在2010年的上海世博會(huì)上，意大利館半透明的建筑頗為引人注目。這種“透明”的效果源于意大利水泥集團(tuán)開發(fā)的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，一種結(jié)合允許光線透過的特殊樹脂的新型干拌混凝土產(chǎn)品——“透明水泥”。采用這種水泥建成的建筑物，整面墻就像個(gè)巨大的窗戶，陽光能穿透墻體射進(jìn)室內(nèi)。
也許在不久的將來，人們享受日光浴多了一個(gè)選擇——在自己家的床上。
半透明的意大利館
不少到世博會(huì)參觀過意大利館的游客們對(duì)這座奇妙的建筑都記憶猶新：進(jìn)入這座夢(mèng)幻般的建筑，今天和明天的感受也許完全不同。因?yàn)檎桂^的外觀采用了“透明水泥”，因此光線在這里不再是陽光明媚或者陰云密布的單一模式，從一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域，不同質(zhì)地的“透明水泥”感受著不同的室外溫度，做出不同的反應(yīng)。在透光的房子里，太陽光透過墻壁照進(jìn)室內(nèi)，房間墻壁看上去像一個(gè)巨大的半透明玻璃，你會(huì)與從空中灑下的自然光相遇，仿佛置身于大自然中。
透光環(huán)保節(jié)能
之前，建筑物中與室內(nèi)外連接的通透性主要靠玻璃來實(shí)現(xiàn)，但玻璃外墻存在著一些局限，例如光污染、能量消耗較大等問題。而將玻璃與水泥相結(jié)合的“透明水泥”則很好地解決了這些問題，人們既可實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)溫暖自在，又可享受自在陽光，并且大大降低了電能的消耗。
這種“透明水泥”被命名為“i.light”，乍一看“透明水泥”和正常水泥的外觀，二者沒有什么不同?？墒墙嚯x觀察就能發(fā)現(xiàn)“透明水泥”中分布著無數(shù)寬度為2~3毫米的小孔，這種小孔具有特定的結(jié)構(gòu)，可在不破壞建筑物結(jié)構(gòu)整體性的前提下，可使光線滲透進(jìn)來，減少室內(nèi)燈光使用量，從而節(jié)省能源。
世博會(huì)上的意大利館是目前唯一一座運(yùn)用透明水泥建造的建筑物，使用這種材料的建筑物，白天室內(nèi)不用開燈。目前，意大利水泥集團(tuán)正在與米蘭理工大學(xué)合作確定正確評(píng)估能源節(jié)約的定量標(biāo)準(zhǔn)，以證明“透明水泥”能夠節(jié)約多少電力。
可營(yíng)造光影夢(mèng)幻
根據(jù)意大利水泥集團(tuán)的官網(wǎng)資料顯示，意大利館高18米，大約40%的墻面使用了“透明水泥”，共用了3774塊混凝土預(yù)制件，每塊混凝土預(yù)制件的尺寸為100cm×50cm×5cm，25公斤重。每個(gè)透明水泥板上大約保持20%的透明性，半透明水泥板的透明性為10%。光線透過不同玻璃質(zhì)地的透明混凝土照射進(jìn)來，使得場(chǎng)館在一天內(nèi)可連續(xù)不斷地變換出不同光影效果，營(yíng)造出夢(mèng)幻的色彩效果，利用各種成分的比例變化還能達(dá)到不同透明度的漸變。同時(shí)，展館內(nèi)外的人們也可以透過“透明水泥”互相看見，了解室內(nèi)外情況。
白天陽光可以透過墻面進(jìn)入室內(nèi)，可以少開電燈，節(jié)約能源；而到了晚上，場(chǎng)館內(nèi)部燈光穿越到場(chǎng)館外的街道，折射出正在涌入場(chǎng)館內(nèi)的人們的身影，形成夢(mèng)幻的效果。
透光密碼：
水泥+樹脂
“透明水泥”最早是由匈牙利建筑師阿隆·羅索尼奇發(fā)明，當(dāng)時(shí)的“透明水泥”的原理是把光導(dǎo)玻璃纖維混入混凝土中。瑞典曾使用這種透明混凝土薄片磚制作人行道，白天它看起來跟普通人行道地磚沒區(qū)別，但晚上它會(huì)被埋設(shè)在下面的燈照亮。而一種特殊的化學(xué)添加劑也使得“透明水泥”跟傳統(tǒng)水泥一樣堅(jiān)固。有建筑師認(rèn)為，如果樓宇發(fā)生緊急情況以及斷電時(shí)，透明墻可成為逃生的指示處。
