世混》界 志报杂 道 北， 榆京成 构功制 研透 出光混 土。凝 它是 “由致细泥和光水纤合混成的制， 砌块 面表像是有无数 的小 ，孔 数千光纤维在水 泥个块 两之面间行平形成一个而 阵 ，方光 通过 这些光纤
从 泥水块 的一端 至另传一端 ” 。 目前
国使 用透内光 凝混 土的成 案例功 是 ２０ １ 年上０ 世界博 海会览 中 的大利意 馆。大意利馆 的筑建外墙采用 的是复 合系 统 外侧采 用透
：明凝土混砌块 ，内 是侧双 Ｅ 侧Ｔ Ｅ 结构 Ｅ利用。透明 凝混土墙外， 解 决 部
分 馆 房内 间的 照明 问题 。 达 节到能 的 目的 。
意大利馆 使用 了 ３ ７７４块｝ 昆凝 板 ，土大 １约８ ９ 透 明混吨凝 土，覆盖
积达面 １８８ ７ ｍ ， 大 约占 意大 利 馆 整 表个皮 混凝 土 挂板 ４ ０的％ 。意 大 利
馆ｌ高８米 ， 个表皮覆盖面积整 约 ３６ ０ ｍ０ 。 目 前， 国内 制 研出来的透 光混 凝土挂 将板新型 水的 泥和脂 按一 树 的定例比 混合， 保确其 透性光 ，能 大度幅降低本 成 可以，现实 规模大 应用 。与 光 导纤 维 相比 树， 脂的视更广角 对于，光的捕 捉 能力更强 ， 对 于 料 材的透光特有性幅大提高 ， 同时 用，脂树为作透光 材料制成 的透光混 凝 土艺更工简单 加由。树脂和 水按泥比 例制 的透成光水 泥 ，光率 透
（最 １） 艺性术 。光透凝混土可以 化美 博馆物外立面 ， 创 造初博 物馆 周围环与共境融合生的果效。透 混明土的运用 凝， 使展 馆部 在 内天白， 不需 要大 量璃玻墙 ，幕即 使可 光阳透 过体墙 射室 进。在内白天 达 采用 到自然光 照 ， 少人工光源的使用减量 ， 节省能源的果效； 而夜 ，晚整 展馆个 内部的人光工产生的光源线 ， 透外墙的透过混凝明土 外向 散发， 展馆 使与 然自联的更系紧加。密 （２ ） 透 性 。 由光于 光导 维 纤传 导 线光的 力能 非 强 ， 常可 到 达２０米 不远生损发失。因此用 透 光凝混土 砌块 筑砌的体可达数米厚 而不削 墙 弱其光透 能 力。 过控 制通凝混 内 的土纤光含量 ， 以实可现控 透制 光度 的 果 。 效
大
度程达到 可 ２ ％。若需要０控透制光 率话 的 可， 根据要 减少需插 树 脂 人的数量 透， 度明可降低 １ ０ 至％。块 透光 每昆 凝 板 的土 使寿命 和普 用
混凝土材通料使的寿用是基命相同。本
４ 结论
与
玻幕墙璃 比较 相 使 ，用透光 凝土混 筑砌 墙的体具 有优 秀的 光透 效果 ， 太但阳 光辐产射 的生部大分 热均被 其 量自吸身收， 所 可 以基本 以维 室持内 热境 环， 不会使室 内但温上升过度快 同时， 。纤光滤 掉了大
部的分外线 ，紫降低 了 然光自文物对的损伤 。
光透混土凝为建筑材作 ， 料可满足以结构压抗 、抗 、渗 耐性 、 抗久冻 融等结
构安方全面 的 要求 ；满 博 足物馆在 照明 面 方需 的，求 用 利然
自
