CN1939874A - 具光穿透性的混凝土建材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具光穿透性的混凝土建材及其制造方法。具光穿透性的混凝土建材包含至少一光传导单元及混凝土结构。光传导单元具有入光端及出光端，以及位在入光端及出光端间的侧壁。混凝土结构包覆围绕光传导单元的侧壁。光传导单元的入光端及出光端分别暴露于混凝土结构相对的二端部。上述具光透性混凝土建材的制造方法包含：于二端模间布设至少一光传导单元；充填混凝土浆料于二端模之间；以及干燥混凝土浆料以形成混凝土建材。

Description

具光穿透性的混凝土建材及其制造方法

技术领域

本发明关于一种具光穿透性的混凝土建材及其制造方法；具体而言，本发明关于一种供建造具透光性或半透光性结构体用的混凝土建材及其制造方法。

先前技术

混凝土在近代的建筑结构上占有非常重要的地位。其配比的可调整性及多元化的应用方式，为各种工程设计及施工要求带来高度的可行性。

然而由于混凝土材料本身并不常被考虑为外观设计的一环，建筑师及工程师在使用混凝土材料时多着眼于结构设计的考虑。即便近代有部分建筑师及室内设计师看重混凝土材料本身朴实无华及简单的材质外观特性，并将之应用于建筑物外观设计，然而其着眼点仍为混凝土材料传统上的材质特性。

在建筑设计及室内设计中，光线的应用是十分重要的一环。然而传统混凝土结构、砖结构、木结构或其它建筑结构多半具不透光的特性。为满足特殊的光线设计需求，部分建筑师及室内设计师采用玻璃砖堆砌以形成透明的结构体，例如透明的墙结构。但是由玻璃砖形成的结构体，其所能提供的设计感与混凝土材质所提供的设计感截然不同。

此外，混凝土材质常单独或与钢筋形成的骨架结构搭配形成承重的结构体。然而由于混凝土材质本身的不透明性，当结构体受到外力影响时，并不易由外部察觉其内部产生的结构性破坏。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具光穿透性的混凝土建材，供建造具透光性或半透光性的结构体。

本发明的另一目的在于提供一种具光穿透性的混凝土建材，在具透光穿透性的同时仍能具有混凝土材质的特性。

本发明的另一目的在于提供一种具光穿透性的混凝土建材，供提升建筑设计的多样性。

本发明的另一目的在于提供一种具光穿透性的混凝土建材，具检测其内部破坏的功能。

本发明的另一目的在于提供一种具光穿透性的混凝土建材的制造方法，供有效率地制造具光穿透性的混凝土建材。

本发明的另一目的在于提供一种建筑结构系统，具检测其内部破坏的功能。

本发明具光穿性的混凝土建材包含至少一光传导单元及混凝土结构。光传导单元具有入光端及出光端，以及位在入光端及出光端间的侧壁。混凝土结构包覆围绕光传导单元的侧壁。混凝土结构同时定位光传导单元的位置，并提供整体的结构强度。光传导单元的入光端及出光端分别暴露于混凝土结构相对的二端部。

藉由光传导单元的设置，光线可经由穿透、折射及反射等物理现象全部或部分由混凝土建材的一端传导至另一端。

本发明同时提供上述具光透性混凝土建材的制造方法。首先于二端模间布设至少一光传导单元；接着充填混凝土浆料于二端模之间；最后干燥混凝土浆料以形成混凝土建材。在较佳实施例中，干燥后形成的混凝土建材可切割成不同形状及尺寸，以配合不同的设计上及施工上的需要。

本发明的建筑结构系统包含光传导单元、骨架结构及混凝土结构。光传导单元具有入光端及出光端。当光线由入光端进入后，可全部或部分由出光端输出。光传导单元在入光端及出光端间具有一中段部分。骨架结构与光传导单元的中段部分连接，使中段部分附着于骨架结构之上。在较佳实施例中，中段部分藉由束紧装置与骨架结构连接。混凝土结构包覆围绕骨架结构的至少一部分以及光传导单元的中段部分。混凝土结构并与骨架结构配合以提供整体的结构强度。入光端及出光端分别暴露于混凝土结构的表面。

由于光传导单元的导光性质，当光传导单元为连续时，可由出光端接收到由入光端进入的光线。骨架结构或混凝土结构产生裂痕或其它形式的破坏时，光传导单元亦随之断裂或产生裂痕。此时光传导单元的内部产生不连续现象，进而由出光端接收的光线。因此可以此一特点观测建筑结构系统内部产生的裂痕或其它形式的破坏。

