CN103003505B - 具有透明特性的基于粘结性灰浆的复合面板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于粘结性灰浆的复合面板(10)，其通过多个贯穿开口(11)穿过其整个厚度，每个贯穿开口由以容纳在所述开口(11)中的预成型的板(12)的形式的透光的材料或以在所述开口中形成的透光的材料填充，其中，所述基于水泥的灰浆含有至少30kg/m3的纤维，纤维选自下面类型的一种或多种：金属纤维、钢纤维、玻璃纤维、聚合物树脂纤维。本发明还涉及生产所述面板的方法。

Description

具有透明特性的基于粘结性灰浆的复合面板
发明领域
本发明涉及具有透光特性的基于粘结性灰浆(cementitiousmortar)的复合面板。
现有技术
WO03097954描述如粘结性灰浆的材料的砌块(buildingblock)，其由光学纤维通过内部，以允许光从所述块的一侧透射到另一侧。以这种方式，可实现辨别放置在块后面的物体的轮廓，因此，其通常被描述为透明的。
光纤被布置为特殊的网或织物中的纬线，并因此在粘结性灰浆的浇注期间被插入在模板中，以产生根据其预期用途的尺寸可变的块。然后通过锯开这些块而获得板(Plate)或面板(panel)，并最终经受研磨和抛光。只有在这些操作后才可获得上述的透明的效果。
然而，这种效果依赖于块上的入射光的强度。事实上，关于光的光强度，入射角被发现例如已经具有约20°的倾斜角(对于约3cm厚的面板)，超出其时，由于光通过光纤传输产生的透明效果逐渐降低，这是这种技术的明显的局限性。
关于根据WO03097954的方法，还存在其他相当复杂的问题。为了定位光纤，这实际上需要准备特殊的织物作为支撑以被插入框架中的与灰浆层相互交替的连续的层中；然后其需要切成厚度减小的板的另外的阶段，以及抛光，这另外涉及高的材料废弃的风险，特别是当件需要具有可观的尺寸时，例如具有大于一米的侧边的正方形板。
最后，它必须被认为是，这种技术会导致单一类型的表面抛光度，以及其不可能适应特定的美学和建筑要求的表面外观。
为了克服这些问题，同一申请人的意大利专利申请MI2008A002190描述了基于粘结性灰浆的复合面板，其特征在于，其是由多个贯穿的开口通过其整个厚度，每个所述开口由透光的材料以容纳在所述开口中的预成型的板的形式或以形成在所述开口中的形式填充。
以这种方式，其避免了额外的处理阶段，简化了生产，避免了加工过程中的废弃物和材料的浪费，并甚至对于不利角度的入射光，或通过反射被散射的、与直射光相比具有减小的光强度的光，都获得了期望的透明效果。
透光的材料为塑性材料或玻璃质的材料。预成型的或在所述开口中形成的板，被容纳在所述开口中，没有从其突出出来，因此产生了具有不同程度的抛光度以及没有突出物的已完成的面板。
根据所述的意大利专利申请MI2008A002190，用于制造所述面板的方法包括以下阶段：
a)以有序的方式将所述透光的材料的多个元件定位在模板中；
b)用所述粘结性灰浆填充所述模板，直到透光的材料的所述多个元件被完全埋在其中，所述元件的适合构成所述开口的入口和出口的相对的面没有和所述灰浆接触；
c)硬化所述灰浆，使所述相对面自由于透光的材料的所述元件，适合于构成所述开口的入口和出口，并从模板提取已完成的面板。
在第二实施方案中，用于制造面板的方法包括的步骤为：
d)用所述粘结性灰浆填充模板，将适合于构成所述开口的优选涂覆有脱模剂和光反射膜的多个芯部以有序的方式定位在所述模板中，直到所述多个芯部被完全埋在所述灰浆中，所述芯部的适合构成所述开口的入口和出口的相对的面没有和所述灰浆接触；