， 光节资约源 ；相于玻璃幕较 墙， 效 有控制展馆内部 温的 ， 度低降紫外线 的辐射 ， 控
制 自然了对 文物光损的坏度 程 ；强了增馆 展的体艺整性术，
利
用 透光 混凝土 作为建筑材料 的 馆 ，展 本身是一就件术艺品。 目 前透光混凝 土研的 还处究于 级阶段初 ， 国内要将 其投大 规人模 生产还存 一定 在问 ： 题（Ｉ ）批大量生透产光混凝的技术土目 还前够成 不 熟 （； ２ ）光价格纤高 较，透 光混凝中光纤材土的料 用量使巨大， 这 使生 产 本 成大提高幅。
内 自国研发 的透光行凝土混 前目还在部存分问 ，题（ 下第转 页７ ）
・
经
试研究验 表明 对，光 透混凝 的透土率 产生影 光的 因素响主要有 个 ：两① 纤光积 比。透体光率 随 着光纤 体 的积增 大而增 大 ； ②纤光直 径在。纤体光 积比固定不 变条的件 下 透， 率随着光 光直径 纤增而大增
大 。
（
３ ） 压抗 。性透光混 土作凝为 筑建材 ，料制成 的主 是受 要构压件 。
５ ・
哈密顿方
程可成写 矩形式阵如 ： 下 ＝
得到 缀 板 的双力 矩 附 加数 为系：
（ ９ ）
日 ＋
ｋ ＝ｈ — Ｔ １
ＡＧｐ’ １ Ｅ２
ＩＹｐ
ｍ
系
统矩 阵日 称为 密哈顿矩阵 。 （ ３ 单个缀板） 刚的矩度阵 ．单取缀板进行研个究 ，建直立角标 坐 系 Ｏ Ｘ ｌ， 轴。为 面形截心轴 ，轴 和 Ｙ 轴截为面主惯 轴性 。板缀 长设 ｌ为 ， Ｋ，用 Ｌ示缀 表板两 端 的 ，料材的弹 模 性与剪切 量模分 量为别 和 Ｅ ，Ｇ用 缀轴板上 线挠度 的和横截 上 面转的 ０角 ｌ个两义广移表 位缀示 板内任 点沿 Ｙ一 。 和 轴。 轴位移的。 用和 ０别表分缀板轴示 的挠度
线位 移和 。
Ｏ
Ｏ Ｏ Ｏ
Ｏ
０
因此
单个缀，板的度刚矩为阵：
＝
［ ： ： 】
‘ｒ ｋ
ｃ
Ｏ
＋ ， ，
Ｏ ０
Ｏ
；
Ｏ
Ｏ
，
＋０
…Ｏ；
０
一 １－
Ｏ Ｏ Ｏ
令
ｖ［：
０
Ｑ ］Ｍ ， ＝［ Ｌ
Ｌ ０Ｑ Ｌ Ｍ 】 ， 将 ｅＨ
代 到入 ｖ ｅ ＝Ｈ ｌｂ ｐ中， 到得板缀的 广义移位广义力 的及解表析达 式 ：
式中 ， ＝ １Ｉ ０ｏ 。 ． ｉ ； ｌ ００ ｌ
Ｏ ； Ｏ０ ０ ；
…
一
｛ ０ ０ … ０ ０ ｌ
ｋ ０ … ０ｋ Ｏ
０ Ｏ Ｏ
Ｏ Ｏ
Ｑ
（ 南 ６ 一 旦 Ｅ ｒ ｐｌ）
—
４
结 论
０ Ｏ
Ｑ
Ｌ州 彘 Ｑ
： Ｑ
＋
（
１） 本 文对在 壁钢薄件进行整构体稳分定时 ， 析开 口部分对采薄 壁杆件一用理致论 采用；性插线值 函来 数拟模构 件面任意 截点节 的纵 上 ］． ． ｒ ．． ， ． ． 。． ． ． ＿ Ｌ 向］翘 位曲 ，移 考并虑剪力后 滞的响影。 （ ２） 将缀 板开对 杆件口的用等效为作性弹 承支，只 存在在板 的部 缀位 增加一 弹性支个承的刚 。根度缀板 的广义位据和广义移解力析 表达 式，
