Полупрозрачный бетон. Что такое прозрачный бетон? Определение и состав
Практически любой масштабный строительный процесс предусматривает использование бетонных смесей. Раствор выступает основой в формировании фундамента, из него сооружают стены, выполняют перекрытия и реализуют другие задачи. При этом внешняя неприглядность бетона никого не смущает - его умело маскируют облицовочными материалами, поэтому особых проблем этот нюанс не доставляет. Тем не менее венгерский инженер Арон Лошонци решил внести в перечень характеристик серого материала еще одно качество - светопропускную способность. Так появился прозрачный бетон Illumicon, который имеет немало отличий от традиционных смесей. Это относится не только к внешнему виду, но и к оригинальной структуре, обусловленной технологией изготовления.
Состав бетона
Основу все же составляет обычный раствор, приготовленный из мелкозернистой цементной массы. Сама по себе технология произвела революцию в представлении о бетоне лишь за счет необычного соединения базовой привычной смеси и фиброоптического волокна. Это нити, которые применяются в телекоммуникационных сетях. Именно за счет комбинации этих компонентов и формируется прозрачный бетон. Состав основного раствора также предусматривает использование цемента и воды в соответствии с техническими требованиями. Что касается волокон, то их параметры подбираются по особым критериям.
Как правило, технологи не рекомендуют готовить массы, в которых доля содержания оптических элементов превышает 5 %. Это сказывается на прочности и долговечности материала. С другой стороны, от процента содержания стекловолокна зависит то самое качество, обуславливающее прозрачность. Чаще всего прозрачный бетон производится с применением волокон, толщина которых не превышает 2 миллиметров.
Технология изготовления
Как и традиционная методика создания бетона, в данном случае работы начинаются с обустройства опалубки. Далее в нее заливается раствор. Здесь важно отметить, что сама по себе смесь для бетонов предполагает включение компонентов с разными характеристиками. Существуют мелкозернистые растворы, а в некоторых случаях уместно добавлять щебень. Именно первый вариант без включения наполнителей с крупной фракцией позволяет получить качественный прозрачный бетон. Технология в части применения оптоволоконных нитей предусматривает в некотором роде армирование. От точности укладки волокон также зависит ключевая характеристика материала - способность обеспечения видимости. Еще одним принципиальным отличием от классического способа изготовления бетонов является необходимость доработки уже застывшего раствора. Во-первых, опалубочная форма освобождается, после чего можно разрезать монолит на отдельные блоки с нужной формой. Во-вторых, сформированный литракон тщательно полируется.
Характеристики прозрачного бетона
Поскольку основу материала составляет вполне привычный мелкозернистый раствор, его технические свойства во многом схожи с обычными мелкозернистыми бетонами - например, марки М250. Однако, наличие порядка 5 % инородного элемента в виде стекловолокна все же обуславливает ряд отличий. Что касается плотности, то она варьируется от 2100 до 2400 кг/м 3 . Этот показатель превосходит пенно- и газобетонные аналоги, но с тяжелыми составами в отношении плотности литракон конкурировать не может. Зато прозрачный бетон демонстрирует неплохую водонепроницаемость и морозостойкость. Так как средняя прочность на сжатие не позволяет применять светопроводящий материал в качестве базовой основы при строительстве крупных строительных объектов, желательно изначально просчитать нагрузки на материал. Если все же есть задача выполнения из литракона ответственных конструкций, то лучше рассмотреть варианты внесения дополнительных пластификаторов и добавок, повышающих прочность.
Сферы применения
Все же литракон не предназначен для использования в качестве стройматериала, на который могут возлагаться высокие силовые нагрузки. Более того, заливка фундамента из стекловолоконного раствора не имеет смысла, так как светопропускная способность в данном случае никак не будет выражена. Основным же направлением его использования является устройство архитектурных композиций с декоративными свойствами. И в создании уличных дизайнерских объектов, и при украшении интерьеров успешно используется прозрачный бетон. Применение его в первую очередь обусловлено эстетическими соображениями, хотя и технико-физические качества материала не отбрасываются. Так или иначе, базовый набор компонентов для литракона делает его схожим с обычным который справляется с нагрузками в составе небольших архитектурных конструкций.
Плюсы и минусы прозрачного бетона
Главное достоинство данного материала заключается в сочетании, казалось бы, несопоставимых эксплуатационных качеств. Это декоративный эффект и силовой потенциал, соответствующий по своим показателям легким бетонам. Что касается минусов, то средние показатели прочности специалистами даже не берутся во внимание. Гораздо существеннее высокая цена. Именно включение в прозрачный бетон оптоволоконных нитей повышает стоимость изготовления раствора.
