(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 108547401 A(43)申请公布日 2018.09.18
(21)申请号 201810358109.0(22)申请日 2018.04.10
(71)申请人 华东交通大学
地址 330013 江西省南昌市青山湖区双港
东大街808号(72)发明人 陈梦成 陈利平 杨璟 黄强
李善收 (51)Int.Cl.
E04B 2/94(2006.01)E04C 2/54(2006.01)B28B 1/52(2006.01)B28B 23/00(2006.01)C04B 28/02(2006.01)C04B 111/80(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(54)发明名称
一种用于建筑幕墙的透光混凝土幕墙及其制备方法
(57)摘要
本发明涉及一种用于建筑幕墙的透光混凝土面板及其制备方法。该透光混凝土面板由起导光作用的光导纤维(2)和起基体作用的超高韧性自密实纤维混凝土基材(1)两部分构成，光导纤维(2)以矩阵的方式紧密地植入于超高韧性自密实纤维混凝土基材(1)中。采用本发明用于幕墙面板不仅能够达到透光的效果，增强其艺术性，还能大大地减小因光反射而引起的光污染；同时，特殊的混凝土基材又使得幕墙的抗渗性、抗冲击性、防爆性都得到了有效的保障，美观安全，施工简便，经济实用。CN 108547401 ACN 108547401 A
权 利 要 求 书
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1.一种用于建筑幕墙的透光混凝土面板，由起基体作用的混凝土基材(1)和起导光作用的光导纤维(2)和两部分组成，并且光导纤维以矩阵的方式紧密地植入于混凝土基材当中。其特征在于：由起导光作用的光导纤维(2)和起基体作用的混凝土基材(1)两部分组成，该面板厚度为5mm～20mm；
所述的混凝土基材(1)为断裂韧性大于30KJ/m2、坍落度不低于200mm、强度等级大于C80的超高韧性自密实纤维混凝土。
所述的超高韧性自密实纤维混凝土主要由水泥、水、复合外加剂和粒径小于0.30mm的石英砂制备而成，各原料所占重量份数为：水泥1.00份、水0.15～0.20份、复合外加剂0.50～0.80份、粒径小于0.30mm的石英砂1.00～1.40份。
所述的复合外加剂主要由比表面积大于20000cm2/g的SiO2微粉、比表面积大于4000cm2/g的粉煤灰、钢纤维、减水剂和减缩剂混合而成，各原料所占重量份数为：比表面积大于20000cm2/g的SiO2微粉1.00份、比表面积大于4000cm2/g的粉煤灰1.50～3.00份、钢-聚丙烯混杂纤维0.01～0.02份、减水剂0.01～0.03份、减缩剂0.08～0.15份。
所述的光导纤维(2)包括直径为0.1mm～4mm的塑料或玻璃光导纤维中的一种，并且植入率为2％～5％。
2.根据权利要求1所述的一种用于建筑幕墙的透光混凝土面板的制备方法其特征在于：其包括以下步骤：
1)模板的制作与安装：根据所述产品的尺寸制作模板外模，在侧面外模板左右两端按照光导纤维纵向布置间距掏挖两列小孔，两侧面外模板相向布置，小孔正对齐；再根据所述产品透光面的大小制作光导纤维的固定板，在固定板上按照光导纤维的横向布置间距切割49～149列纵向U槽；
2)光导纤维的布置：首先按照矩阵的方式在步骤(1)切割U槽中布置1层光导纤维，在步骤(1)制作的小孔内插入小铁丝，用于固定光导纤维；
3)混凝土的浇注：采用分层浇注方法，分5层浇注，每层厚度2～6cm，向固定好光导纤维的模具内浇注断裂韧性大于30KJ/m2、坍落度不低于200mm、强度等级大于C80的超高韧性自密实纤维混凝土，并将其放在振动台上振捣，完成第一层的浇注；
超高韧性自密实混凝土主要由水泥、水、复合外加剂和粒径小于0.30mm的石英砂制备而成，各原料所占重量份数为：水泥1.00份、水0.15～0.20份、复合外加剂0.50～0.80份、粒径小于0.30mm的石英砂1.00～1.40份。
所述的复合外加剂主要由比表面积大于20000cm2/g的SiO2微粉、比表面积大于4000cm2/g的粉煤灰、钢纤维、减水剂和减缩剂混合而成，各原料所占重量份数为：比表面积大于20000cm2/g的SiO2微粉1.00份、比表面积大于4000cm2/g的粉煤灰1.50～3.00份、钢-聚丙烯混杂纤维0.01～0.02份、减水剂0.01～0.03份、减缩剂0.08～0.15份。