得到个缀板 的刚度矩 单阵。 （ ３） 建立构 稳定分件 析计的算模 ，型 由势能总表式导 出达整稳析 分的格朗 日拉方程。 用利 勒德变让 化， 入引对偶变 的量概 念， 导 带缀板出 的开口 壁钢构件整薄 稳定性体 分析的哈顿体密系。通 过 区混合段能 按ｕ
Ｏ
Ｏ
Ｏ ０
Ｍｘ
＝一
在 虑考缀板剪变形时切 弯，作扭用下的相 对 纵位移为向 ：
△一 Ｑ （＋ 盏
式 中）， 为Ｑ切 口处 的 剪Ｋ力； Ａ 为 缀板的 截 面 面 积 ； ｌ ｐｙ 为缀 板截 面惯的性 矩 。 Ｋ 处剪 力 为：
照两边值端问 题 精细积分的求法 出 不同界边条下 件的临荷载。 界
壶
由
Ｇ
ｐ Ａ １２ Ｅｊ Ｔ ｐ
参
考 文 献
缀 板
所 截 在 的 广 义 面位移 和 广义 力 分 为别： ［
ｕ ｏ ， ０ ， ， ｗ １（ ｚ ） ， ２（ ｚ ） ， ， … （ 】） ， ［Ｑ ， Ｑ ， ， ⅣｍＩ ，， ｖ２， … ，Ｎ 】 ，
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．．学２ ０１ ２ ．
（ 接上第 ４页 “）稳健统 计技处理术” 方 法行进分 ， 析断各判试验 据数是
否
满意。两种方 结法 论相大径庭 ， 过通与 肖“维纳 ” 特法 舍取果 结相 比 较 并逐， 一析造分成 各类检 数据离散的原因 测，从 得而出种方 法两各 自
适性 。误差宜 析法分适 用于 评条判较件 的好水 泥企业验 试能室
力 ，而 交 通 工 程工 地试 验 以及 室 他其类 似非专业 水 泥 检验室 用 采 健 稳统 计 技术 处 理 进 行 数 据 分析 更 为 宜适 。 参
考 文 献
［ ３ ］林 宁京实验室人员．比对试验在检 中的应用分测 析 Ｊ［］ ． 广西城镇 设 建 ２ ０，１ ０ ９（） ： ４ ４ — ４ ．６
［ ４ ］易， 吴柳勇坚 试 验． 室间比试对结 验分果评 价析［ Ｊ ． ］中国带热 医学
， ２ ００ ６ （ １０ ） ８：７—８ ９ ．
［
５ ］中国验室实国家认 可委员．能会力 证样验 品均匀评性价指 ［ 南 ｚ ］．
２ ０ ０ —０ ７ ６—１０
［ １］ 郑 兰．道桂检测技路 ［ 术］ Ｍ．北 京 ：机械 业 工版出 社，２ ０ ０ ６ ． ［ ２ ］ 志琴．乔路 工公试 程检验测［ Ｍ］ ．北 京： 人民通 出交社 ，版 ２ ００７ ・
作
简介者 王：冠 （ ９１６ ７年１月生 ） ， ， 江苏盐男人 城，硕 士 ， 级高程 工师、 高级讲师， 要主事公从工路施工 程 、试验 检测方面 的研 。究
一 ＿
上接 第（页）５ 要将其为作筑建材料 于用建 设筑计中 ， 尚需科 学者研的 更努力多。 如能果满在 力学性足能的条件 下 ，降 其 低价 造 ，透明混 凝土 能将大发极其材挥料力 。魅
考 参 文献
［ ］ 吴源４．华 智透能混明土凝制品 及 其性能究． 哈 研滨尔工 大学硕业
士论 ， 文 ０ １２０ ．
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ｌ５ ． Ｏ
・
７・