Как изготовить самостоятельно?
Наиболее качественные исполнения таких бетонов производятся в заводских условиях и реализуются уже в виде готовых к применению дизайнерских объектов. Но при желании можно изготовить литракон и самостоятельно. Основная сложность будет заключаться в правильной укладке стекловолоконных нитей. Если производство прозрачного бетона на специализированных комбинатах предусматривает работу автоматизированных машин, которые формируют пласты стекловолокна, то в домашних условиях эту работу придется выполнять вручную. Также формируется опалубочная конструкция, а далее послойно создаются ряды из светопропускающих нитей. Параллельно выполняется поочередная заливка пластов порциями раствора. При этом важно соблюдать концентрацию волокон в общей массе, чтобы бетон сохранил достаточный запас прочности.
Заключение
Довольно часто улучшение характеристик привычного стройматериала приводит к изменению направлений его использования. Несмотря на схожесть с классическими растворами, прозрачный бетон используется преимущественно как декоративный объект. Для получения надежной силовой базы вполне целесообразно применять обычные составы, эстетическая привлекательность которых не имеет никакого значения в процессе эксплуатации. Литракон, напротив, не представляет особого интереса с точки зрения несущих способностей, но зато наилучшим образом раскрывается в виде оригинального дизайнерского элемента.
С развитием новых технологий производства появляются достаточно необычные, на первый взгляд, материалы, например, прозрачный бетон. Традиционное представление о бетоне, как о тяжелом каменном монолите, ломается уже при первом знакомстве с необычной структурой. Это не фокус и не рекламный трюк строительной компании, это реальный стройматериал, из которого при желании можно даже построить небольшой дом.
Что представляет собой новый материал
Прозрачный бетон было бы более правильным назвать светопроводящим, потому что до полной прозрачности его разработчику еще очень далеко. Светопроводящий бетонный массив из-за новизны и ограниченного использования относительно дорого обходится в производстве, хотя технология прозрачного бетона не требует специального суперсложного оборудования или уникальных материалов.
Для изготовления прозрачного бетона используются:
- Специальные сорта цемента с предельно малым размером цементного зерна;
- Стеклянное кварцевое волокно в бобинах;
- Смачивающие и воздуховытесняющие присадки к бетону;
- Чистый кварцевый песок, точнее, пыль или пудра высокой чистоты.
Если удастся задешево купить или достать все перечисленные компоненты нужного качества, то вполне реально наладить изготовление блоков из прозрачного бетона своими руками. Пока стоимость исходных материалов делает светопроводящий массив достаточно дорогим в домашнем производстве.
К сведению! Первоочередную, даже особую роль в производстве прозрачного бетона играет качество стекловолокна.
Для производства прозрачного материала нельзя использовать фиброволокно, которое традиционно применяется для стеклопластиков и материалов с хаотичной структурой армирования. Для прозрачного бетона требуется полупродукт - кварцевое волокно в нитках, которое получают на специальных литейных машинах. Это полупродукт, он нам и нужен.
Остальные компоненты хорошо известны практически любому строителю. Это портланд-цемент М300 самого мелкого помола и песок, предварительно отсеянный, промытый и высушенный.
Свойства прозрачного бетонного массива
Если попытаться изготовить прозрачный материал на рубленом волокне, получится обычный, абсолютно непрозрачный фибробетон. Весь замысел изготовления прозрачного массива строится на использовании сплошного стекловолокна, диаметром 0,25 мм.
Конструктивно прозрачный бетон представляет собой всего лишь массив из уложенных определенным образом волокон, залитых связующей матрицей на основе бетонного раствора высокой текучести и малой усадки.
После окончания процесса набора бетонной матрицей расчетной прочности прозрачный бетон демонстрирует следующие характеристики:
- Прочность на статическом однолинейном сжатии соответствует уровню М250 или хорошего качественного бетона обычного состава;
- Морозостойкость на уровне кладочного кирпича F-50;
- Водопоглощение составляет около 6%, что очень много для материала на основе цемента;
- Светопропускание составляет всего 3-4%. Но даже этого значения достаточно, чтобы создать иллюзию прозрачности.
На самом деле прозрачный бетон представляет собой монолит, в котором заделаны сотни тысяч мельчайших оптических каналов, благодаря этому материал способен проецировать тени и контуры, падающие на срез бетонного массива даже при толщине отливки до 200 см.
То есть реально через прозрачный бетон можно увидеть яркий свет или контуры предмета, в условиях недостаточной освещенности светопропускающий материал выглядел бы, как обычный бетон. Если бы прозрачный материал был аморфным монолитом, подобно стеклу, то максимум можно было бы получить полметра прозрачности.