附图简单说明

图1a为本发明具光穿透性混凝土建材的较佳实施例；

图1b为图1a所示实施例的透视图；

图1c为具光穿透性混凝土建材的另一实施例示意图；

图2为图1a所示实施例的剖面图；

图3为具光穿透性混凝土建材的另一实施例示意图；

图4为本发明制造具光穿透性混凝土建材的方法实施例流程图；

图5为本发明制造方法模具组立实施例示意图；

图6为本发明混凝土建材切割的实施例示意图；

图7为本发明制造具光穿透性混凝土建材的方法另一实施例流程图；

图7a、图7b及图7c为本发明制造方法模具组立另一实施例示意图；

图8a及图8b为本发明制造方法模具组立另一实施例示意图；

图8c为图8b所示实施例的剖面图；

图9a及图9b为本发明制造方法另一实施例示意图；

图10a为本发明建筑结构系统的实施例示意图；

图10b为本发明建筑结构系统包含钢筋接合部的实施例示意图；以及

图10c为本发明建筑结构系统包含钢筋套接器的实施例示意图。

主要组件符号说明

200    光传导单元

210    入光端

230    出光端

250    侧壁

270    卡止结构

290    中段部分

300    混凝土结构

510    端模

511    孔洞

513    外板

515    内板

530    底模

550    侧模

600    骨架结构

610    钢筋接合部

630    钢筋套接器

实施方式

本发明提供一种具光穿透性的混凝土建材，供建造具透光性、半透光性或部分透光的结构体。此处所言的光穿透性是指光线可经由穿透、折射及反射等方式全部或部分通过本发明的混凝土建材。本发明的混凝土建材较佳应用于形成具光穿透性的混凝土砖，供堆砌以形成结构体。然而在不同的实施例中，本发明的混凝土建材亦可以用于形成板形、柱形或其它形状的建材。此外，本发明的混凝土建材亦可应用于检测其内部产生的结构性破坏。

图1a所示为本发明具光穿透性混凝土建材的较佳实施例。如图1a所示，本发明的混凝土建材包含至少一光传导单元200及混凝土结构300。在此较佳实施例中，光传导单元200包含复数根光传导纤维。然而在不同实施例中，光传导单元200亦可包含光传导薄膜或其它具类似光传导功能的组件。此外，在不同实施例中，本发明的混凝土建材亦可同时包含光传导纤维及光传导薄膜。

如图1b的透视图所示，光传导单元200具有入光端210及出光端230，在此实施例中即为光传导纤维的两端。当光线由入光端210进入后，经由光传导单元200中的穿透、反射及折射等物理现象，可全部或部分由出光端230输出。光传导单元200在入光端210及出光端230间具有一侧壁250。侧壁250较佳为圆管状侧壁，以提供较佳的光传导效果。然而在不同实施例中，侧壁250亦可为方管状侧壁、板状侧壁或其它形状的侧壁。

如图1b所示，光传导单元200较佳为采用相互平行方式设置。然而在不同实施例中，光传导单元200亦可采用随机交错方式设置，且光传导单元200可依需要在不影响光传导的前提上自由弯曲。例如在图1c所示的实施例中，光传导单元200分布于垂直与水平两个方向，形成纵横交错的状况，因此可供导引不同方向的光线。此外，如图2的剖面图所示，光传导单元200较佳为采用矩阵排列方式设置。

混凝土结构300为包覆围绕光传导单元200的侧壁250。混凝土结构300同时定位光传导单元200的位置，并提供整体的结构强度。必需注意的是，混凝土结构300仅包覆光传导单元200的侧壁250，而未包覆入光端210及出光端230。亦即入光端210及出光端230分别暴露于混凝土结构300的二端部。在此较佳实施例中，入光端210及出光端230分别暴露于混凝土结构300相对的二端部。然而在不同实施例中，入光端210及出光端230亦可分别暴露于混凝土结构300上相邻的二端部。

混凝土结构300较佳为具有不透光性，亦即光线无法穿透的特性。此一特性可增加光传导单元200内的光反射效果，以增加光传导的效率。此外，混凝土结构300较佳为由含细骨材的混凝土浆料或水泥砂浆所制成。混凝土浆料或水泥砂浆的比重较佳为小于光传导单元200的比重，以避免光传导单元200在充填浆料过程中浮起。然而在不同实施例中，混凝土浆料或水泥砂浆的比重亦可大于光传导单元200的比重。唯此时需事先将光传导单元200定位，或采用分层灌制方式制作，以避免光传导单元200在充填浆料过程中浮起。

