透光混凝土在景观设计中的应用

卢 亚,余 玲

(云南师范大学,云南 昆明 650500)

1 定义

混凝土是目前世界上产量最多的人工材料，易塑、耐火、耐久、抗压、经济等特点使得混凝土成为市政规划、景观设计、建筑设计、室内装饰各大领域使用频率最高的材料。随着资源消耗的加速，对环境保护意识的崛起，现代混凝土的研究开发不仅关注功能性更新优化，而且要求兼顾绿色环保的理念。加工和生产方式的改进及现代科技手段的创新，以此运营而生了清水混凝土、透水混凝土砖、泡沫混凝土、透光混凝土等新型建筑材料，在保证传统混凝土基本性能的前提之下，还具备了装饰、透水、隔音、改善采光等功能。

透光混凝土是在传统混凝土中加入可导光的组分，起到传输光线的作用，打破了传统混凝土给人的一贯印象：厚重沉闷、庞大单调；从而演变为多变通透、轻质活泼的心理感受(图1)。透光混凝土是由一名匈牙利建筑师看到玻璃与水泥结合的一个艺术装置受到启发，在2002年首次将光纤拍埋到传统混凝土中，发明了透光混凝土；2004年《中国建材报》刊登了“水泥亦透明”的相关内容；2005年这款创新材料获得了德国红点设计大奖；2012年上海世博会意大利馆成功将透光混凝土运用于建筑设计中(图2)，国内设计师开始注意到这种新型建筑材料。此后，轻盈活泼的透光混凝土结构常用于展览馆、艺术馆等建筑中。更为重要的是，透光混凝土的特殊优势是其他建筑材料不可比拟的。最大的优势在于节能环保，采光的墙面可以根据建筑的自身需要调节透光率，减少建筑能源消耗；透光混凝土与传统混凝土相比具有更高的压力、耐磨耐高温；多变的装饰效果，与光艺术的结合具有很广阔的发展空间。

2 分类以及配置方法

透光混凝土按照导光材料的不同可以分为光纤透光混凝土和树脂透光混凝土。导光材料又可以分为有机光纤和无机光纤两种组成成分，相对于无机光纤来说，有机光纤成本相对较低并且耐碱性较好，因此，在透光混凝土的配置中较常用的有机光纤。

图1 透光混凝土

图2 世博会意大利馆

光纤混凝土的配置方法有“先植法”和“后植法”两种。先植法是在硬质材料或半硬质材料设计图案花纹，并按照图案打孔，将光纤材料按照设计样式预埋进辅助材料中，然后浇筑水泥材料，放入标准养护室温度为(20±2)℃、湿度>95%中养护28 d，在进行切割打磨。后植法是把已经浇筑完成的混凝土作为硬质材料，在表面设计绘制图案并穿孔，再将光纤排布到混凝土中，灌浆固定光纤，最后养护打磨。两种配置方法各有千秋，先植法工序相对简单，但是光纤的预埋位置可能会发生偏移；后植法能准确的预留光纤排布位置并保证稳定性，可是操作工序繁琐。如何平衡配置工序与光纤排埋两者之间的关系是光纤混凝土配置亟待解决的问题。

2008年意大利水泥集团利用新型树脂材料作为透光组件制作出了树脂透光混凝土。相对于光纤材料，树脂具有抗碱性强、耐磨性好、不易脆且成本较低等优势，但是树脂材料化学性质不稳定的特点导致透光性不如光纤材料。实验结论已表明，在波长380～780 nm 的可见光波长范围内，光对光学纤维的透过率要比树脂高 10% 左右(图3)。

图3 不同导光材料透光率

配置树脂混凝土的方法有“预制法”和“后浇筑法”。“预制法”是指即是先将透光树脂预制成型并切割成相应尺寸的树脂板，按照设计要求预先固定在模具底部，然后浇筑水泥基材料，待其硬化后切割抛光制备得到树脂透光混凝土; “后浇筑法”是指在预先浇筑好的水泥基材料半硬化状态下按照设计进行打孔，然后将液态树脂浇入孔中，待树脂和混凝土基体一起硬化后进行切割或者抛光处理，最后得到树脂透光混凝土。国内目前对于透光混凝土的研究任在初始阶段，备制方法以及理论研究还需要进一步完善。

3 与景观设计有关的特性

混凝土作为应用最广泛的人工材料，与其本身的高强度、耐磨抗压、取材便捷、价格低廉等特性密不可分。而透光混凝土除了拥有混凝土原有的特性之外，还具有透光、可塑、生态环保等特性。透光混凝土的特殊性能提升景观设计的创新性表现，促进功能与美观的创造性结合。