При этом прозрачный бетон за счет армирования обладает высокой прочностью на изгиб и растяжение, к вибронагрузке и знакопеременному нагружению. материал показывает приемлемые теплоизоляционные качества — 2,1 Вт/м∙К.
Из прозрачного бетона можно было бы запросто строить дома и здания, заборы и гаражи, если бы не одна проблема — цена на инновационный материал составляет всего 500-900 евро за метр квадратный двадцатисантиметрового блока.
Технология производства и применение прозрачного бетона
Замечательным качеством прозрачного бетона является возможность изготовить его в кустарных условиях по упрощенной технологии. В лабораторных условиях используются специальные методы упрочнения бетонной матрицы подобно пенобетону. В результате получается светопропускающий материал, обладающий в 2-3 более высокими удельными прочностными характеристиками, чем бетон, сделанный в гараже или в сарае.
Делаем качественный прозрачный бетон своими руками
Методику производства светопропускающей отливки можно найти в многочисленных дайджестах и сайтах строительной тематики, но большинство из них просто копируют описание разработчика. Попробуем сделать прозрачный бетон, наиболее близкий по качеству к оригиналу. Предварительно потребуется изготовить разборную форму из пластика или дерева со съемным дном и крышкой.
Последовательность операций:
- Стекловолокно аккуратно промываем 647 растворителем, чтобы смыть с поверхности консервирующую смазку. Волокно необходимо нарезать на отрезки, по длине равные толщине будущего блока из прозрачного бетона;
- Несколько раз просеиваем цемент и песок на самых мелких ситах, отделяем все загрязнения, готовим замес по стандартной рецептуре 1:3, добавляем очищенную воду и изопропиловый спирт 1:10. Цементно-песчаную массу рубим острым шпателем, чтобы выдавить максимум воздуха;
- Укладываем на дно формы небольшое количество бетонной массы и выкладываем слой из отрезков стекловолокна толщиной не более 1 мм. Волокна должны быть уложены строго в одном направлении. Стекловолокно утапливаем в растворе шпателем и придавливаем крышкой;
- Процедуру необходимо повторить до полного заполнения формы. Залитый блок оставляем на сутки без разборки, после чего снимаем стенки и днище и выкладываем во влажном помещении на несколько дней.
В итоге должна получиться заготовка, похожая на кирпич или плитку с грубыми неровными гранями. Чтобы добиться прозрачности, торцы отливки необходимо отшлифовать и отполировать, первоначально наждачной бумагой, затем с помощью суспензии из пемзового порошка и воды.
Основная статья расходов приходится на приобретение дорогостоящего стекловолокна, поэтому его при кустарном производстве зачастую пытаются заменить более дешевыми поликарбонатными волокнами аналогичного сечения. Технология изготовления поддельного прозрачного бетона примерно такая же, за исключением промывки волокна с помощью органических растворителей. Чтобы улучшить сцепление с поликарбонатными волокнами, в состав цементно-песчаной смеси добавляют водорастворимые марки клея.
Поддельный прозрачный бетон легче оригинальной светопроводящей матрицы, легко ломается при ударе и растрескивается при сильном нагреве. Настоящий прозрачный массив из минерального стекловолокна легко переживет нагрев до 150 о С, так как стекло и кварцевый песок, входящие в состав матрицы, обладают одними и теми же характеристиками.
Применение необычного материала
Запредельная стоимость полупрозрачного бетона ограничивает его использование в качестве строительного материала. Сегодня светопропускающий массив применяется в первую очередь, как материал для изготовления светильников, полупрозрачных стен и перегородок, декоративных элементов интерьера офисов и даже в качестве световых вставок в стенах многоэтажных зданий.
В перспективе прозрачный бетон, при условии снижения стоимости производства, способен заменить большую часть технологических оконных проемов и остекления, применяться для навесов и крыш. Стекловолокно может избирательно пропускать солнечный свет, поэтому из светопроводящего материала можно изготавливать дешевые небьющиеся панели для теплиц, спортивных сооружений, потолочных плит перекрытия.
Заключение
В домашних условиях из прозрачного бетона обычно изготавливают светильники, защитные панели, заменяющие окна в подсобных помещениях. Из прозрачных панелей идеально получаются перегородки в доме, особенно, если планировка помещения выполнена в виде одной большой студии. Стенкой из светопроводящего материала бетона можно отделить кухню от гостиной, сделать шкаф или подставку для цветов.
