專利名稱：涮集料混凝土的制作方法
涮集料混凝土的發(fā)明涉及土木建筑領(lǐng)域用途廣泛的水泥混凝土工藝改革。它能使現(xiàn)行水泥混凝土工藝存在的技術(shù)質(zhì)量缺陷得到根本性的改善，從而生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)混凝土。
現(xiàn)行通用的混凝土生產(chǎn)工藝的不足，主要是難以保證新拌混凝土的均勻性，因此就沒有硬化后混凝土質(zhì)量均勻的保證，同時(shí)它在施工中不可避免地存在離析、泌水、分層等缺陷。這種混凝土自身結(jié)構(gòu)的缺陷，往往是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)工程施工中產(chǎn)生蜂窩、麻面、孔洞、漏筋、爛根、強(qiáng)度不均勻等質(zhì)量通病的客觀因素。而存在這種質(zhì)量通病的工程結(jié)構(gòu)在使用中發(fā)生設(shè)計(jì)允許的荷載迭加條件時(shí)(如在地震中)是產(chǎn)生結(jié)構(gòu)開裂、破損乃至倒塌的主要原因之一，這就是社會(huì)上人們普遍擔(dān)心的房屋安全隱患。
多年來建筑施工技術(shù)界一直尋求解決上述混凝土質(zhì)量缺陷的途徑。例如從混凝土的原料組成上，從拌合時(shí)的投料程序上，雖取得某些效果，但對(duì)混凝土的質(zhì)量不均問題沒有解決，例如日本的“水泥裹沙混凝土”?；蛘呓鉀Q途徑對(duì)路，但因工藝繁瑣而不為施工企業(yè)接受，至今難以在實(shí)踐中得到驗(yàn)證，如十幾年前國(guó)內(nèi)傳出的“造殼混凝土”。
本發(fā)明人在從事混凝土工程實(shí)踐二十年后，深感解決混凝土均質(zhì)問題的重要性，曾在文革中主動(dòng)到基層當(dāng)混凝土工三年，在取得大量實(shí)踐資料及擬定改革方案后，由于企業(yè)人際關(guān)系、環(huán)境條件的復(fù)雜性，直到1979年冬天才得到試用“涮集料混凝土”的機(jī)會(huì)，雖取得理想的效果，但仍涉及領(lǐng)導(dǎo)決策失誤。本人還在為此受到迫害三年之久，至今才取得公開發(fā)表的條件。發(fā)明方案要解決的主要技術(shù)問題是提高混凝土的均質(zhì)性，從而在工程結(jié)構(gòu)上消除因混凝土質(zhì)量不均勻性留在構(gòu)件中的強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求是薄弱點(diǎn)，即結(jié)構(gòu)安全隱患。同時(shí)在施工操作上消除現(xiàn)有工藝存在的離析、泌水、分層，現(xiàn)象帶來的混凝土質(zhì)量通病。
發(fā)明人的大量實(shí)踐觀察及相應(yīng)的理論研究認(rèn)為，現(xiàn)行工藝生產(chǎn)的混凝土，由于粗、細(xì)集料與水泥漿的界面接觸不均勻、不緊密、在粘結(jié)界面上沒有形成均勻的粘附力，使集料的重力沉降作用未被界面粘附力限制，同時(shí)現(xiàn)行工藝不能保證水泥在拌合中充分分散存在水泥團(tuán)?，F(xiàn)象，而影響了水泥漿內(nèi)聚力的發(fā)揮，這就是產(chǎn)生新拌混凝土質(zhì)量不均勻并發(fā)生離析、泌水、分層缺陷，從而造成硬化后混凝土質(zhì)量不均的根本原因。涮集料混凝土工藝，首要的是要造成水泥漿與集料界面有一個(gè)均勻而緊密的接觸層，這個(gè)接觸層的結(jié)構(gòu)決定著粘附力的大小。在以水泥漿作為粘附劑的混凝土中，其粘附力的大小首先決定于集料的表面清潔與濕潤(rùn)程度，因?yàn)榧铣浞譂駶?rùn)本身就說明水分子與集料表面已經(jīng)產(chǎn)生了范德華力，即粘附效應(yīng)。這種具有吸附效應(yīng)的集料再接觸水泥時(shí)，能夠促使水泥分子全面而均勻地粘附在集料表面，成為一個(gè)結(jié)構(gòu)均勻而密實(shí)的接觸層，從而形成大而均勻的粘附力，同時(shí)這種工藝基本消除了水泥團(tuán)?，F(xiàn)象，水泥分子的充分分散與均勻水化，自然提高了水泥漿體良好的內(nèi)聚力。這種新工藝制成的混凝土有了水泥漿體良好的內(nèi)聚力、水泥漿與集料的接觸界面層有了均勻而較強(qiáng)的粘附力，就會(huì)完全消除混凝土的離析、泌水、分層等不良現(xiàn)象，呈現(xiàn)出良好的質(zhì)量均勻性。
根據(jù)上述研究，我設(shè)計(jì)并發(fā)明了“涮集料混凝土”。
一、涮集料混凝土的技術(shù)方案1、混凝土的配合比設(shè)計(jì)、攪拌機(jī)具、計(jì)量機(jī)具、原材料質(zhì)量，要嚴(yán)格按照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范要求準(zhǔn)備好；并按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的上限嚴(yán)格控制。