由于光传导单元200的导光性质，当光传导单元200为连续时，可由出光端230接收到由入光端210进入的光线。因此使本发明的混凝土建材产生透光、半透光或部分透光的视觉效果。在如图3所示的实施例中，亦可将入光端210延伸至一光源100处。此时光源100的光线由入光端210进入光传导单元200，再由出光端230输出至混凝土建材所形成的结构内部。此一特点可供作室内光线设计或其它与采光相关设计之用。此处所言的光源100较佳为包含太阳光的自然光。然而在不同实施例中，光源100亦可为聚光或发光装置所形成的光源。

此外，当本发明的混凝土建材因受外力使混凝土结构300产生裂痕或其它形式的破坏时，光传导单元200亦随之断裂或产生裂痕。此时光传导单元200的内部产生不连续现象，进而影响其导光的能力。因此当由出光端230接收的光线改变，或接收不到由入光端210进入的光线时，则代表混凝土建材内部已产生裂痕或其它形式的破坏。

图4所示为本发明制造具光穿透性混凝土建材的方法流程图。如图4所示，步骤401包含于二端模510间布设至少一光传导单元200。在如图5所示的实施例中，制造混凝土建材的模具包含端模510、底模530及侧模550。如图5所示，二端模间510平行设置有复数根光传导纤维。

接着进行步骤403充填混凝土浆料于二端模510之间，以及步骤405干燥混凝土浆料以形成混凝土建材。如图6所示，所形成的混凝土建材可切割成不同形状及尺寸，以配合不同的设计上及施工上的需要。

图7所示为本发明制造方法的另一实施例流程图。在此实施例中，上述的光传导单元布设步骤401进一步包含步骤4011，将二端模510并列。如图7a所示，每一端模510上均具有对应的孔洞511。当二端模510并列时，孔洞511也随之对齐。

步骤4013包含将光传导单元200穿过二端模510上对应的孔洞511。换言之，如图7a所示，即光传导单元200的两端分别位于二端模510的外侧。

步骤4015包含将二端模510分别向两侧分开。如图7b所示，端模510较佳为分开至底模530的两侧。在此较佳实施例中，于光传导单元200上形成卡止结构270供定位光传导单元270的位置。卡止结构270设置于端模510的外侧，并与孔洞511卡合，以避免光传导单元200向端模510的内侧滑动。卡止结构270可以将光传导单元200一端打结的方式形成，或以加设螺栓、夹具或套筒方式形成。然而在不同实施例中，如图7c所示，亦可于光传导单元200的两端分别施加一向外的拉力F，以提供光传导单元200张力的方式得到定位的效果。

图8a、图8b及图8c为本发明制作方法的另一实施例。在此实施例中，每一端模510均具有外板513及内板515。外板513及内板515均具有相应的孔洞511。在端模510分开至底模530的两端时，如图8b及图8c所示，即将外板513及内板515上下错置。由于外板513及内板515产生错动，即使原本连通的孔洞511亦产生错位，进而将贯穿其间的光传导单元200弯折夹持，以达定位的效果。

图9a及图9b所示为本发明制作方法的另一实施例。在此实施例中分层设置光传导单元200并逐层充填浆料。如图9b所示，在混凝土浆料干燥后，需将成形的混凝土建材两端切除，以露出入光端210及出光端230。

本发明进一步提供一种建筑结构系统。在如图10a所示的实施例中，本发明的建筑结构系统包含光传导单元200、骨架结构600及混凝土结构300。在此较佳实施例中，光传导单元200包含光传导纤维。然而在不同实施例中，光传导单元200亦可包含光传导薄膜或其它具类似光传导功能的组件。

如图10a所示，光传导单元200具有入光端210及出光端230，在此实施例中即为光传导纤维的两端。当光线由入光端210进入后，经由光传导单元200中的穿透、反射及折射等物理现象，可全部或部分由出光端230输出。光传导单元200在入光端210及出光端230间具有一中段部分290。

骨架结构600与光传导单元200的中段部分290连接，使中段部分290附着于骨架结构600之上。在如图10a所示的实施例中，骨架结构600包含一钢筋。然而在不同实施例中，如图10b所示，骨架结构600则包含一钢筋接合部610。在图10c所示的实施例中，骨架结构600的钢筋接合部610则由一钢筋套接器630所形成。