Литракон, литракуб, иллюмикон, люцем – сказочные названия для строительного материала, о котором, как многие полагают, известно практически все. Прочный, серый и тяжелый бетон мог обеспечить сложные замысловатые формы и масштабность, но в эстетическом плане бетонное сооружение все же проигрывало. Неожиданным взглядом и крушением стереотипа по поводу этого самого распространенного строительного материала мы обязаны архитектору из Венгрии. Изобретение прозрачного бетона относят к 2001 году.
Волоконно-оптические нити при включении их в мелкозернистую бетонную смесь делают бетон прозрачным, воздушным и потрясающе декоративным. Требуется равномерно распределенного оптоволокна в пределах 4-5%, и последующая "огранка" - вот практически и вся идея.
Первый шедевр, созданный из прозрачного бетона – был десятикилограммовым светильником для украшения интерьера, и предмет этот немедленно вызвал ажиотажный спрос. Стоимость прозрачных бетонов и по настоящее время довольно высока, что в основном и сдерживает фантазии конструкторов. Основное применение прозрачного конструкционного бетона – смелый и оригинальный дизайн в городских проектах и эксклюзивный интерьерный декор. Производство прозрачных бетонов имеется во многих странах, и отечественные производители тоже не отстают, а цены, как утверждают – у нас значительно ниже. Есть и энтузиасты, освоившие мелкое производство светящегося бетона в домашних условиях, хотя этот процесс простым не назовешь – одна только шлифовка и полировка по граням оптоволоконных нитей требует кропотливого упорства. А «бетонирование» - художественный экстрим, ведь каждый тонкий слой заливки бетонной смеси нужно делать по аккуратно и равномерно уложенным волокнам, и еще рассчитать время схватывания.
Технология светопропускающего бетона инновационная и весьма дорогостоящая. Из состава исключен крупный заполнитель, но тем не менее – прочностные и связанные с ними характеристики прозрачного бетона однозначно определяют этот материал как конструкционный. Все базовые параметры сохранены – прочность на сжатие, морозостойкость и водонепроницаемость. 5% стекловолоконных нитей работает аналогично фиброармированию. Прозрачный бетон имеет небольшое сопротивление растяжению и достойные значения сопротивления изгибу.
Для дизайнеров потенциал этого материала огромный – ведь блоки и панели не совершенно прозрачны, они анизотропны и дают массу интересных светотеней и эффектов. Узоры внутри бетона волшебно меняются при изменении интенсивности и направления света. В том, как мгновенно плотный и тяжелый материал несущих конструкций становится прозрачным, есть что-то сказочное. Из иллюмикона и литракона выполняют несущие стены, вполне традиционные. Но как только на бетонные поверхности падает свет, камень становится прозрачным, в нем видны узоры, которые не повторяются, а за камнем видны силуэты людей в соседних помещениях или на улице. Очень декоративны светопроводящие бетонные панели, имеющие толщину в несколько сантиметров, закрепленные в профильный каркас и подсвеченные обычным люминесцентным светом или светодиодными лентами. Динамичная мультимедийная подсветка из светодиодов, соединенных с блоком управления будет отвечать ритму шагов или такту музыки, и при этом светодиодное освещение наиболее экономично.
Сырье, компоненты и технические характеристики прозрачного бетона
Бетон производится на цементном вяжущем. Заполнители крупных фракций, щебень, гравий и др. – не применяются из-за специфичности процесса. Мелкий заполнитель – песок (модуль крупности 2-3). Оптоволоконная фибра, защищенная от щелочной среды бетона, в количестве от 4 до 5 % и пластифицирующие добавки-модификаторы, иногда реологические добавки – замедлители твердения. Возможно введение пластиковых смол, а также особых красящих пигментов, стойких к щелочам. свойства бетона обычные:
- удельный вес около 2250-2350 кг/м3
- марочная прочность на сжатие М250 – М350
- коэффициент теплопроводности 2,105 Вт/м*град С
- морозостойкость в пределах F50 - F75
- водонепроницаемость W4 – W8
- водопоглощение до 6%
- индекс звукоизоляции 46 дБ
- негорючий, группа НГ
- абсолютная устойчивость к ультафиолету
Риски разрушения силиката оптоволоконных нитей в щелочной среде цемента имеются всегда, особенно в присутствии влаги и атмосферной воды, но в данном случае они минимальны, поскольку сечение нитей очень мало. Теоретически возможно заливать плиты любых толщин и даже массивные конструкции, но практически ограничиваются толщиной 200 мм и немного выше, по причинам специфики раскладки оптоволоконных нитей. Считают, что главные усовершенствования в производстве светящихся бетонов еще впереди. Бетоны реагируют и на солнечный дневной свет, и на искусственное освещение, и выглядят всегда по-разному, особенно если они подкрашены пигментами.