e)在灰浆凝固的开始和结束之间的时间段期间，从所述模板提取所述芯部，使得因此形成的所述开口变空；
f)在芯部没有被涂覆有反射膜的情况下，另外的阶段为，例如通过喷涂的方法，以反射的涂料涂覆所述开口；
g)用所述透光的材料以其流体状态填充所述开口；
h)允许灰浆和透明材料硬化，以形成所述面板，并从模板提取已完成的面板；
I)使面板静止，直至固化。
粘结性灰浆和无论是塑性的还是玻璃质的透明材料，都是由不同的温度和吸湿性能所特征化的材料。为了避免塑性或玻璃质材料的元件和其嵌入的粘结性灰浆之间的尺寸不相容的延展，粘结性灰浆必须经受受控的吸湿收缩，并同时具有高韧性的特点。在这种方式中，可实现限制裂纹的延展(特别是沿面板边缘)的风险。本质上来说，这是一个技术问题，本发明提出了在技术上解决如意大利专利申请MI2008A002190提出的用于透明面板的生产的技术问题。
发明概要
为了解决这个问题，本发明提出了基于粘结性灰浆的复合面板，其由多个贯穿的开口通过其整个厚度，每个所述开口由以容纳在所述开口中的预成型的板的形式的透光的材料或在所述开口中形成的透光的材料填充，其特征在于，所述基于水泥的灰浆包含至少30kg/m3的纤维，该纤维选自下列的类型中一种或多种：金属纤维、钢纤维、玻璃纤维、聚合物树脂纤维。
优选的是，所述水泥是根据欧洲标准EN197-1的52.5R级的水泥，更优选为I类型。
42.5R级的水泥也可以被使用。
所述纤维可以是单一类型的或由不同类型混合在一起。
所述纤维可以主要是金属的类型，优选为钢材，更优选为不锈钢。
纤维每m3灰浆可优选地包括从1到2kg的低弹性模量的聚合物树脂纤维，如聚丙烯，更优选为1.2kg/m3。
聚合物树脂纤维可包括每m3灰浆在1和3kg之间的量的高弹性模量的树脂，如PVA，或在1和3kg/m3之间的量的玻璃纤维。
在基于所述水泥的粘结性灰浆中，可以被发现的是，根据最小临界浓度均匀分布的这种纤维，能够开发有效的作用以在灰浆的收缩期间的塑化阶段中对抗开裂，并增加韧性。低弹性模量的聚合物树脂，如聚丙烯，特别合适用于对抗短风化时间内的过早开裂的现象。
纤维可在干的状态下与粘结性灰浆混合物的其他固体组分预混合，或可以在粘结性灰浆与水混合的阶段被添加。
用于填充面板的贯穿开口的所述透光的材料为塑性的或玻璃质的材料。预成型的板或在原位形成在所述开口中的板，被容纳在所述开口中没有从其突出，因此获得具有不同程度的抛光度的面板。
在本发明的优选的实施方案中，在透光的材料为合适的塑性材料的情况下，其通过在水中浸泡而被预处理，导致其被浸泡到饱和。为了这个目的，在被用在模板中以形成面板之前，塑性材料的预成型的板通过浸在水中直到饱和来被预处理。浸泡池中的水的温度优选为40和50℃之间。考虑到对于样品的重量具有合适的精度的结算，可通过测量浸泡的材料的重量变化来检查饱和度。例如，对于重120g的板，四个小数位的结算是必须的。当不小于24小时的时间间隔执行的两个连续的称量之间的差异少于0.05％时，透明塑性材料制成的板可以被视为用水饱和的，以用于在本发明中所设想的使用的目的。
当达到饱和时，用水浸泡过的塑性材料的预成型的板必须被立即使用，以形成具有纤维的粘结性灰浆的面板，如将在下面被描述的。
在上面所述的设想通过将形成面板前的透明材料浸泡在水中(40-50℃之间)所进行的预处理的实施方案中，被发现的是，塑性材料将水放出到周围的灰浆，因此改善了灰浆的硬化过程，并因此改善最终成品的力学特性。
