透光混凝土在景觀設計中的應用

盧 亞,余 玲

(云南師范大學,云南 昆明 650500)

1 定義

混凝土是目前世界上產量最多的人工材料，易塑、耐火、耐久、抗壓、經濟等特點使得混凝土成為市政規劃、景觀設計、建筑設計、室內裝飾各大領域使用頻率最高的材料。隨著資源消耗的加速，對環境保護意識的崛起，現代混凝土的研究開發不僅關注功能性更新優化，而且要求兼顧綠色環保的理念。加工和生產方式的改進及現代科技手段的創新，以此運營而生了清水混凝土、透水混凝土磚、泡沫混凝土、透光混凝土等新型建筑材料，在保證傳統混凝土基本性能的前提之下，還具備了裝飾、透水、隔音、改善采光等功能。

透光混凝土是在傳統混凝土中加入可導光的組分，起到傳輸光線的作用，打破了傳統混凝土給人的一貫印象：厚重沉悶、龐大單調；從而演變為多變通透、輕質活潑的心理感受(圖1)。透光混凝土是由一名匈牙利建筑師看到玻璃與水泥結合的一個藝術裝置受到啟發，在2002年首次將光纖拍埋到傳統混凝土中，發明了透光混凝土；2004年《中國建材報》刊登了“水泥亦透明”的相關內容；2005年這款創新材料獲得了德國紅點設計大獎；2012年上海世博會意大利館成功將透光混凝土運用于建筑設計中(圖2)，國內設計師開始注意到這種新型建筑材料。此后，輕盈活潑的透光混凝土結構常用于展覽館、藝術館等建筑中。更為重要的是，透光混凝土的特殊優勢是其他建筑材料不可比擬的。最大的優勢在于節能環保，采光的墻面可以根據建筑的自身需要調節透光率，減少建筑能源消耗；透光混凝土與傳統混凝土相比具有更高的壓力、耐磨耐高溫；多變的裝飾效果，與光藝術的結合具有很廣闊的發展空間。

2 分類以及配置方法

透光混凝土按照導光材料的不同可以分為光纖透光混凝土和樹脂透光混凝土。導光材料又可以分為有機光纖和無機光纖兩種組成成分，相對于無機光纖來說，有機光纖成本相對較低并且耐堿性較好，因此，在透光混凝土的配置中較常用的有機光纖。

圖1 透光混凝土

圖2 世博會意大利館

光纖混凝土的配置方法有“先植法”和“后植法”兩種。先植法是在硬質材料或半硬質材料設計圖案花紋，并按照圖案打孔，將光纖材料按照設計樣式預埋進輔助材料中，然后澆筑水泥材料，放入標準養護室溫度為(20±2)℃、濕度>95%中養護28 d，在進行切割打磨。后植法是把已經澆筑完成的混凝土作為硬質材料，在表面設計繪制圖案并穿孔，再將光纖排布到混凝土中，灌漿固定光纖，最后養護打磨。兩種配置方法各有千秋，先植法工序相對簡單，但是光纖的預埋位置可能會發生偏移；后植法能準確的預留光纖排布位置并保證穩定性，可是操作工序繁瑣。如何平衡配置工序與光纖排埋兩者之間的關系是光纖混凝土配置亟待解決的問題。

2008年意大利水泥集團利用新型樹脂材料作為透光組件制作出了樹脂透光混凝土。相對于光纖材料，樹脂具有抗堿性強、耐磨性好、不易脆且成本較低等優勢，但是樹脂材料化學性質不穩定的特點導致透光性不如光纖材料。實驗結論已表明，在波長380～780 nm 的可見光波長范圍內，光對光學纖維的透過率要比樹脂高 10% 左右(圖3)。

圖3 不同導光材料透光率

配置樹脂混凝土的方法有“預制法”和“后澆筑法”。“預制法”是指即是先將透光樹脂預制成型并切割成相應尺寸的樹脂板，按照設計要求預先固定在模具底部，然后澆筑水泥基材料，待其硬化后切割拋光制備得到樹脂透光混凝土; “后澆筑法”是指在預先澆筑好的水泥基材料半硬化狀態下按照設計進行打孔，然后將液態樹脂澆入孔中，待樹脂和混凝土基體一起硬化后進行切割或者拋光處理，最后得到樹脂透光混凝土。國內目前對于透光混凝土的研究任在初始階段，備制方法以及理論研究還需要進一步完善。

3 與景觀設計有關的特性

混凝土作為應用最廣泛的人工材料，與其本身的高強度、耐磨抗壓、取材便捷、價格低廉等特性密不可分。而透光混凝土除了擁有混凝土原有的特性之外，還具有透光、可塑、生態環保等特性。透光混凝土的特殊性能提升景觀設計的創新性表現，促進功能與美觀的創造性結合。