Основные области применения
Основные цвета выпускаемых блоков и плит – серый, белы и черный, а поверхности обрабатывают полировкой и шлифованием, до глянца или матового блеска. Использование изделий – декоративное, для интерьера или отделки помещений. Возможны стационарные перегородки и облицовка с подсветкой. Прекрасно выглядят лестницы на больцах со ступенями из прозрачных бетонных плит. Популярны оригинальные предметы декора и мебели – стулья, скамьи, столешницы, подоконники, напольные плиты и плитки, раковины и светильники. полноценные каркасы и монолит из прозрачных бетонов пока еще недоступны и по цене, и по технологиям, и применяют только в уникальных проектах.
Соединение блоков выполняют по типу кладки на цементно-песчаных и известковых растворах с добавкой эпоксидной смолы, полимеров и заполнителем из кварцевого песка или минеральной крошки, возможны добавки красителей. По нормам пожарной безопасности, про прочности и устойчивости данная кладка отвечает всем требованиям для возведения несущих стеновых конструкций. Крепеж делают на анкерных болтах и рамных анкерах.
Изготовление прозрачно-бетонных блоков своими руками
Вполне рентабельная идея – ведь компоненты для прозрачного бетона нисколько не дороже, чем для обычного, как и опалубка и оборудование для смешивания. Основная трудность – уложить в структуру оптоволоконные нити и сориентировать их строго определенно – практически в одну линию. Потребуется мелкозернистая сухая смесь для бетонов (возможен самостоятельный подбор состава из портландцемента М400, кварцевого песка и пластификатора), чистая вода и оптоволоконные нити сечением до 0,25; 0,5; 1,0 мм и длиной соответственно толщинам будущих блоков или плит. максимальную толщину нитей называют в 2,5 мм. Базовый состав – Ц:П:В = 1/3/0,5.
Замешивать необходимо с бетономешалке или строительным миксером, маленькими порциями, очень важна однородность смеси, которой добиться ручным замесом практически невозможно. Смесь должна быть подвижная, но не текучая и без признаков расслоения. Воду вводят после смешивания, цементного вяжущего и песка, общее время замеса не меньше 6-7 минут. Оптимально брать готовые сухие смеси с точной дозировкой и подбирать водоцементное отношение самостоятельно.
Опалубку необходимо сконструировать в виде короба, но по принципу скользящей опалубки – стенки должны иметь возможность плавного смещения вверх по мере схватывания нижних слоев заливки. Опалубка может быть любой конфигурации, но для первых опытов нецелесообразно брать сложные формы, лучше куб или прямоугольник. Важно устойчивое и ровное положение формы-опалубки, со строгой выверкой горизонта.
Первый слой бетонной смеси заливают тонко – до 1 см, только для фиксации «подушки», и сразу распределяют поэтому слою оптоволокно, немного его утапливая. Можно укладывать пучками, рисовать картины или логотипы – после обретения минимальных навыков. Как только нижний слой пройдет первую фазу схватывания, осторожно заливают следующую дозу жидкой бетонной смеси и опять прокладывают оптоволокно. Нижний слой повреждать нельзя. Уплотнение смеси практически невозможно, и добавка пластификатора необходима для подвижности смеси. Алгоритм повторяют, постепенно сдвигая короб, пока не будет достигнут нужный габарит изделия. После схватывания последнего слоя опалубку снимают. Время выдержки зависит от условий твердения, и их лучше задать по оптимуму – влажность воздуха не менее 95%, температуру от 25⁰С. Держать изделие в опалубке следует не меньше суток, возможно и до трех суток. После набора необходимой для механических работ прочности (нормативно семь суток при нормальных условиях твердения) начинают шлифовку и полировку граней изделия, перпендикулярных поперечному сечению оптоволоконных нитей. Шлифовать необходимо, этот процесс выполняют и на производствах, чтобы открыть поперечные сечения оптоволокна, покрытые цементной пленкой и раствором. Финишная обработка требует шлифовки с применением алмазного диска.
Затраченное время окупается, поскольку кустарные прозрачные изделия получаются эксклюзивными и достойными по качеству, а при приобретении некоторого навыка можно делать и очень художественные вещи. Возможно изготовление столешниц, элементов декора и практичных вещей – светильников или плит для облицовки пола и стен. Прозрачный бетон своими руками – трудоемкий и кропотливый процесс, но прайсы производителей, где обозначены цены до сотни тысяч рублей за одно изделие габарита 1,2*0,6 м – однозначно вдохновляют на работу.
