CN105971184A - 一种聚光型导光混凝土结构单元及透光墙体施工方法 - Google Patents

一种聚光型导光混凝土结构单元及透光墙体施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚光型导光混凝土结构单元及透光墙体施工方法，所述聚光型导光混凝土，主要由若干聚光型导光管在自密实混凝土中穿插而成，所述聚光型导光管，由进光端、中间导光管和出光端组成，所述进光端，由凸透镜和圆台型棱镜组成。所述一种基于聚光型导光混凝土结构单元的透光墙体施工方法包括以下步骤：S1：制作若干上述聚光型导光混凝土结构单元；S2：将各聚光型导光混凝土结构单元顺次拼接成一个整体透光墙体。本发明具有导光性能好，力学性能强，节约材料，制作简便且应用前景广阔等优点。

Description

一种聚光型导光混凝土结构单元及透光墙体施工方法
技术领域
本发明涉及功能性建筑材料，尤其涉及一种聚光型导光混凝土结构单元及透光墙体施工方法。
背景技术
随着科学技术和经济的发展，世界各国出现了众多的高楼大厦和地下建筑。这些建筑基本依靠人工照明来维持室内的光亮，极大的消耗了能源。因此，研究一种同时满足使用要求和采光需求的导光混凝土来建设相关工程，对节约能源，保护环境具有重大的意义。
导光混凝土，又名透明混凝土或透光混凝土，是在混凝土原有组分基础上掺入导光组分，例如把光纤、透光树脂等导光材料植入混凝土中，使混凝土成为具有导光功能的先进建筑材料。这个概念最早是由匈牙利的工程师提出的，即Light-Transmitting Concrete（透明混凝土）。后来，国内外的研究人员进行了许多研究，现在多采用在水泥砂浆植入特殊透明树脂的方法来达到增强其透光性能，研究人员还对导光混凝土的制备工艺、力学性能、微观形貌进行了研究。
导光混凝土受限于导光结构的透光效果，往往透光结构的体积越大，混凝土的透光率越高，但这导致导光混凝土的成本较高，且对混凝土的配合比设计以及混凝土的制作工艺均提出了更高要求，因此现有的导光混凝土还有待进一步改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是设计并制作一种能够同时满足使用要求和采光需求的聚光型导光混凝土结构单元及透光墙体施工方法，既节约成本，又制作简便。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种聚光型导光混凝土结构单元，主要由若干聚光型导光管在自密实混凝土中平行穿插而成。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述结构单元外形可以为长方体，也可以为棱柱体或其他形状。
所述聚光型导光管由透明材料一体制成，由模具中的上、下盖板和限位钢片固定位置。其侧面镀反光膜或者折射率更小的材料，增强反射率，减少吸收和散射的损失。
所述聚光型导光管，由进光端、中间导光管和出光端组成。所述进光端为聚光棱镜。出光端可不做处理，也可做成进光端类似结构。
所述进光端，由凸透镜和圆台型棱镜组成，所述凸透镜半径建议为中间导光管半径的1.8~4.5倍，所述凸透镜（3）厚度建议为凸透镜（3）半径的0.2~0.6倍，则本发明的聚光型导光管相比于普通导光管可节约70%以上的材料，每天有效透光时间可达到6小时以上。
所述圆台型棱镜上表面半径等于所述凸透镜半径，下表面半径等于所述中间导光管半径。所述圆台型棱镜长度建议为凸透镜焦距的0.8~1.2倍。
所述中间导光管，可弯折，但弯折角度建议不超过10°。
所述自密实混凝土由碎石、砂、胶凝材料、水及外加剂组成，可达到不需人工额外振捣密实，依靠自重充模、密实的效果，且具有优于普通混凝土的强度和耐久性能。所述自密实混凝土的最大粒径应不大于为聚光型导光管中心间距的2/3。
所述一种基于聚光型导光混凝土结构单元的透光墙体施工方法包括以下步骤：
S1：制作若干上述聚光型导光混凝土结构单元；