3.1 透光性

透光混凝土的出現打破了傳統混凝土厚重、沉悶的刻板印象，使透光混凝土在藝術視覺方面得到了拓展。在建筑表皮或是景觀設計中運用透光混凝土材質的物體在夜晚會成為一個自發光體，并且可以透過墻板看到室內人流走動的情形或是物品設施的線條，呈現一種獨特的視覺體驗。選擇不同的光纖顏色或是水泥顏色可以改變透光的色彩，豐富景觀的色彩配置；混凝土透出的人造光源與自然光源發生的折射、反射、透明等現象，充分體現光的藝術性；不同材質、肌理、色彩的選擇會呈現不同的透光度、透光形式，營造創新性藝術氛圍。

3.2 可塑性

現代設計的審美方向朝著不規則形體或者流線型體的藝術感追求，傳統混凝土的應用已經不能夠滿足設計師的需求。隨著3D打印技術的成熟，具有高流態性、堅固性的透光混凝土等其他新型材料也可以打印塑造出各種造型。透光混凝土的異型制造，借助模具或者 3D 打印進行制作，在工廠預制可以有效地控制尺度和造型，減少廢料產生，并對環境也起到一定的保護。

3.3 綠色性

透光混凝土運用到建筑中，能夠有效地增加室內的采光程度，從而減少能源消耗，符合綠色發展的要求。除此之外，透光混凝土與未來的 3D 打印相結合就會發揮出更大的優勢，3D 打印技術的應用，可以省去模具的使用，可以降低成本、減少資源消耗。

4 適用的景觀元素

4.1 景觀立面

立面是空間中垂直的界面，它在空間中是與人的視線接觸最多的面，所以立面設計對人們的視覺沖擊起到非常重要的作用，也直接影響整個空間的藝術效果。建筑在景觀設計中占有很重要的位置，建筑外立面的形式也是景觀環境的重要組成部分(圖4)，而景觀建筑又分為很多種類型，按照占地面積的大小簡單的劃分為兩類：占地面積較大的建筑一般為綜合服務型建筑，例如紀念館、美術館、書院等；占地面積較小的建筑一般為休憩、提供觀景視點的場所，例如亭、廊等。景墻在景觀中具有隔斷、導視、襯景、裝飾、保護等作用(圖4)。近年來，透光混凝土在景觀設計中的運用越來越常見。在自然日光和人造夜光的不同反射，可以營造豐富的景觀體驗。但是，相比之下，透光混凝土在夜晚呈現的效果會更明顯。在夜幕降臨時，透光混凝土就會從微微光線轉換到全部點亮的這一過程，使得景觀空間由一種情景轉換到另外一種空間氛圍中的過程，景觀空間變得更具有有生命力。

圖4 透光混凝土景墻

4.2 景觀鋪地

透光混凝土運用在地面中最常見的是地磚的形式。白天與普通的混凝土地磚沒有差別，而到了夜晚打開光源后，呈現出不同的裝飾效果，成為人們腳下亮麗的風景線。透過透光混凝土地磚反射到地面形成星光大道，透光混凝土地磚也可以用作地面邊線使用(圖5)。通過地面燈光的塑造，營造出不一樣氛圍。當夜幕全部黑下來，燈光就會變得更加明顯，讓路面變得更有活力和藝術感，不在單調和無趣。夜晚中透光混凝土的鋪裝還具有導視作用，行人按照地面的光亮部分行徑，既增添夜晚游園的趣味性同時具有功能性(圖6)。

4.3 景觀設施

透光混凝土以其獨特的裝飾性，在園林景觀設計中，越來越多的被應用。例如雕塑、座椅、指示牌、景

圖5 透光混凝土地面邊線

圖6 透光混凝土地面鋪裝

觀燈等。透光混凝土在景觀雕塑中的應用一般在紀念性景觀中使用的多，在金門戰役紀念碑案例中就有對其的使用。在景觀環境中透光混凝土制作的座椅不僅為人們提供休憩歇息使用，具有功能性的作用；而且，座椅在景觀中起到造景的作用，屬于美觀性的作用。指示牌作為景觀設計中與游客無聲溝通的媒介，運用透光混凝土在夜晚可以清晰看到標識牌變成一個發光體，也可以清晰看到標識牌上的字(圖7)。透光混凝土在景觀燈的應用，透光混凝土在景觀燈上做燈罩的外殼使用，混凝土的表皮不僅對燈具有保護性作用，其材料的結實性，也降低了維修成本，堅實的質感是室外景觀最需要的性質，美觀感和層次感是其它材料不可及的(圖8)。

圖7 透光混凝土指示牌

5 應用技術方法

5.1 景觀立面的應用技術方法

透光混凝土在立面施工中有堆砌的施工方法和干掛施工兩種方法。透光混凝土砌磚采用十字縫立磚砌法，施工前按照設計圖紙所示及施工現場實地測量尺寸。然后根據砌透光混凝土隔墻的面積和形狀，