В процессе нет ничего сложного – послойно укладывать оптоволокно и мелкозернистую подвижную смесь, а после набора прочности отшлифовать – для максимальной декоративности и оптимального светопроводящего эффекта. Интересно то, что оптические характеристики зависят вовсе не от толщины и габарита изделий, а только от точности положения оптоволоконных нитей и их процента в составе. Хотя нужно отметить, что мелкоячеистые бетоны имеют больше иллюзорной воздушности, изделия из них показывают все свои грани, углы и структуру «насквозь». Чем плотнее расположены световоды, тем больше светопропускающий эффект.
Еще один интересный эффект, который стоит того, чтобы поэкспериментировать – брак в работе в виде случайного смещения нитей оптоволокна (в результате слишком большой подвижности, текучести смеси или от механического воздействия при заливке) приведет к тому, что светопропускающая способность снизится, зато узоры на просвет получаются уникальные. Но в любом случае каждое изделие неповторимо.
Прозрачный бетон (светопроводящий бетон) по структуре состоит из мелкозернистого высокопрочного бетона и расположенных в определенном порядке световолокон.
С о д е р ж а н и е
- Применение прозрачного бетона.
- История создания прозрачного бетона.
- Немного об оптоволокне.
- Прозрачный бетон своими руками.
Применение прозрачного бетона
Если в бетонных блоках световолокно расположено горизонтально и параллельно между собой, то стена, состоящая из таких блоков, способна пропускать свет в обоих направлениях без изменения геометрических размеров освещенных объектов.
При этом четкое очертание предметов за стеной из полупрозрачного бетона увидеть не получится, но их контуры (тени) вполне различимы.
Задача современных технологов создать светобетон с улучшенными характеристиками: увеличить проходимость света, создать поверхность, не требующей дополнительной обработки, перевести светобетон из разряда “декоративный” в “строительный”, уменьшить себестоимость материала. Это позволит заменить широко распространенные в домостроении металлостеклянные конструкции.
Сегодня же основное назначение полупрозрачного бетона в его декоративных возможностях.
Если световолокно собрать с одной стороны в пучок, а с другой произвольно или в заданном порядке распределить на излучающей свет поверхности, то, установив около входа в пучок источник света с изменяемым спектром, можно получить неповторимые цветовые эффекты. Если источник света установлен в теле бетонного объекта, то создается впечатление свечения изнутри.
Управлять таким источником можно по радиоканалу. Поэтому такой светобетон все чаще находит свое применение в архитектурной облицовке как стен зданий, так и для создания интерьера в помещениях.
История создания прозрачного бетона
Многие сегодня считают, что прозрачный бетон был разработан совсем недавно. Действительно в последнее время появилось много новых разработок усовершенствованного светопроводящего бетона, благодаря использованию современных технологий и материалов.
Но прозрачный или светопроводящий бетон был запатентован канадцем Бернардом Лонгом еще в 1935 году.
В 90-х годах прошлого столетия начали проводить первые промышленные испытания образцов светобетона. И в результате работ венгерского архитектора Арона Лосонци был получен и запатентован первый коммерческий образец светопрозрачного бетона под названием Литракон.
Сегодня задача современной технологии улучшить параметры (о которых говорилось ранее) полупрозрачного бетона с целью расширения его применения в строительстве.
Прозрачный бетон и самоделкины
Интерес к светопрозрачному бетону постоянно растет и, естественно, также со стороны самоделкиных.
Изготовить своими руками оригинальный подарок или изделие для своего дома – очень заманчивая идея.
Насколько это трудно или легко осуществить не профессионалу можно оценить посмотрев видеоролик из Ютуба, взятого в качестве примера для обсуждения (см. наверху страницы).
Он прав: подготовка рисунка на стенке формы, укладка стекловолокна, трамбовка бетонной смеси, обрезка и полировка изделия – процесс длительный, требующий большого терпения и усидчивости.
Но, самое главное, мастер достиг своей цели – прозрачный бетон или светопроводящий бетон изготовлен.
Стоит ли использовать предложенную технологию для изготовления своего оригинального подарка – решать читателю.
Есть несколько предложений по упрощению этой технологии.
Использование металлической сетки
Если вам хочется сделать световой рисунок, то проще не фрезеровать форму, а использовать обычную с мелкой ячейкой металлическую сетку.
Вспомните, как в школе учили делать копию рисунка. Сначала рисунок разлиновывают, делая масштабную сетку. Затем, поэлементно каждую клетку переносим на рабочую поверхность.
Таки образом можно масштабировать любой рисунок и в большую, и в меньшую сторону.
В нашем случае такой поверхностью является металлическая сетка. Пропустив через нее отрезки световолокна, получим необходимый рисунок.
Для исключения возможных искажений геометрических размеров передаваемого через блок изображения можно использовать две одинаковые сетки на противоположных концах световолокон.