S2：将各聚光型导光混凝土结构单元顺次拼接成一个整体透光墙体。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述S1具体包括：
S11：制作单元框架模具，预留出供导光混凝土结构单元之间拼接的拼接端；
S12：在单元框架模具内固定安装若干限位钢片，各限位钢片沿横向或纵向间隔布置，所述限位钢片上开设若干限位孔，将导光管依次固定插设于上下两层限位钢片的限位孔或限位卡口内；
S13：配制自密实混凝土，在步骤S11、S12完成后，将自密实混凝土浇注于单元框架模具内形成混凝土基体；
S14：结构单元养护、拆模，完成一个导光混凝土结构单元的制备。
步骤S14中，所述框架模具由上盖板，侧面围板，下盖板组成，所述上盖板，对应于聚光型导光管的排布位置，预留出不小于进光端凸透镜直径的凹槽。所述下盖板，对应于聚光型导光管的排布位置，预留出不小于出光端直径的凹槽。起到固定并保护聚光型导光管的端部的作用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的聚光型导光混凝土结构单元，其导光材料使用聚光型导光管，可汇聚光能，节约透明材料，提高透光率和光能利用率，同时可增大导光体的间距，由此可增大混凝土的粗骨料的最大粒径，达到提高强度，节约水泥，降低成本的效果。限位钢片的使用，一方面固定了导光体，降低了导光混凝土的制作难度，另一方面提升了混凝土结构的抗拉强度。因此，本发明的聚光型导光混凝土结构单元具备制作方便，导光性能好，力学性能好，节约成本的优点，在多领域应用前景广阔。
本发明的透光墙体施工方法，先预制若干上述的聚光型导光混凝土结构单元，再将各结构单元顺次拼接成一个整体的墙体，操作方便、施工效率高，成本低、便于大规模推广。
附图说明
图1为本发明的聚光型导光混凝土结构单元的结构示意图。
图2为本发明的聚光型导光管的结构示意图。
图3为本发明的基于聚光型导光混凝土结构单元的透光墙体施工方法的流程示意图。
图4为本发明的框架模具的整体示意图。
图5为本发明的盖板的结构示意图。
图6为本发明的侧面围板的结构示意图。
图7为本发明的限位钢片的结构示意图。
图中各标号表示：
1、聚光型导光管；2、自密实混凝土基体；3、凸透镜；4、圆台棱镜；5、中间导光管；6、出光端；7、上盖板；8、侧面围板；9、下盖板；10、限位钢片；11、凹槽；12、限位孔；13、限位卡口。
具体实施例
以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1至图2示出了本发明的一种聚光型导光混凝土的实施例，主要由若干聚光型导光管1在自密实混凝土基体2中穿插而成。
本实施例中，聚光型导光管1由透明材料一体制成，由配套模具中的侧面围板8和限位钢片10固定位置。其侧面镀反光膜或者折射率更小的材料，增强反射率，减少吸收和散射的损失。
本实施例中，聚光型导光管1由进光端、中间导光管5和出光端6组成。进光端为聚光棱镜，出光端可不做处理，也可做成进光端类似结构。
本实施例中，进光端由凸透镜3和圆台型棱镜4组成，凸透镜3半径为中间导光管半径的1.8~4.5倍，所述凸透镜（3）厚度建议为凸透镜（3）半径的0.2~0.6倍，通过模拟计算，其每天有效透光时间可达到6小时以上。
本实施例中，圆台型棱镜4上表面半径等于所述凸透镜3半径，下表面半径等于所述中间导光管5半径。圆台型棱镜4长度为凸透镜3焦距的0.8~1.2倍。
本实施例中，中间导光管5可弯折，但弯折角度不超过10°。
本实施例中，自密实混凝土2由碎石、砂、胶凝材料、水及外加剂组成，可达到不需人工额外振捣密实，依靠自重充模、密实的效果，且具有优于普通混凝土的强度和耐久性能。自密实混凝土2的最大粒径应不大于为聚光型导光管1中心间距的2/3。
图3至图7示出了本发明的基于聚光型导光混凝土结构单元的透光墙体施工方法，包括以下步骤：
S1：制作若干上述聚光型导光混凝土结构单元；
S2：将各聚光型导光混凝土结构单元顺次拼接成一个整体透光墙体。