在如图10a、图10b及图10c的实施例中，光传导单元200的中段部分290藉由一束紧装置700与骨架结构600连接。以较佳实施例而言，束紧装置700包含一铁丝。然而在不同实施例中，束紧装置700亦可包含塑料束带或其它固定用的束紧装置。

混凝土结构300包覆围绕骨架结构600的至少一部分以及光传导单元200的中段部分290。混凝土结构300同时定位光传导单元200及骨架结构600的位置，并与骨架结构600配合提供整体的结构强度。必需注意的是，混凝土结构300仅包覆光传导单元200的中段部分290，而未包覆入光端210及出光端230。亦即入光端210及出光端230分别暴露于混凝土结构300之外。在此较佳实施例中，入光端210及出光端230分别暴露于混凝土结构300的同一表面。然而在不同实施例中，入光端210及出光端230亦可分别暴露于混凝土结构300上不同的表面。

由于光传导单元200的导光性质，当光传导单元200为连续时，可由出光端230接收到由入光端210进入的光线。当本发明的建筑结构系统因受外力使骨架结构600或混凝土结构300产生裂痕或其它形式的破坏时，光传导单元200亦随之断裂或产生裂痕。此时光传导单元200的内部产生不连续现象，进而影响其导光的能力。因此当由出光端230接收的光线改变，或接收不到由入光端210进入的光线时，则代表建筑结构系统内部已产生裂痕或其它形式的破坏。此外，当建筑结构系统内部于不同位置或不同骨架结构处配置复数条光传导单元200时，亦可藉由观测每条光传导单元200出光端230的光线，判断内部破坏产生的位置。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于申请专利范围的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种具光穿透性的混凝土建材，其特征在于，包含：

至少一光传导单元，每一光传导单元具有一入光端及对应入光端的一出光端，入光端及出光端间具有一侧壁；以及

一混凝土结构，混凝土结构包覆光传导单元的侧壁，入光端及出光端分别暴露于混凝土结构之外。

2.如权利要求1所述的混凝土建材，其特征在于，入光端及出光端分别暴露于混凝土结构相对的二表面。

3.如权利要求1所述的混凝土建材，其特征在于，至少一光传导单元包含复数根光传导纤维。

4.如权利要求3所述的混凝土建材，其特征在于，复数根光传导纤维相互平行设置。

5.如权利要求3所述的混凝土建材，其特征在于，复数根光传导纤维采用纵横交错方式设置。

6.如权利要求1所述的混凝土建材，其特征在于，至少一光传导单元包含至少一光传导薄膜。

7.如权利要求1所述的混凝土建材，其特征在于，混凝土结构由含细骨材的混凝土浆料所制成。

8.如权利要求7所述的混凝土建材，其特征在于，混凝土浆料的比重小于光传导单元的比重。

9.一种制造具光穿透性混凝土建材的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

于二端模间布设至少一光传导单元；

充填一混凝土浆料于该二端模间；以及

干燥混凝土浆料以形成混凝土建材。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包含定位该光传导单元。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，光传导单元布设步骤进一步包含：

将二端模并列；

将至少一光传导单元穿过二端模上对应的孔洞；以及

向两侧分开二端模。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包含在端模的外侧于光传导单元上形成一卡止结构以定位该光传导单元。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，每一端模包含并设置一外板及一内板，光传导单元布设步骤进一步包含上下错置外板及内板以定位该光传导单元。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包含于光传导单元的两端分别施加一向外的拉力，以提供光传导单元一拉力。

15.一种建筑结构系统，包含

一光传导单元，每一光传导单元具有一入光端及对应入光端的一出光端，入光端及出光端间具有一中段部分；

一骨架结构，光传导单元的中段部分连接并附着于骨架结构；以及

一混凝土结构，混凝土结构包覆骨架结构的至少一部分及光传导单元的中段部分，入光端及出光端分别暴露于混凝土结构之外。

16.如权利要求15所述的建筑结构系统，其特征在于，入光端及出光端分别暴露于混凝土结构的一表面。

17.如权利要求15所述的建筑结构系统，其特征在于，光传导单元包含一光传导纤维。

18.如权利要求15所述的建筑结构系统，其特征在于，骨架结构包含一钢筋。

19.如权利要求15所述的建筑结构系统，其特征在于，骨架结构包含一钢筋接合部。

20.如权利要求15所述的建筑结构系统，其特征在于，光传导单元的中段部分藉由一束紧装置与骨架结构连接。

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