Если планируется изготовить светоизлучающее изделие, то достаточно использовать сетку с одной стороны, а пучок соединенных между собой световолокон у источника света.
Второе.
Если необходимо получить наибольшую светопередачу, то можно использовать большее по диаметру световолокно: 3…4 мм.
Третье: используйте мелкозернистый бетон
И это самое главное. Не надо ни чего трамбовать. Используйте мелкозернистый саморастекающийся бетон. О нем достаточно подробно уже рассказывалось при изготовлении пустотелого бетонного ангела.
Если нет желания приготавливать состав самому, то можно купить и использовать для этой цели цементную смесь для заливки бетонных полов.
Главное ее достоинство – высокая прочность и отсутствие необходимости вибрирования бетонной смеси.
Если нужно получить изделие из светопроводящего бетона произвольной формы, то можно использовать пластичный (архитектурный, художественный, скульптурный) бетон, который неоднократно применялся в наших работах и экспериментах, о которых рассказывалось на страницах сайт.
Если в декоративных целях требуется сделать что-то больших размеров с использованием световолокна, то надо учитывать ограниченную световую проводимость последнего, а также его немалую стоимость.
Немного об оптоволокне
♦ Оптическое волокно (Википедия) – нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик). Используется для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.
В настоящее время чаще используют синтетические волокна. Сердечник в таком оптоволокне изготавливают из полиметилметакрилата (органическое стекло), а оболочку из фторполимеров.
Органическое стекло представляет из себя синтетический виниловый полимер. Его еще по-другому называют Plexiglas.
В зависимости от диаметра волокна 1 метр ориентировочно стоит:
2 мм – 80 рублей (1,3 $)
3,5 мм – 140 рублей (2,3 $)
4 мм – 150 рублей (2,5 $).
Естественно, чем больше диаметр световолокна, тем легче его устанавливать в форме перед заливкой бетоном. Также вместо сетки можно использовать отверстия, просверленные в стенках формы и равные диаметру нити.
Заключение
Область применения светопрозрачного бетона постоянно расширяется. Так, например, при оформлении интерьера кафе, ресторана и других мест отдыха светопрозрачный бетон можно использовать для динамически изменяемых световых решений на стенах, полах помещений или арт-объектов.
Прозрачный бетон — экзотическая новинка в области строительства. Созданный менее 20 лет назад, он перевернул представление о сером неприглядном монолите. Изобретатель из Венгрии Арон Локонши провел эксперимент, проложив в теле бетона оптоволоконные нити. Результат был удивительным. Свет, направленный на поверхность толстой непроницаемой плиты, легко проходил сквозь нее.
Архитекторы и дизайнеры интерьеров с восторгом приняли эту идею. Теперь строительная индустрия выпускает разновидности светопроницаемых бетонов: литракон, люцем, люмикон, иллюминарт. Легкие подсвеченные конструкции из них выглядят нарядно и эффектно.
Описание и применение
Состав светопрозрачного бетона отличается от традиционного отсутствием крупного заполнителя. В матрицу из смеси портландцемента, песка, воды и пластификаторов погружены тонкие светопроводящие нити. Раствор может колероваться как в классические цвета — черный, бежевый, белый, серый, так и в нестандартные — зеленый, красный, желтый.
На самом деле бетон не прозрачный, а светопроводящий. Его производят с добавкой специального кварцевого оптоволокна. Попадая на торец проводника, свет многократно отражается, преломляется в изгибах и выходит через другой конец. Поэтому светопропускная способность плиты не зависит от толщины, а только от плотности расположения нитей. Чем она больше, тем интенсивнее проникают лучи сквозь конструкцию.
При отсутствии источника света он ничем не отличается от обычного. Свои декоративные свойства он проявляет при подсветке лампами накаливания, светодиодами или солнечными лучами.
Производство изделий из прозрачного бетона достаточно дорого и мало распространено, поэтому конструкции отличаются высокой ценой. Выпускаются плиты толщиной от 25 мм до 30 см и типовыми размерами — 60х120 см. Стоимость квадратного метра прозрачного материала достигает 90 тысяч рублей, что обусловлено дороговизной оптоволокна. Но светопроводящие панели пользуются спросом, производство их растет.
Применение прозрачного бетона связано с его исключительными декоративными качествами. Светодиодная подсветка помогает наиболее выигрышно подчеркнуть достоинства материала. Из него изготавливают штучные арт-объекты — светильники в стиле лофт, светящиеся столешницы и подоконники, скамейки, ниши, стеновые панно.