本实施例中，上述的步骤S1具体包括：
S11：制作单元框架模具，预留出供导光混凝土结构单元之间拼接的拼接端。
S12：在单元框架模具内固定安装若干限位钢片10。
S13：配制自密实混凝土2，在步骤S11、S12完成后，将自密实混凝土2浇注于单元框架模具内形成混凝土基体。
S14：结构单元养护、拆模，完成一个导光混凝土结构单元的制备。
本实施例中，步骤S11中，框架模具由上盖板7，侧面围板8，下盖板9组成。
本实施例中，上盖板7对应于聚光型导光管1的排布位置，预留出不小于进光端凸透镜3直径的凹槽11-a。下盖板9对应于聚光型导光管1的排布位置，预留出不小于出光端直径的凹槽11-a，起到固定并保护聚光型导光管1端部的作用。
本实施例中，侧面围板8中相对面的两块，其内侧预留放置限位钢片的凹槽11-b。
本实施例中，步骤S12中，限位钢片10对应于中间导光管5的位置，预留出不小于其直径的限位孔12，起到固定中间导光管，并增强混凝土抗弯拉强度的作用。若聚光型导光管1的出光端6与进光端做类似处理，则限位钢片10上的孔洞应做成限位13。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种聚光型导光混凝土，其特征在于：由若干聚光型导光管（1）在自密实混凝土基体（2）中穿插而成，所述聚光型导光管（1）由透明材料一体制成，侧面镀反光膜。
2.根据权利要求1所述的聚光型导光混凝土，其特征在于：所述聚光型导光管由进光端、中间导光管（5）和出光端（6）组成，所述进光端为聚光棱镜，由凸透镜（3）和圆台型棱镜（4）组成。
3.根据权利要求2所述的聚光型导光混凝土，其特征在于：所述凸透镜（3）半径建议为中间导光管（5）半径的1.8~4.5倍，所述凸透镜（3）厚度建议为凸透镜（3）半径的0.2~0.6倍。
4.根据权利要求2所述的聚光型导光混凝土，其特征在于：所述圆台型棱镜（4）上表面半径等于所述凸透镜（3）半径，下表面半径等于所述中间导光管（5）半径，所述圆台型棱镜（4）长度建议为凸透镜（3）焦距的0.8~1.2倍。
5.根据权利要求2所述的聚光型导光混凝土，其特征在于：所述中间导光管（5）可弯折，但弯折角度建议不超过10°。
6.根据权利要求1所述的聚光型导光混凝土，其特征在于：所述自密实混凝土（2）的最大粒径应不大于聚光型导光管中心间距的2/3。
7.一种基于聚光型导光混凝土结构单元的透光墙体施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：制作若干上述聚光型导光混凝土结构单元；
S2：将各聚光型导光混凝土结构单元顺次拼接成一个整体透光墙体。
8.根据权利要求7所述的墙体施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S11：制作单元框架模具，预留出供导光混凝土结构单元之间拼接的拼接端；
S12：在单元框架模具内固定安装若干限位钢片（10）；
S13：配制自密实混凝土基体（2），在步骤S11、S12完成后，将自密实混凝土浇注于单元框架模具内形成混凝土基体；
S14：结构单元养护、拆模，完成一个导光混凝土结构单元的制备。
9.根据权利要求7所述的墙体施工方法，其特征在于：所述聚光型导光混凝土模具由上盖板（7），侧面围板（8），下盖板（9）以及限位钢片（10）组成。
10.根据权利要求7所述的墙体施工方法，其特征在于：所述上盖板（7），对应于聚光型导光管（1）的排布位置，预留出不小于进光端凸透镜（3）直径的凹槽（11-a）；所述下盖板（9），对应于聚光型导光管的排布位置，预留出不小于出光端直径的凹槽（11-a）；所述侧面围板（8）中相对面的两块，其内侧预留放置限位钢片（10）的凹槽（11-b）；所述限位钢片（10），对应于中间导光管（5）的位置，预留出不小于其直径的限位孔（12）或者限位卡口（13）。
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