不過研究人員認(rèn)為把光纖加入混凝土中的方式?jīng)]有使用特殊樹脂效果好，意大利水泥集團(tuán)實(shí)驗(yàn)室于2008年開始實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種特殊的聚合物，并通過特殊技術(shù)將其融合到產(chǎn)品中，研制出一種更有效的“透明水泥”，克服了原產(chǎn)品很難在工業(yè)上應(yīng)用的問題。
意大利水泥集團(tuán)的創(chuàng)意總監(jiān)恩里克·伯爾嘉勒羅在接受媒體采訪時(shí)說：“用特殊樹脂生產(chǎn)的‘透明水泥’更便宜，并且樹脂具有比光導(dǎo)纖維更廣的視角，‘捕捉’光的能力更強(qiáng)?！?nbsp;同時(shí)他還指出，“使用‘透明水泥’具有大量使用玻璃外墻的建筑物所無法確保的強(qiáng)度。采用這種樹脂‘透明水泥’來制造混凝土預(yù)制件，建造工程本身也很容易進(jìn)行，比使用光導(dǎo)纖維的‘透明水泥’在建設(shè)和實(shí)用階段更不易碎，強(qiáng)度更高?！?
水泥也可“大變臉”
“目前在我國(guó)的建筑工程中還沒有使用過這種‘透明水泥’。”中交四航局第二工程有限公司中心試驗(yàn)室總工程師劉文利在接受記者采訪時(shí)表示，日常建造所使用的傳統(tǒng)水泥的基本成分主要是水泥加上沙、石和水，但在實(shí)際使用中，可額外加一些特殊材料來改變傳統(tǒng)水泥的一些特征：比如加入一些粉煤灰，可降低水泥用量，節(jié)約成本；加入硅灰或者礦粉，可以增加混凝土的耐久性；加入聚丙烯纖維，可以減少混凝土表面龜裂……
“意大利水泥集團(tuán)發(fā)明的‘透明水泥’是在水泥中添加了樹脂，雖然具體他們?nèi)绾谓Y(jié)合的，我們目前還無法得知，但是目前在某些特殊的建筑工程中，我們也會(huì)在水泥中混加樹脂，將樹脂替代水來攪拌?！眲⑽睦f，“樹脂的強(qiáng)度很高，但也很脆，容易一下子裂開，但如果能保證在其強(qiáng)度范圍內(nèi)就沒有問題?！?
流程猜想：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵
由于開發(fā)出“透明水泥”的意大利水泥集團(tuán)沒有公布材料的詳情，因此我們只知道“透明水泥”中的透明部分是一種新型材料，類似于玻璃，但玻璃是無法與水泥結(jié)合的，而這種透明體能夠很好地和水泥結(jié)合在一起，并能相互作用，提高抗折度和抗壓度，還能根據(jù)加入透明體的多少控制水泥板的透光度。
中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)青年委員會(huì)理事、中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院副教授張藝告訴記者，“透明水泥”主要是由不透光的水泥和透光的樹脂這兩種材料組成，其中不透光的部分主要是由水泥、沙子、合成纖維和鋼筋混合而成，而透光的樹脂則有可能是像有機(jī)玻璃一樣具有良好光學(xué)性能的材料?！巴该魉唷钡闹谱髁鞒逃锌赡苁窍戎圃旌靡粋€(gè)帶孔的模板，然后將水泥基材澆筑進(jìn)去，最后才在預(yù)留的孔位上灌注光學(xué)樹脂，經(jīng)過一定的化學(xué)反應(yīng)，形成了水泥與樹脂相結(jié)合的“透明水泥”?！斑@種特殊水泥板的技術(shù)關(guān)鍵應(yīng)該在于光學(xué)材料的選擇以及水泥板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如孔的大小比例、疏密程度等?！睆埶嚪治龅馈?
