Průsvitné kompozitní desky z vysokohodnotného betonu s optickými vlákny - technické řešení a analýza

Abstract

Průsvitný beton jako stavební materiál již existuje v mnoha podobách, ale jeho světelné vlastnosti a možnosti jeho využití pro zlepšení osvětlení vnitřních prostorů nebyly dosud podrobně prozkoumány. Tato práce se zaměřuje na osvětlení vnitřních prostorů a prostupu světla pomocí konstrukcí ze světlo-propustného betonu. Provedená experimentální měření jsou rozdělena do dvou modelových situací s využitím zmenšených modelů místností. První část práce se zaměřuje na osvětlení místnosti prostřednictvím prostupu denního světla skrze stropní konstrukci ze světlo-propustného betonu. Druhá část práce zkoumá přenos světelné informace z umělého zdroje světla z jedné místnosti do druhé přes nenosnou dělící konstrukci složenou z unifikovaných desek ze světlo-propustného betonu. Pro experimenty bylo vytvořeno několik modelů a vzorků pro porovnání. Prvním krokem experimentu bylo vytvoření desek ze světlo-propustného betonu. Ačkoli existuje mnoho možností, jak takovou desku vyrobit, nejlepší variantou je použití vysokohodnotného betonu s výztuží ze skleněných vláken, která zlepšují vlastnosti přenosu zatížení, a plastových optických vláken pro přenos světla. Přidáním optických vláken můžeme dosáhnout přenosu světla mezi libovolnými dvěma prostory. Pro obě části experimentů jsme použili zmenšené modely místností. Desky o rozměrech 250x250x20 mm a 250x250x30 mm byly použity ve třech variantách: betonové desky s optickými vlákny, betonové desky se vzduchovými otvory a plné desky. V rámci experimentu byla měřena a porovnávána úroveň osvětlení v několika bodech modelu při průchodu každou ze tří různých desek. Na základě výsledků těchto experimentů byl učiněn závěr, že úroveň osvětlení interiéru jakéhokoli prostoru lze zlepšit použitím betonu propouštějícího světlo, zejména těch, které nemají přístup k přirozenému světlu. V rámci experimentu byly rovněž posouzeny pevnostní vlastnosti desek ve vztahu k jejich zamýšlenému použití a porovnány s vlastnostmi kamenných desek standardně používaných jako obklad.

Light transmitting concrete as a building material already exists in many forms, but its light properties and the possibilities of using it to improve the lighting of interior spaces, have not been investigated in detail yet. This work focused on the illumination of interior spaces using constructions made of light-transmitting concrete, which will allow light to pass between individual spaces. The experimental measurements carried out are divided into two typical situations using reduced room models. The first part of the work measured the light parameters of the room through the penetration of daylight through the ceiling from light-transmitting concrete. The second part of the work investigated the transmission of artificial light from one room to another through a non-load-bearing dividing structure composed of unified slabs of light-transmitting concrete. For the experiments, several models and samples were created for comparison. The first step of the experiment was to create slabs of light-transmitting concrete. While there are many options to produce such a slab, the best option is to use high-performance concrete with glass fibers reinforcement, which improve the load transfer properties, and plastic optical fibers for light transmission. By adding optical fibers, we can achieve the transmission of light between any two spaces. For both parts of the experiments, we used reduced scale models of rooms. Slabs with dimensions of 250x250x20 mm and 250x250x30 mm were used in three versions: concrete slabs with optical fibers, concrete slabs with air holes and solid slabs. The experiment measured and compared the level of illumination at several points in the model as it passed through each of the three different slabs. Based on the results of these experiments it was concluded that the interior level of illumination of any space can be improved by using light-transmitting concrete, especially those without access to natural light. The experiment also assessed the strength properties of the slabs in relation to their intended use and compared them with the properties of stone slabs used as cladding.