在一个实施方案中，透光的材料是塑性材料，该塑性材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate)、聚丙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、缩醛树脂、苯乙烯共聚物(styrenecopolymer)、热固性聚合物、环氧树脂、聚酯和乙烯基酯、酰胺树脂(amideresin)。
在另外的实施方案中，所述透光的材料可以是玻璃或基于玻璃。
在本发明的一个实施方案中，所述透光的材料是被容纳在所述开口中的预成型元件的形式。
在本发明的另外的实施方案中，所述透光的材料是原位形成在所述开口中的元件的形式，例如通过浇注。
在宽泛的几何形状的范围内，开口的形状是可变的，并且对应于透光的材料的元件：优选的形状为能够接收预成型或通过浇注获得的相应的板或薄片的矩形截面的棱柱的形状。
在本发明的一个实施方案中，所述开口沿每对相邻的平行的行，以交错的方式排列。所述开口通过长度、高度和厚度的尺寸来定义。所述开口的高度(h)必须与面板厚度相对应，所述开口长度(L)优选在0.5和100mm之间，并且所述开口的厚度优选为0.5和5mm之间。所述开口优选地沿平行线布置，以及它们之间的距离是在长度(L)的0.3和0.5倍之间。在每一种情况中，布置在同一行上的两个连续的开口之间的最小距离必须不小于存在于所述灰浆中的骨料的最大直径的两倍。
两行平行的，相邻的开口之间的距离优选为在5和10mm之间，并在任何情况中必须不小于所述骨料的最大直径的两倍。
例如，对于尺寸为0.5m×1.0m和厚度为5cm以及由具有最大直径为2mm的骨料的粘结性灰浆构成的面板，假设开口的长度(L)等于40mm，被布置在同一行上的两个连续的开口之间的距离为15mm，而彼此平行的两个连续行之间的距离是等于5mm。
优选的是，所述透光的材料被处理以具有拥有光反射特性的涂层，例如以丙烯酸类乳液或以环氧乳液的基于陶瓷的反射涂料，用于增加系统的凝聚力。
光透射可以通过合适的表面的装置来优化，如具有光反射特性并被置于透明材料和容纳其的开口之间的膜。
反射膜可例如由基于陶瓷的反射涂料构成。反射膜可以直接施加到透明材料制成预成型的元件上，或在通过浇注获得透明材料的元件的情况下，可在浇注前应用在开口的壁上。膜可通过喷涂技术应用在透明材料的预成型的元件上，或通过在用于形成开口的芯部上形成光反射膜，以在开口的内壁上形成膜。在这种情况下，必须用适当的脱模剂预先处理芯部表面，以确保所述光反射膜附着到开口的表面，而不是附着在芯部的表面。如果所述透光的材料是以预成型的元件的形式，例如通过从更大的尺寸的板切割来获得的板或薄片的形式，切割必须通过保证不限制光传输的切断面的粗糙度的技术来实现。例如，激光切割适合用于此目的。
本发明还涉及形成所述面板的方法。在第一实施方案中，面板的制造方法包括以下阶段：
a)以有序的方式将所述透光的材料的多个元件定位在模板中，如果透光的材料以合适的塑性材料实现，则透光的材料可选择地用水浸泡；
b)用充填有所述纤维的所述粘结性灰浆填充所述模板，直到所述透光的材料的多个元件被完全埋在其中，而所述元件的适合构成所述开口的入口和出口的相对面没有和所述灰浆接触，可选的是，用无纺材料的层或等效的密封装置完全涂覆所述模板的底部，耦合到PVC或硅橡胶；
c)硬化所述灰浆，使透光的材料的所述元件的适合于构成所述开口的入口和出口的所述相对面自由，并从模板提取已完成的面板。
在第二实施方案中，制造面板的方法包括以下阶段：
d)用充填有所述纤维的所述粘结性灰浆填充模板，将优选为涂覆有脱模剂和光反射膜并适用于构成所述开口的多个芯部以有序的方式定位在所述模板内，直到所述多个芯部被完全埋在所述灰浆内，而所述芯部的适合用于构成所述开口的入口和出口的相对面没有和所述灰浆接触；