據(jù)張藝介紹，有機(jī)玻璃比普通玻璃的強(qiáng)度要大很多，在日常生活中，不少窗戶、茶幾、飯桌都會(huì)運(yùn)用到有機(jī)玻璃；有機(jī)玻璃的透光率也比普通玻璃的高，有機(jī)玻璃的透光度達(dá)到92%，而普通玻璃的透光度則是80%左右。此外，有機(jī)玻璃能透過73%的紫外線，而普通玻璃的紫外線透過率則非常低。
“我們可以把一面用‘透明水泥’建造的墻形象地看成是墻上安裝了無數(shù)微型窗戶，其光學(xué)性能非常好。與之前使用光纖所制備的‘透明水泥’相比，這種‘透明水泥’結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的透光性更強(qiáng)，而且應(yīng)用更加靈活，可以根據(jù)孔的大小或多少來控制其透光性。根據(jù)意大利水泥集團(tuán)的官方網(wǎng)站資料顯示，他們可以把透明水泥的透光性控制在10%~30%，只要其強(qiáng)度能滿足建筑要求就可以了。這種墻體一般采用鋼結(jié)構(gòu)框架，‘透明水泥’則安裝在框架內(nèi)部的空間。”張藝形象地描述道。
未來可廣泛應(yīng)用
記者瀏覽意大利水泥集團(tuán)的官網(wǎng)資料，發(fā)現(xiàn)這種透明混凝土的物理和化學(xué)特性都跟水泥差不多，主要特點(diǎn)有：透光度佳、隔熱性佳、無機(jī)材質(zhì)、綠色環(huán)保、經(jīng)久耐蝕、施工迅速、顏色多樣。作為展館的裝飾，它產(chǎn)生的是像玻璃幕墻那樣的作用，但并不承重。上海世博會(huì)是“透明水泥”第一次被使用，建筑多樣、功能集成將成為這種材料未來應(yīng)用的方向。
對(duì)于“透明水泥”這種新型材料在未來的應(yīng)用，張藝副教授也比較看好：“透明水泥具備如此高透明度源自于一種特殊的樹脂與水泥的混合，大量的、顏色各異的樹脂組合在一起可折射五彩斑斕的燈光，進(jìn)一步加大了室內(nèi)自然光照明的效果，有很好的視覺感覺?！?nbsp;據(jù)介紹，這種透明混凝土還可以進(jìn)一步優(yōu)化，比如將透明體制成不同的顏色；在透明體內(nèi)加上LED燈等等，適用于展館、娛樂場(chǎng)所、仿古建筑，甚至家具臺(tái)面等等。
也許在不久的將來，人們享受日光浴多了一個(gè)選擇——在自己家的床上。
半透明的意大利館
不少到世博會(huì)參觀過意大利館的游客們對(duì)這座奇妙的建筑都記憶猶新：進(jìn)入這座夢(mèng)幻般的建筑，今天和明天的感受也許完全不同。因?yàn)檎桂^的外觀采用了“透明水泥”，因此光線在這里不再是陽光明媚或者陰云密布的單一模式，從一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域，不同質(zhì)地的“透明水泥”感受著不同的室外溫度，做出不同的反應(yīng)。在透光的房子里，太陽光透過墻壁照進(jìn)室內(nèi)，房間墻壁看上去像一個(gè)巨大的半透明玻璃，你會(huì)與從空中灑下的自然光相遇，仿佛置身于大自然中。
透光環(huán)保節(jié)能
之前，建筑物中與室內(nèi)外連接的通透性主要靠玻璃來實(shí)現(xiàn)，但玻璃外墻存在著一些局限，例如光污染、能量消耗較大等問題。而將玻璃與水泥相結(jié)合的“透明水泥”則很好地解決了這些問題，人們既可實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)溫暖自在，又可享受自在陽光，并且大大降低了電能的消耗。
這種“透明水泥”被命名為“i.light”，乍一看“透明水泥”和正常水泥的外觀，二者沒有什么不同?？墒墙嚯x觀察就能發(fā)現(xiàn)“透明水泥”中分布著無數(shù)寬度為2~3毫米的小孔，這種小孔具有特定的結(jié)構(gòu)，可在不破壞建筑物結(jié)構(gòu)整體性的前提下，可使光線滲透進(jìn)來，減少室內(nèi)燈光使用量，從而節(jié)省能源。