3.1 透光性

透光混凝土的出现打破了传统混凝土厚重、沉闷的刻板印象，使透光混凝土在艺术视觉方面得到了拓展。在建筑表皮或是景观设计中运用透光混凝土材质的物体在夜晚会成为一个自发光体，并且可以透过墙板看到室内人流走动的情形或是物品设施的线条，呈现一种独特的视觉体验。选择不同的光纤颜色或是水泥颜色可以改变透光的色彩，丰富景观的色彩配置；混凝土透出的人造光源与自然光源发生的折射、反射、透明等现象，充分体现光的艺术性；不同材质、肌理、色彩的选择会呈现不同的透光度、透光形式，营造创新性艺术氛围。

3.2 可塑性

现代设计的审美方向朝着不规则形体或者流线型体的艺术感追求，传统混凝土的应用已经不能够满足设计师的需求。随着3D打印技术的成熟，具有高流态性、坚固性的透光混凝土等其他新型材料也可以打印塑造出各种造型。透光混凝土的异型制造，借助模具或者 3D 打印进行制作，在工厂预制可以有效地控制尺度和造型，减少废料产生，并对环境也起到一定的保护。

3.3 绿色性

透光混凝土运用到建筑中，能够有效地增加室内的采光程度，从而减少能源消耗，符合绿色发展的要求。除此之外，透光混凝土与未来的 3D 打印相结合就会发挥出更大的优势，3D 打印技术的应用，可以省去模具的使用，可以降低成本、减少资源消耗。

4 适用的景观元素

4.1 景观立面

立面是空间中垂直的界面，它在空间中是与人的视线接触最多的面，所以立面设计对人们的视觉冲击起到非常重要的作用，也直接影响整个空间的艺术效果。建筑在景观设计中占有很重要的位置，建筑外立面的形式也是景观环境的重要组成部分(图4)，而景观建筑又分为很多种类型，按照占地面积的大小简单的划分为两类：占地面积较大的建筑一般为综合服务型建筑，例如纪念馆、美术馆、书院等；占地面积较小的建筑一般为休憩、提供观景视点的场所，例如亭、廊等。景墙在景观中具有隔断、导视、衬景、装饰、保护等作用(图4)。近年来，透光混凝土在景观设计中的运用越来越常见。在自然日光和人造夜光的不同反射，可以营造丰富的景观体验。但是，相比之下，透光混凝土在夜晚呈现的效果会更明显。在夜幕降临时，透光混凝土就会从微微光线转换到全部点亮的这一过程，使得景观空间由一种情景转换到另外一种空间氛围中的过程，景观空间变得更具有有生命力。

图4 透光混凝土景墙

4.2 景观铺地

透光混凝土运用在地面中最常见的是地砖的形式。白天与普通的混凝土地砖没有差别，而到了夜晚打开光源后，呈现出不同的装饰效果，成为人们脚下亮丽的风景线。透过透光混凝土地砖反射到地面形成星光大道，透光混凝土地砖也可以用作地面边线使用(图5)。通过地面灯光的塑造，营造出不一样氛围。当夜幕全部黑下来，灯光就会变得更加明显，让路面变得更有活力和艺术感，不在单调和无趣。夜晚中透光混凝土的铺装还具有导视作用，行人按照地面的光亮部分行径，既增添夜晚游园的趣味性同时具有功能性(图6)。

4.3 景观设施

透光混凝土以其独特的装饰性，在园林景观设计中，越来越多的被应用。例如雕塑、座椅、指示牌、景

图5 透光混凝土地面边线

图6 透光混凝土地面铺装

观灯等。透光混凝土在景观雕塑中的应用一般在纪念性景观中使用的多，在金门战役纪念碑案例中就有对其的使用。在景观环境中透光混凝土制作的座椅不仅为人们提供休憩歇息使用，具有功能性的作用；而且，座椅在景观中起到造景的作用，属于美观性的作用。指示牌作为景观设计中与游客无声沟通的媒介，运用透光混凝土在夜晚可以清晰看到标识牌变成一个发光体，也可以清晰看到标识牌上的字(图7)。透光混凝土在景观灯的应用，透光混凝土在景观灯上做灯罩的外壳使用，混凝土的表皮不仅对灯具有保护性作用，其材料的结实性，也降低了维修成本，坚实的质感是室外景观最需要的性质，美观感和层次感是其它材料不可及的(图8)。

图7 透光混凝土指示牌

5 应用技术方法

5.1 景观立面的应用技术方法

透光混凝土在立面施工中有堆砌的施工方法和干挂施工两种方法。透光混凝土砌砖采用十字缝立砖砌法，施工前按照设计图纸所示及施工现场实地测量尺寸。然后根据砌透光混凝土隔墙的面积和形状，