e)在灰浆凝固的开始和结束之间的时间段期间，从所述模板提取所述芯部，使得因此形成的所述开口变空；
f)在芯部没有被反射膜涂覆的情况下，另外的阶段为通过例如喷涂的方法用反射涂料涂覆所述开口；
g)用处于其流体状态中的所述透光的材料填充所述开口；
h)允许灰浆和透明材料硬化以形成所述面板，并从模板提取已完成的面板；
i)使面板静止，直至固化。
附图简述
为了更好地理解本发明的特征和优点，因此在下面参照附图来描述其实际应用的一些非限制性示例。
图1示出了根据本发明的面板的局部透视图。
图2示出了根据图1中的线II-II的局部的且放大的横截面图。
图3示出了根据图1中的线III-III的局部的且放大的横截面图。
图4示意性地示出了用于制造图1的面板的方法之一的一个阶段的透视图。
图5示出了本发明的一个实施方案的类似于在图3中所示的横截面图。
发明详述
参照图1到4，如参照图4描述的由粘结性灰浆构成的混凝土面板10被多个贯穿开口11穿过其整个厚度，在每个贯穿开口11中具有透光的材料。
在该示例中，使用参照图4的下面描述的形成方法，所述透光的材料是以多个由PMMA的板12构成的元件的形式，预形成并容纳在所述开口中。在示例中示出为，PMMA的板12经受通过浸在45℃的水中直至饱和的浸泡的预处理。
所述的开口11沿着平行线16以对于每对相邻的行交错的方式对齐。以这种方式，被安置在间隔的行上的狭缝被并排定位，并在面板中在相同的高度上对齐，如图1和2中所示。
参照图4，为防止回流和灰浆附着到透明板的部分上的目的，因此通过将可压缩材料层(与灰浆和PMMA亲和的，例如无纺材料)完全涂覆其底部14来制备模板13。为了获得具有相应的表面纹理的抛光度的目的，所述可压缩材料可被具有限定的纬线例如织物的合适的材料层涂覆。
所述透光的材料的多个元件使用由平行的可移动杆15构成的框架被以有序的方式以板12的形式定位在模板内，沿着平行线16，该平行的可移动杆15可因此夹住被保持与样板分开的对齐的板12的行16以稳固地保持其在位置。
例如从商用尺寸的板通过激光切割而获得PMMA的板。
布置框架以使模板的周界17从板12留有空间，以在其内部定义相应的空的框架。
然后，由充填有纤维的粘结性灰浆填充所述模板，其被浇注通过从板留有空的外边缘17，直到所述多个透光的材料的板12被完全埋在其中，而板12的相对面19和20没有和所述灰浆接触，因此保持自由以用于其功能。这使得如下成为可能，即通过在无纺材料上抵着所述底部的压力的动作，使得板的面面向模板的底部，这因此提供密封，以防止灰浆浸透该区域中板之间的位置。对于相反的面，将以最大水平灌入灰浆，以使其与板的所述面齐平。
然后，使灰浆硬化，板12的所述相对的面19和20保持自由，并因此构成所述相应的开口11的入口和出口，所述开口11因此被界定在所形成的面板中，以及从模板提取完成的面板10。
为增强组合结构的目的，另外的实施方案设想沿面板边缘引入微加固(micro-reinforcement)，或者可定位适当形状的增强金属板条，其具有适合用于接收所述透光的材料的网孔开口，或增强的板条，其网孔开口为不干扰已经定位的板的形式。
在如图5中所示出的本发明的另外的实施方案中，所述贯穿开口形成为使得填充它们的所述透光的材料根据连续地延伸覆盖面板10的整个尺寸例如高度的单独元件12来形成。图5中的12的尺寸(h)与面板10的厚度相对应，而h0≤0.2h对应于元件12的缩小部分21，其定义了间隙，所述间隙可在形成面板的期间被灰浆填充。