В ресторанах, кафе и гостиницах панелями отделывают барные стойки, ресепшн, перегородки. Подсвеченные полы из прозрачного бетона — украшение любого, даже самого лаконичного интерьера.
Эксклюзивный дизайн имеют фасады и ограждения, выполненные из светопрозрачных блоков. Свойства материала позволяют применить его в необычном решении малых архитектурных форм — уличных фонарей, фонтанов, вывесок.
Интересная структура камня используется в дизайне лестниц, ступеней, сантехнической мебели.
Компоненты и технические характеристики
Основа прозрачного бетона — высококачественный портландцемент марок М300-М700. Мелкий заполнитель — кварцевый мытый песок фракции 2-3 мм, гранитная или мраморная крошка. Для улучшения удобоукладываемости смеси используют пластификаторы, понижающие водоцементное соотношение .
Светопроводность составу придает оптическое стекловолокно диаметром до 0,25-0,5 мм. Его укладывают равномерно по толщине плиты, чтобы создать направление световому потоку. Можно формировать подсвечиваемые логотипы, картины или надписи. Содержание волокон — до 5%.
Помимо оптической проницаемости включение нитей в состав камня придает ему высокую прочность на сжатие и изгиб из-за эффекта армирования. Добавка большего количества светопроводящих элементов увеличивает прозрачность, но одновременно ухудшает эксплуатационные характеристики.
Механические и физические свойства прозрачного бетона близки к оригиналу:
- плотность составляет 2050-2400 кг/м³;
- прочность на сжатие не менее 20 МПа;
- класс морозостойкости до F100;
- коэффициент теплопроводности 0,1-0,2 Вт/м°С;
- водонепроницаемость W4 — W6;
- водопоглощение до 8%;
- группа горючести НГ;
- индекс звукоизоляции 48-52 дБ;
- экологическая безопасность;
- устойчивость к УФ-излучению.
Прозрачный бетон неустойчив к силикатной коррозии во влажной среде, поэтому его поверхность обрабатывают защитными составами:
- пропитками на водной или силиконовой основе;
- воском для камня;
- литиевыми пропитками;
- лаками.
Они придают поверхности более высокую износостойкость, устойчивость к агрессивным средам, влагостойкость.
Прозрачный бетон можно шлифовать, полировать, резать, высверливать в нем отверстия. Отделочные панели крепят к основе приклеиванием или специальными незаметными анкерами. Светопрозрачные блоки укладывают на растворы с добавлением эпоксидной смолы.
Как приготовить прозрачный бетон
Желание сделать свой дом неповторимым, затратив к тому же на это минимум средств, близко каждому умельцу в нашей стране. Изготовление прозрачного бетона своими руками — задача несложная, требующая лишь соблюдения некоторых правил:
- Подготавливают компоненты для мелкозернистой бетонной смеси — портландцемент М300, просеянный чистый песок крупностью 2-3 мм, воду. Объемные пропорции материалов — 1:3:0,5.
- Смешивают сначала сухие составляющие, затем добавляют воду и затворяют смесь. Время перемешивания — 7-8 минут. Желательно использовать строительный миксер, чтобы цементно-песчаное тесто получилось однородным.
- Стекловолокно нарезают кусочками, соответствующими толщине изготовляемого элемента.
- Подготавливают скользящую опалубку в виде квадратного или прямоугольного короба. Заливку смеси осуществляют послойно, поэтому форма должна перемещаться по вертикали.
- Заливают слой раствора толщиной не более 0,5-1 см. В него утапливают отрезки оптоволокна, соблюдая вектор укладки. Если они будут расположены хаотично, светопропускная способность снизится или исчезнет совсем.
- Выжидают момента схватывания, после чего продолжают послойную заливку.
- Через 2-3 дня опалубку снимают, оставляют элементы до набора прочности примерно на неделю.
Для окончательной обработки необходимо отшлифовать поверхности для удаления цементного молока с концов кварцевых нитей. Это откроет доступ световым лучам.
Теперь можно использовать блоки для отделки вертикальных и горизонтальных поверхностей. При монтаже применяют строительный кладочный раствор, эпоксидный, полиэфирный или полиуретановый клей.
При креплении на каркас используют анкерные шпильки, технология похожа на устройство вентилируемых фасадов.
Если плитку укладывают на пол, поверхность обрабатывают защитными составами. Это увеличит износостойкость и долговечность покрытия, облегчит уход.
Прозрачный бетон — находка для желающих создать необычную отделку дома. Сочетание интересных внешних свойств и традиционных эксплуатационных качеств позволяют применять его как для изготовления декоративных элементов, так и нагруженных рабочих конструкций. В целях экономии светопроводящий материал можно сделать самостоятельно.