世博會(huì)上的意大利館是目前唯一一座運(yùn)用透明水泥建造的建筑物，使用這種材料的建筑物，白天室內(nèi)不用開燈。目前，意大利水泥集團(tuán)正在與米蘭理工大學(xué)合作確定正確評(píng)估能源節(jié)約的定量標(biāo)準(zhǔn)，以證明“透明水泥”能夠節(jié)約多少電力。
可營(yíng)造光影夢(mèng)幻
根據(jù)意大利水泥集團(tuán)的官網(wǎng)資料顯示，意大利館高18米，大約40%的墻面使用了“透明水泥”，共用了3774塊混凝土預(yù)制件，每塊混凝土預(yù)制件的尺寸為100cm×50cm×5cm，25公斤重。每個(gè)透明水泥板上大約保持20%的透明性，半透明水泥板的透明性為10%。光線透過不同玻璃質(zhì)地的透明混凝土照射進(jìn)來，使得場(chǎng)館在一天內(nèi)可連續(xù)不斷地變換出不同光影效果，營(yíng)造出夢(mèng)幻的色彩效果，利用各種成分的比例變化還能達(dá)到不同透明度的漸變。同時(shí)，展館內(nèi)外的人們也可以透過“透明水泥”互相看見，了解室內(nèi)外情況。
白天陽光可以透過墻面進(jìn)入室內(nèi)，可以少開電燈，節(jié)約能源；而到了晚上，場(chǎng)館內(nèi)部燈光穿越到場(chǎng)館外的街道，折射出正在涌入場(chǎng)館內(nèi)的人們的身影，形成夢(mèng)幻的效果。
透光密碼：
水泥+樹脂
“透明水泥”最早是由匈牙利建筑師阿隆·羅索尼奇發(fā)明，當(dāng)時(shí)的“透明水泥”的原理是把光導(dǎo)玻璃纖維混入混凝土中。瑞典曾使用這種透明混凝土薄片磚制作人行道，白天它看起來跟普通人行道地磚沒區(qū)別，但晚上它會(huì)被埋設(shè)在下面的燈照亮。而一種特殊的化學(xué)添加劑也使得“透明水泥”跟傳統(tǒng)水泥一樣堅(jiān)固。有建筑師認(rèn)為，如果樓宇發(fā)生緊急情況以及斷電時(shí)，透明墻可成為逃生的指示處。
不過研究人員認(rèn)為把光纖加入混凝土中的方式?jīng)]有使用特殊樹脂效果好，意大利水泥集團(tuán)實(shí)驗(yàn)室于2008年開始實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種特殊的聚合物，并通過特殊技術(shù)將其融合到產(chǎn)品中，研制出一種更有效的“透明水泥”，克服了原產(chǎn)品很難在工業(yè)上應(yīng)用的問題。
意大利水泥集團(tuán)的創(chuàng)意總監(jiān)恩里克·伯爾嘉勒羅在接受媒體采訪時(shí)說：“用特殊樹脂生產(chǎn)的‘透明水泥’更便宜，并且樹脂具有比光導(dǎo)纖維更廣的視角，‘捕捉’光的能力更強(qiáng)?！?nbsp;同時(shí)他還指出，“使用‘透明水泥’具有大量使用玻璃外墻的建筑物所無法確保的強(qiáng)度。采用這種樹脂‘透明水泥’來制造混凝土預(yù)制件，建造工程本身也很容易進(jìn)行，比使用光導(dǎo)纖維的‘透明水泥’在建設(shè)和實(shí)用階段更不易碎，強(qiáng)度更高?！?
水泥也可“大變臉”
“目前在我國(guó)的建筑工程中還沒有使用過這種‘透明水泥’。”中交四航局第二工程有限公司中心試驗(yàn)室總工程師劉文利在接受記者采訪時(shí)表示，日常建造所使用的傳統(tǒng)水泥的基本成分主要是水泥加上沙、石和水，但在實(shí)際使用中，可額外加一些特殊材料來改變傳統(tǒng)水泥的一些特征：比如加入一些粉煤灰，可降低水泥用量，節(jié)約成本；加入硅灰或者礦粉，可以增加混凝土的耐久性；加入聚丙烯纖維，可以減少混凝土表面龜裂……
“意大利水泥集團(tuán)發(fā)明的‘透明水泥’是在水泥中添加了樹脂，雖然具體他們?nèi)绾谓Y(jié)合的，我們目前還無法得知，但是目前在某些特殊的建筑工程中，我們也會(huì)在水泥中混加樹脂，將樹脂替代水來攪拌?！眲⑽睦f，“樹脂的強(qiáng)度很高，但也很脆，容易一下子裂開，但如果能保證在其強(qiáng)度范圍內(nèi)就沒有問題?！?