同样在该情况下，在变体的第一实施方案中，所述透光的材料是以元件的形式预成型的，例如从商用的尺寸的板通过激光切割而获得，其被容纳在相应的开口中。在变体的第二实施方案中，所述透光的材料是形成在所述开口中的元件，例如通过在合适的模具中浇注。
根据图5的变体的元件12根据一种连续的板链形成，且被容纳在沉箱(caissons)中，该沉箱的较短的相对侧是梳形的，以实施该模板的功能。这些板链也可通过使用适当的装置被放置在绷紧状态中。
示例1：粘结性灰浆的配方
上述的方法可参照附图，或也在上面被描述的可选形成方法，使用具有高流动性和受控收缩性的类型的粘结性灰浆来实现，该粘结性灰浆具有下列成分：
下表给出了所述骨料的粒度标准：
直径[mm] 不足，％
3.15 100
1.0 88.0
0.500 74.2
0.250 54.7
0.125 43.7
0.075 38.8
0.018 28.5
示例2：粘结性灰浆的配方
下列量是用于灰浆体积等于500升的混合物
上面描述的成分可以在工厂中预混合，或可以被直接引入到混合器中，例如行星式混合器中。
在装载有如上的干的固体成分的行星式混合器中，引入下面的液体材料：
该混合器被开启2-3分钟，然后加入下列：
继续混合约30秒。
残留的空气不得超过4％(根据UNIEN12350-7确定)。
示例3：已完成板的技术参数
如从前面的描述和示例将被理解，根据本发明所生产的面板能够实现最初提出的所有的目的，并特别是维持根据同一申请人的意大利专利申请MI2008A002190所寻求的基本性质，因为避免了额外的处理阶段以简化生产，避免了加工过程中的废弃物和材料的浪费，并甚至对于不利角度的入射光或通过反射被散射的、与直射光相比具有减小的光强度的光，都获得了期望的透明效果。
然而，根据本发明改进了具有这些基本特性的已完成的面板，原因在于充填有根据最低的临界浓度均匀地分布在灰浆中的纤维的粘结性灰浆能够在灰浆的收缩期间的塑化阶段中，发挥有效的作用来对抗开裂，并提高韧性。
在上述的设想了通过将合适的透明材料在形成面板前浸泡在水中的预处理的实施方案中，也存在令人吃惊的技术效果，根据所述技术效果实现不仅具有在硬化阶段中，获得灰浆的理想的湿度的效果，而且具有在已完成的面板中的灰浆和透明材料之间改善的附着度的效果。

Claims (24)

1.一种基于粘结性灰浆的复合面板，所述复合面板具有透光特性且被多个贯穿开口穿过其整个厚度，每个所述贯穿开口由以容纳在所述开口中的预成型的板的形式的透光的材料或形成在所述开口中的透光的材料进行填充，其特征在于，基于水泥的所述灰浆含有至少30kg/m3的纤维，所述纤维选自下面类型中的一种或多种：金属纤维、钢纤维、玻璃纤维、聚合物树脂纤维。
2.如权利要求1所述的面板，其特征在于，所述水泥根据欧洲标准EN197-1，属于52.5R级。
3.如权利要求2所述的面板，其特征在于，所述水泥为类型I。
4.如权利要求1所述的面板，其特征在于，所述水泥属于42.5R级。
5.如权利要求1所述的面板，其特征在于，对于每m3的灰浆，所述灰浆包含从1到2kg的低弹性模量的聚合物树脂纤维。
6.如权利要求5所述的面板，其特征在于，所述聚合物树脂纤维为聚丙烯。
7.如权利要求1所述的面板，其特征在于，对于每m3的灰浆，所述灰浆包含在1和3kg/m3之间的高弹性模量的聚合物树脂，或在1和3kg/m3之间的玻璃纤维。
8.如权利要求7所述的面板，其特征在于，所述聚合物树脂为PVA。
9.如权利要求1所述的面板，其特征在于，所述透光的材料为塑性材料且经受通过水进行的浸泡预处理。
10.如权利要求9所述的面板，其特征在于，由所述透光的材料在所述浸泡预处理中所吸收的所述水等于由所述材料可吸收的最大的量，或饱和量。