4)重复步骤(2)和步骤(3)，直至整个构件的浇注完成；5)脱模养护：拆模时间不小于24小时，在构件脱模后，对构件整体采取保湿养护，其养护时间至少7天。
6)切割、打磨、抛光、检查，即得成品。
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CN 108547401 A
说 明 书
一种用于建筑幕墙的透光混凝土幕墙及其制备方法
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技术领域
[0001]本发明属于土木工程与建筑材料技术领域，尤其涉及一种用于建筑幕墙的透光混凝土面板及其制备方法。
背景技术
[0002]随着人们生活水平的提高，居住环境日益得到改善。在进行室外装修过程中，幕墙得到了广泛的运用，目前市场上广为运用的幕墙按其面板材料分类主要包括：玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙。[0003]其中，玻璃幕墙是当代的一种新型墙体，它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，建筑物从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美；金属幕墙中的铝板幕墙一直在金属幕墙中占主导地位，轻量化的材质，减少了建筑的负荷，为高层建筑提供了良好的选择条件；防水、防污、防腐蚀性能优良，保证了建筑外表面持久长新；而石材幕墙的优势则主要体现在材质天然、光亮晶莹、坚硬永久、高贵典雅。虽然各类幕墙层出不穷、各具特色，但大量工程实践证明已有的幕墙面板技术仍然难以满足现代建筑对于耐火、环保等方面的需求。概括起来，则主要体现于以下方面：[0004](1)玻璃幕墙的耐火性能、平面内变形性能以及耐撞击性能在很大程度上都有待于提高，虽然那些声称兼具了众多高科技于一身的“超级”玻璃层出不穷，但其实测性能与理论数据也是相去甚远。[0005](2)金属幕墙不透光的特性，在很大程度上增加了建筑的照明能耗，背离了现代建筑节能环保的可持续发展大趋势。同时金属幕墙的抗变形性能在很大程度上也有待于提高。[0006](3)笨重的石材用作幕墙面板，一旦发生火灾，尤其在高层建筑，楼内的大火会使挂石板的不锈钢板和金属结构温度升高，使钢材软化，失去强度，石板将会从高层形成石板“雨”落下。不仅对行人造成危险，也给消防救火造成困难。[0007]因此，必须从大幅度提高幕墙结构的耐火性、抗震性、抗渗性等力学性能和环境的协调性和美观性等两个方面考虑，寻找新的建筑幕墙材料，提高幕墙的各项力学性能和环保指标，减少因光反射而造成的光污染对环境造成的伤害。发明内容
[0008]本发明的目的在于提出一种新型建筑幕墙面板，在提出了一种新的建筑装饰风格的同时，也解决了传统幕墙在耐火性能、耐撞击性能以及节能环保等方面的欠缺。[0009]本发明是一种建筑幕墙面板，通过运用超高韧性自密实纤维混凝土作为基材，充分发挥其耐高温、强度高的特性，解决了现代幕墙技术领域在耐火性能以及耐撞击性能上的不足。同时运用光导纤维是幕墙面板达到透光的效果，从而满足建筑对于采光的需求，减小了建筑能耗，达到了节能环保的效果。
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CN 108547401 A[0010]
说 明 书
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一种用于建筑幕墙的透光混凝土面板，由起导光作用的光导纤维 (2)和起基体作
用的混凝土基材(1)两部分组成，并且光导纤维以矩阵的方式紧密地植入于混凝土基材当中。其特征在于：由起导光作用的光导纤维(2)和起基体作用的混凝土基材(1)两部分组成，该面板厚度为5mm～20mm；
[0011]所述的混凝土基材(1)为断裂韧性大于30KJ/m2、坍落度不低 200mm、强度等级大于C80的超高韧性自密实纤维混凝土。
[0012]所述的超高韧性自密实纤维混凝土主要由水泥、水、复合外加剂和粒径小于0.30mm的石英砂制备而成，各原料所占重量份数为：水泥1.00份、水0.15～0.20份、复合外加剂0.50～0.80份、粒径小于 0.30mm的石英砂1.00～1.40份。