圖8 透光混凝土小品

計算出透光混凝土砌塊的數量和排列次序，兩個透光混凝土砲塊對齊板縫的間隔為2～5 mm。接下來根據透光混凝土砌塊的排列做出基礎底角，底角通常厚度為40 mm或70 mm。將與透光混凝土墻相接的建筑墻面的側邊整修平整垂直。透光混凝土砌塊必須有恰當的支撐結構，須砌筑在金屬框架中，應先將框架固定好。做好防水層及保護層，用墊木找平并控制好標高。不銹鋼框可以依照造型需求決定要不要加裝，若不使用不銹鋼框，透光混凝土砌塊的施工一定要鑲崁入周圍的墻面中。干掛施工的方法又可以具體的分為背栓安裝法、框架安裝法、鉚釘安裝法、粘接安裝法。背栓安裝法與干掛石材的安裝方式類似：首先依次安裝主龍骨和次龍骨，然后再將安裝好掛件的透光混凝土掛板與次龍骨連接固定，每一塊面板都需要至少4個掛件與次龍骨連接固定，掛件與面板之間的連接可以釆用膨脹螺栓或開槽。框架安裝法一般不適用于室外景立面的安裝，因為它是將金屬框架通過地板和天花板進行固定。鉚釘安裝法需要選擇較薄的透光混凝土掛板，通過螺絲釘直接固定，而且不同形式的螺絲釘，使其本身也能成為一種裝飾元素(圖9)。粘接安裝法需要注意的是要使用無酸性的硅膠，以防損壞透光混凝土掛板里的水泥(圖10)。

圖9 鉚釘安裝法

圖10 粘接安裝法

5.2 景觀鋪裝的應用技術方法

透光混凝土在景觀路面的應用和普通地磚的鋪設方式大致相似。第一步基層清理：在清理好的地面上，找到規矩和泛水，掃好水泥漿，再按地面標高留出水泥面磚厚度做灰餅，用1∶3干硬砂漿沖筋、刮平，厚度約為20 mm，刮平時砂漿要拍實、刮毛并澆水養護。第二步彈線預鋪：在找平層上彈出定位十字中線，按設計圖案預鋪設花磚，磚縫頂預留2 mm，按預鋪設的位置用墨線彈出水泥面磚四邊邊線，再在邊線上畫出每行磚的分界點。第三步浸水濕潤：鋪貼前，應先將面磚浸水2～3 h，再取出陰干后使用。第四步水泥面磚的鋪貼工作，應在砂漿凝結前完成。鋪貼時，要求面磚平整、鑲嵌正確。施工間歇后繼續鋪貼前，應將已鋪貼的花磚擠出的水泥混合砂漿予以清除。第五步鋪磚石,地面粘接層的水泥混合砂漿，拍實搓平。水泥面磚背面要清掃干凈，先刷出一層水泥石灰漿，隨刷隨鋪，就位后用小木槌鑿實。注意控制粘結層砂漿厚度，盡量減少敲擊。在鋪貼施工過程中，如出現非整磚時用石材切割機切割。最后，水泥面磚在鋪貼1～2 d后，用1∶1稀水泥砂漿填縫。面層上溢出的水泥砂漿在凝結前予以清除，帶縫隙內的水泥砂漿凝結后，再將面層清洗干凈。完成24 h候澆水養護，完工3～4 d內不得上人踩踏。透光混凝土不同的是在找平層上面采用鋼架支撐，下打 LED 柔光燈管。夜晚來臨時點亮燈管，透過透光混凝土地磚反射到地面形成星光大道。

5.3 景觀設施的應用技術方法

透光混凝土的應用在景觀設施中，其加式方式主要以預制為主，在工廠利用模具預制景觀小品的形式，再到現場按照要求進行安裝和拼接。一體成型的透光混凝土景觀用構件，讓其在安裝中更快捷。

6 結語

隨著社會發展進程的加快，自然生態系統的被破壞使得當代的景觀設計更注重的是生態效益。透光混凝土材料的應用儼然成為改變生態環境的方式之一。透光混凝土材料的應用使景觀變得更具有創新性和多樣性，增強了景觀的視覺感和藝術性。透光混凝土這種材料在景觀中有足夠的優勢，但是也存在著相應的問題。就像最初混凝土本身一樣，經過科研的研發與實踐，使其成為世界上最大宗的建筑材料之一。透光混凝土未來的道路也會像混凝土一樣不斷地進化和發展，使其自身的問題得到解決與完善。因為材料本身的優勢，所以在未來這種環保性、生態性、藝術性、視覺性等特點都很突出的材料,一定會在景觀中得到廣泛的應用。透光混凝土無論是從生態功能的角度還是從視覺的美學的角度都得到了拓展與延伸。透光混凝土的造價昂貴與技術研究尚不成熟，并未在景觀中得到全面的應用。因此，對于透光混凝土在景觀中的應用狀況與相應的技術研究尤為重要。