11.如权利要求1所述的面板，其特征在于，所述透光的材料具备光反射特性或被处理以具有拥有光反射特性的涂层。
12.如权利要求1所述的面板，其特征在于，所述透光的材料为塑性材料。
13.如权利要求12所述的面板，其特征在于，所述塑性材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、缩醛树脂、苯乙烯共聚物、热固性聚合物、聚酯和乙烯基酯、酰胺树脂。
14.如权利要求1所述的面板，其特征在于，所述透光的材料为玻璃。
15.如权利要求1所述的面板，其特征在于，所述开口沿着平行的行以交错的方式对齐。
16.如权利要求15所述的面板，其特征在于，在每个由三个维度的高度、长度和厚度所定义的所述开口中，所述高度(h)对应于所述面板的厚度，所述长度(L)范围在0.5和100mm之间，所述厚度范围在0.5和5mm之间，所述开口被安置为沿着平行的线，以所述长度(L)的0.3和0.5倍之间的距离彼此分开。
17.如权利要求1所述的面板，其特征在于，其包含具有适于接纳所述透光的材料的网孔开口的适当形状的增强金属板条。
18.一种用于生产面板的方法，用于生产如权利要求1所述的面板，其特征在于：
a)以有序的方式将所述透光的材料的多个元件定位在模板中，如果所述透光的材料以合适的塑性材料实现，则所述透光的材料可选择地用水浸泡；
b)用充填有所述纤维的所述粘结性灰浆填充所述模板，直到透光的材料的所述多个元件被完全埋在其中，而所述元件的适合构成所述开口的入口和出口的相对面没有和所述灰浆接触；
c)硬化所述灰浆，使透光的材料的所述元件的适合于构成所述开口的入口和出口的所述相对面自由，并从模板提取已完成的面板。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在阶段a)之前，透光的材料的所述多个元件由塑性材料制成且经受在水中的浸泡预处理直至饱和。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，利用无纺材料层或等效的密封装置来完全涂布所述模板的底部。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，利用耦合到硅橡胶或PVC的无纺材料层或等效的密封装置来完全涂布所述模板的底部。
22.一种用于生产面板的方法，用于生产如权利要求1所述的面板，其特征在于：
a)用充填有所述纤维的所述粘结性灰浆填充模板，将适合于构成所述开口的多个芯部以有序的方式定位在所述模板中，直到所述多个芯部被完全埋在所述灰浆中，而所述芯部的适合于构成所述开口的入口和出口的相对面没有和所述灰浆接触；
b)在灰浆凝固的开始和结束之间的时间段期间，从所述模板提取所述芯部，使得因此形成的所述开口变空；
c)在所述芯部没有被涂覆有反射膜的情况下，另外的阶段为以反射的涂料涂覆所述开口的内部；
d)用所述透光的材料以其流体状态填充所述开口；
e)允许所述灰浆和所述透光的材料硬化，以形成所述面板，并从所述模板提取已完成的面板；
f)使所述面板静止，直至固化。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，利用无纺材料层或等效的密封装置来完全涂布所述模板的底部。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，利用耦合到硅橡胶或PVC的无纺材料层或等效的密封装置来完全涂布所述模板的底部。
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