[0013]所述的复合外加剂主要由比表面积大于20000cm2/g的SiO2微粉、比表面积大于4000cm2/g的粉煤灰、钢纤维、减水剂和减缩剂混合而成，各原料所占重量份数为：比表面积大于20000cm2/g的SiO2微粉 1.00份、比表面积大于4000cm2/g的粉煤灰1.50～3.00份、钢-聚丙烯混杂纤维0.01～0.02份、减水剂0.01～0.03份、减缩剂0.08～0.15份。
[0014]所述的光导纤维(2)包括直径为0.1mm～4mm的塑料或玻璃光导纤维中的一种，并且植入率为2％～5％。
[0015]2.根据权利要求1所述的一种用于建筑幕墙的透光混凝土面板的制备方法其特征在于：其包括以下步骤：
[0016]1)模板的制作与安装：根据所述产品的尺寸制作模板外模，在侧面外模板左右两端按照光导纤维纵向布置间距掏挖两列小孔，两侧面外模板相向布置，小孔正对齐；再根据所述产品透光面的大小制作光导纤维的固定板，在固定板上按照光导纤维的横向布置间距切割49～ 149列纵向U槽；[0017]2)光导纤维的布置：首先按照矩阵的方式在步骤(1)切割U槽中布置1层光导纤维，在步骤(1)制作的小孔内插入小铁丝，用于固定光导纤维；[0018]3)混凝土的浇注：采用分层浇注方法，分5层浇注，每层厚度2～ 6cm，向固定好光导纤维的模具内浇注断裂韧性大于30KJ/m2、坍落度不低于200mm、强度等级大于C80的超高韧性自密实纤维混凝土，并将其放在振动台上振捣，完成第一层的浇注；[0019]超高韧性自密实混凝土主要由水泥、水、复合外加剂和粒径小于 0.30mm的石英砂制备而成，各原料所占重量份数为：水泥1.00份、水0.15～0.20份、复合外加剂0.50～0.80份、粒径小于0.30mm的石英砂1.00～1.40份。
[0020]所述的复合外加剂主要由比表面积大于20000cm2/g的SiO2微粉、比表面积大于4000cm2/g的粉煤灰、钢纤维、减水剂和减缩剂混合而成，各原料所占重量份数为：比表面积大于20000cm2/g的SiO2微粉 1.00份、比表面积大于4000cm2/g的粉煤灰1.50～3.00份、钢-聚丙烯混杂纤维0.01～0.02份、减水剂0.01～0.03份、减缩剂0.08～0.15份。[0021]4)重复步骤(2)和步骤(3)，直至整个构件的浇注完成；[0022]5)脱模养护：拆模时间不小于24小时，在构件脱模后，对构件整体采取保湿养护，其养护时间至少7天。[0023]6)切割、打磨、抛光、检查，即得成品。
[0024]本幕墙通过采用一种新型的建筑材料透光混凝土面板来代替传统幕墙中的玻璃面板、金属面板以及石材面板。因此，本发明用作幕墙板与传统幕墙面板相比，具有如下突
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说 明 书
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出优点：
[0025]其一，混凝土基材(1)为兼具断裂韧性大、强度高的高密实纤维混凝土浇筑而成，不仅使得幕墙面板的抗渗性能得到了很好的保障，还大大地提高了幕墙面板的抗冲击性能；同时，在高温条件下仍然能够维持其良好的力学性能，从而使得幕墙面板的耐火等级得到了很好的提高。[0026]其二，运用透光混凝土代替普通的幕墙面板材料，不仅能够达到透光的效果，改变以往人民心中混凝土笨重的形象，增强其艺术性，还能大大地减小因光反射而引起的光污染；[0027]总之，本发明充分地发挥了自密实纤维混凝土耐火、高强、高密实的特异性，以及透光混凝土透光节能，同时污染小的优良特性！很好地迎合了全球发展环保节能的大趋势，为建筑师在进行造型提供了一项很好地选择。
附图说明
[0028]图1是本发明建筑幕墙的透光混凝土面板结构的示意图。其中，1 为超高韧性自密实纤维混凝土基材，2为光导纤维。
[0029]图2是本发明制备工艺流程图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。[0031]如图1所示，一种用于建筑幕墙的透光混凝土面板，由起导光作用的光导纤维(2)和起基体作用的混凝土基材(1)两部分组成，并且光导纤维以矩阵的方式紧密地植入于混凝土基材当中。其特征在于：由起导光作用的光导纤维(2)和起基体作用的混凝土基材(1)两部分组成，该面板厚度为5mm～20mm；
[0032]所述的混凝土基材(1)为断裂韧性大于30KJ/m2、坍落度不低 200mm、强度等级大于C80的超高韧性自密实纤维混凝土。