图8 透光混凝土小品

计算出透光混凝土砌块的数量和排列次序，两个透光混凝土砲块对齐板缝的间隔为2～5 mm。接下来根据透光混凝土砌块的排列做出基础底角，底角通常厚度为40 mm或70 mm。将与透光混凝土墙相接的建筑墙面的侧边整修平整垂直。透光混凝土砌块必须有恰当的支撑结构，须砌筑在金属框架中，应先将框架固定好。做好防水层及保护层，用垫木找平并控制好标高。不锈钢框可以依照造型需求决定要不要加装，若不使用不锈钢框，透光混凝土砌块的施工一定要镶崁入周围的墙面中。干挂施工的方法又可以具体的分为背栓安装法、框架安装法、铆钉安装法、粘接安装法。背栓安装法与干挂石材的安装方式类似：首先依次安装主龙骨和次龙骨，然后再将安装好挂件的透光混凝土挂板与次龙骨连接固定，每一块面板都需要至少4个挂件与次龙骨连接固定，挂件与面板之间的连接可以釆用膨胀螺栓或开槽。框架安装法一般不适用于室外景立面的安装，因为它是将金属框架通过地板和天花板进行固定。铆钉安装法需要选择较薄的透光混凝土挂板，通过螺丝钉直接固定，而且不同形式的螺丝钉，使其本身也能成为一种装饰元素(图9)。粘接安装法需要注意的是要使用无酸性的硅胶，以防损坏透光混凝土挂板里的水泥(图10)。

图9 铆钉安装法

图10 粘接安装法

5.2 景观铺装的应用技术方法

透光混凝土在景观路面的应用和普通地砖的铺设方式大致相似。第一步基层清理：在清理好的地面上，找到规矩和泛水，扫好水泥浆，再按地面标高留出水泥面砖厚度做灰饼，用1∶3干硬砂浆冲筋、刮平，厚度约为20 mm，刮平时砂浆要拍实、刮毛并浇水养护。第二步弹线预铺：在找平层上弹出定位十字中线，按设计图案预铺设花砖，砖缝顶预留2 mm，按预铺设的位置用墨线弹出水泥面砖四边边线，再在边线上画出每行砖的分界点。第三步浸水湿润：铺贴前，应先将面砖浸水2～3 h，再取出阴干后使用。第四步水泥面砖的铺贴工作，应在砂浆凝结前完成。铺贴时，要求面砖平整、镶嵌正确。施工间歇后继续铺贴前，应将已铺贴的花砖挤出的水泥混合砂浆予以清除。第五步铺砖石,地面粘接层的水泥混合砂浆，拍实搓平。水泥面砖背面要清扫干净，先刷出一层水泥石灰浆，随刷随铺，就位后用小木槌凿实。注意控制粘结层砂浆厚度，尽量减少敲击。在铺贴施工过程中，如出现非整砖时用石材切割机切割。最后，水泥面砖在铺贴1～2 d后，用1∶1稀水泥砂浆填缝。面层上溢出的水泥砂浆在凝结前予以清除，带缝隙内的水泥砂浆凝结后，再将面层清洗干净。完成24 h候浇水养护，完工3～4 d内不得上人踩踏。透光混凝土不同的是在找平层上面采用钢架支撑，下打 LED 柔光灯管。夜晚来临时点亮灯管，透过透光混凝土地砖反射到地面形成星光大道。

5.3 景观设施的应用技术方法

透光混凝土的应用在景观设施中，其加式方式主要以预制为主，在工厂利用模具预制景观小品的形式，再到现场按照要求进行安装和拼接。一体成型的透光混凝土景观用构件，让其在安装中更快捷。

6 结语

随着社会发展进程的加快，自然生态系统的被破坏使得当代的景观设计更注重的是生态效益。透光混凝土材料的应用俨然成为改变生态环境的方式之一。透光混凝土材料的应用使景观变得更具有创新性和多样性，增强了景观的视觉感和艺术性。透光混凝土这种材料在景观中有足够的优势，但是也存在着相应的问题。就像最初混凝土本身一样，经过科研的研发与实践，使其成为世界上最大宗的建筑材料之一。透光混凝土未来的道路也会像混凝土一样不断地进化和发展，使其自身的问题得到解决与完善。因为材料本身的优势，所以在未来这种环保性、生态性、艺术性、视觉性等特点都很突出的材料,一定会在景观中得到广泛的应用。透光混凝土无论是从生态功能的角度还是从视觉的美学的角度都得到了拓展与延伸。透光混凝土的造价昂贵与技术研究尚不成熟，并未在景观中得到全面的应用。因此，对于透光混凝土在景观中的应用状况与相应的技术研究尤为重要。