流程猜想：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵
由于開發(fā)出“透明水泥”的意大利水泥集團(tuán)沒有公布材料的詳情，因此我們只知道“透明水泥”中的透明部分是一種新型材料，類似于玻璃，但玻璃是無法與水泥結(jié)合的，而這種透明體能夠很好地和水泥結(jié)合在一起，并能相互作用，提高抗折度和抗壓度，還能根據(jù)加入透明體的多少控制水泥板的透光度。
中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)青年委員會(huì)理事、中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院副教授張藝告訴記者，“透明水泥”主要是由不透光的水泥和透光的樹脂這兩種材料組成，其中不透光的部分主要是由水泥、沙子、合成纖維和鋼筋混合而成，而透光的樹脂則有可能是像有機(jī)玻璃一樣具有良好光學(xué)性能的材料?！巴该魉唷钡闹谱髁鞒逃锌赡苁窍戎圃旌靡粋€(gè)帶孔的模板，然后將水泥基材澆筑進(jìn)去，最后才在預(yù)留的孔位上灌注光學(xué)樹脂，經(jīng)過一定的化學(xué)反應(yīng)，形成了水泥與樹脂相結(jié)合的“透明水泥”?！斑@種特殊水泥板的技術(shù)關(guān)鍵應(yīng)該在于光學(xué)材料的選擇以及水泥板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如孔的大小比例、疏密程度等?！睆埶嚪治龅馈?
據(jù)張藝介紹，有機(jī)玻璃比普通玻璃的強(qiáng)度要大很多，在日常生活中，不少窗戶、茶幾、飯桌都會(huì)運(yùn)用到有機(jī)玻璃；有機(jī)玻璃的透光率也比普通玻璃的高，有機(jī)玻璃的透光度達(dá)到92%，而普通玻璃的透光度則是80%左右。此外，有機(jī)玻璃能透過73%的紫外線，而普通玻璃的紫外線透過率則非常低。
“我們可以把一面用‘透明水泥’建造的墻形象地看成是墻上安裝了無數(shù)微型窗戶，其光學(xué)性能非常好。與之前使用光纖所制備的‘透明水泥’相比，這種‘透明水泥’結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的透光性更強(qiáng)，而且應(yīng)用更加靈活，可以根據(jù)孔的大小或多少來控制其透光性。根據(jù)意大利水泥集團(tuán)的官方網(wǎng)站資料顯示，他們可以把透明水泥的透光性控制在10%~30%，只要其強(qiáng)度能滿足建筑要求就可以了。這種墻體一般采用鋼結(jié)構(gòu)框架，‘透明水泥’則安裝在框架內(nèi)部的空間。”張藝形象地描述道。
未來可廣泛應(yīng)用
記者瀏覽意大利水泥集團(tuán)的官網(wǎng)資料，發(fā)現(xiàn)這種透明混凝土的物理和化學(xué)特性都跟水泥差不多，主要特點(diǎn)有：透光度佳、隔熱性佳、無機(jī)材質(zhì)、綠色環(huán)保、經(jīng)久耐蝕、施工迅速、顏色多樣。作為展館的裝飾，它產(chǎn)生的是像玻璃幕墻那樣的作用，但并不承重。上海世博會(huì)是“透明水泥”第一次被使用，建筑多樣、功能集成將成為這種材料未來應(yīng)用的方向。
對(duì)于“透明水泥”這種新型材料在未來的應(yīng)用，張藝副教授也比較看好：“透明水泥具備如此高透明度源自于一種特殊的樹脂與水泥的混合，大量的、顏色各異的樹脂組合在一起可折射五彩斑斕的燈光，進(jìn)一步加大了室內(nèi)自然光照明的效果，有很好的視覺感覺?！?nbsp;據(jù)介紹，這種透明混凝土還可以進(jìn)一步優(yōu)化，比如將透明體制成不同的顏色；在透明體內(nèi)加上LED燈等等，適用于展館、娛樂場(chǎng)所、仿古建筑，甚至家具臺(tái)面等等。