[0033]所述的超高韧性自密实混凝土主要由水泥、水、复合外加剂和粒径小于0.30mm的石英砂制备而成，各原料所占重量份数为：水泥1.00 份、水0.15～0.20份、复合外加剂0.50～0.80份、粒径小于0.30mm 的石英砂1.00～1.40份。
[0034]所述的复合外加剂主要由比表面积大于20000cm2/g的SiO2微粉、比表面积大于4000cm2/g的粉煤灰、钢纤维、减水剂和减缩剂混合而成，各原料所占重量份数为：比表面积大于20000cm2/g的SiO2微粉 1.00份、比表面积大于4000cm2/g的粉煤灰1.50～3.00份、钢-聚丙烯混杂纤维0.01～0.02份、减水剂0.01～0.03份、减缩剂0.08～0.15份。
[0035]所述的光导纤维(2)包括直径为0.1mm～4mm的塑料或玻璃光导纤维中的一种，并且植入率为2％～5％。[0036]如图2所示，一种用于建筑幕墙的透光混凝土面板及制备方法，包括如下步骤：[0037]1)模板的制作与安装：根据所述产品的尺寸制作模板外模，在侧面外模板左右两端按照光导纤维纵向布置间距掏挖两列小孔，两侧面外模板相向布置，小孔正对齐；再根据所述产品透光面的大小制作光导纤维的固定板，在固定板上按照光导纤维的横向布置间距切割49～ 149列纵向U槽；
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2)光导纤维的布置：首先按照矩阵的方式在步骤(1)切割U槽中布置1层光导纤维，
在步骤(1)制作的小孔内插入小铁丝，甩于固定光导纤维；[0039]3)混凝土的浇注：采用分层浇注方法，分5层浇注，每层厚度2～ 6cm，向固定好光导纤维的模具内浇注断裂韧性大于30KJ/m2、坍落度不低于200mm、强度等级大于C80的超高韧性自密实纤维混凝土，并将其放在振动台上振捣，完成第一层的浇注；[0040]超高韧性自密实混凝土主要由水泥、水、复合外加剂和粒径小于 0.30mm的石英砂制备而成，各原料所占重量份数为：水泥1.00份、水0.15～0.20份、复合外加剂0.50～0.80份、粒径小于0.30mm的石英砂1.00～1.40份。
[0041]所述的复合外加剂主要由比表面积大于20000cm2/g的SiO2微粉、比表面积大于4000cm2/g的粉煤灰、钢纤维、减水剂和减缩剂混合而成，各原料所占重量份数为：比表面积大于20000cm2/g的SiO2微粉 1.00份、比表面积大于4000cm2/g的粉煤灰1.50～3.00份、钢-聚丙烯混杂纤维0.01～0.02份、减水剂0.01～0.03份、减缩剂0.08～0.15份。[0042]4)重复步骤(2)和步骤(3)，直至整个构件的浇注完成；[0043]5)脱模养护：拆模时间不小于24小时，在构件脱模后，对构件整体采取保湿养护，其养护时间至少7天。[0044]6)切割、打磨、抛光、检查，即得成品。
[0045]本发明设计的一种用于建筑幕墙的透光混凝土面板的主要技术参数为：根据中国GB/T 15227-2007标准推荐的水密性能检测方法，其未发生严重渗漏的最高水压差大于500Mpa；根据中国GB/T 21086-2007标准，其能够抵抗的最大撞击能量不小于700N*m，最大降落高度不小于700mm；根据中国GB/T18091标准，其透光折减系数不低于0.45；根据中国GB 50045标准，其耐火极限不低于0.6h。[0046]为了对比，选取普通玻璃幕墙面板MQ1，普通铝板幕墙面板MQ2，与本发明设计的透光混凝土幕墙面板MQ3在相同的装配条件下进行了相应的性能指标测定。[0047]测试项目包括：能够抵抗的最大撞击能量、透光折减系数、耐火极限、弯曲强度。[0048]由表一可知，采用本发明设计制备的透光混凝土面板无论是在耐撞击性能、弯曲强度，还是在耐火性能方面都要远远优于普通的玻璃幕墙以及普通铝板金属幕墙，同时具有良好的透光性能。说明采用本发明提供的一种用于建筑幕墙的透光混凝土面板来代替现有的幕墙面板能够非常有效地解决建筑幕墙在耐火性以及抗冲击性能上的不足，同时，也为建筑师提供了一种新型的风格选型。[0049]表一
[0050]
测试指标
撞击能量E(N.m) 透光折减系数 耐火极限(h) 弯曲强度(Mpa) MQ1
825 0.76 0.76 MQ2 775 MQ3 875 0.52 0.52
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说 明 书 附 图
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