2、拌和混凝土?xí)r的投料順序及拌合要求(1)在攪拌機(jī)中先加入100％的拌合用水；(2)投入粗、細(xì)集料在水中拌合、涮洗一分鐘；(3)投入水泥及1號(hào)添加劑<注>拌合一至一分半鐘，達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，即為合格制成品，開始出罐。
注1號(hào)添加劑為根據(jù)混凝土用戶的特殊性能要求，在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，從以下三種中選用一種，即①鋁粉水泥用量的0.4‰；②優(yōu)質(zhì)粉煤灰水泥用量的5～8％；③硅粉水泥用量的2～3％。
3、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要點(diǎn)(1)集料在水中拌合涮洗一分鐘，達(dá)到目測(cè)細(xì)集料無砂團(tuán)，完全分散；粗集料顆粒充分濕潤(rùn)、無表面半干燥顆粒；(2)投入水泥后拌合至目測(cè)集料，特別是粗集料顆粒四周滿布砂漿、且粗集料均勻分布在砂漿中，無顆粒堆聚現(xiàn)象，整體拌合物呈粘稠均勻態(tài)；(3)拌合好的混凝土出罐時(shí)，從開始、中間至傾倒最后，始終呈均勻粘稠、而無分離不均態(tài)；如以坍落度檢測(cè)時(shí)，則最初、中間、最后三次取樣，其坍落度值基本一致。如產(chǎn)生≤3mm的誤差，當(dāng)屬于人工操作之誤。
二、涮集料混凝土與現(xiàn)行工藝拌合混凝土的對(duì)比1、技術(shù)質(zhì)量對(duì)比(1)優(yōu)質(zhì)混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是“良好的工作性、足夠的內(nèi)聚力、全部質(zhì)量達(dá)到合理的均勻性”。現(xiàn)行工藝拌合的混凝土存在質(zhì)量均勻性差，致使它在運(yùn)輸、澆筑中出現(xiàn)離析、泌水、分層等現(xiàn)象，是造成施工中的質(zhì)量通病及硬化后在工程結(jié)構(gòu)中留有隱患的根本原因?！颁碳匣炷痢蓖耆_(dá)到了優(yōu)質(zhì)混凝土的標(biāo)準(zhǔn)，而操作工藝并不復(fù)雜。新拌混凝土達(dá)到優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程達(dá)到設(shè)計(jì)要求的技術(shù)基礎(chǔ)。
(2)采用現(xiàn)行工藝混凝土造成的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程，在投入生產(chǎn)或使用一段時(shí)間后，在承受各項(xiàng)設(shè)計(jì)荷載條件下，由于其混凝土質(zhì)量不均勻，存在薄弱環(huán)節(jié)，以及鋼筋質(zhì)量或施工技術(shù)不高，產(chǎn)生不應(yīng)有的內(nèi)應(yīng)力；再有地基的不均勻沉陷、環(huán)境條件侵蝕等原因，大多數(shù)工程結(jié)構(gòu)發(fā)生裂紋或裂紋增多、擴(kuò)大的現(xiàn)象，給工程結(jié)構(gòu)工作壽命帶來不利影響或加大工程維修費(fèi)用等是不可避免的。采用“涮集料混凝土”建成的工程中以冶金部邯邢礦山局符山選礦廠為例，這座現(xiàn)澆鋼筋混凝土多層結(jié)構(gòu)的重工業(yè)廠房，在滿負(fù)荷濕作業(yè)條件下工作二十年，經(jīng)多次檢查從未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂紋現(xiàn)象。由此可見“涮集料混凝土”能提高混凝土的耐久性及工程結(jié)構(gòu)的安全可靠性。
2、經(jīng)濟(jì)效果對(duì)比(1)現(xiàn)行工藝混凝土的質(zhì)量缺陷是造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程施工中產(chǎn)生質(zhì)量通病的重要原因，由于混凝土質(zhì)量不均造成的返工、修補(bǔ)、加固等既增大施工成本，還易留隱患，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，一般會(huì)因此超預(yù)算10％或更多。涮集料混凝土則可以完全消除質(zhì)量通病，而新拌混凝土質(zhì)量?jī)?yōu)良是混凝土硬化后工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量?jī)?yōu)良的基本條件，而節(jié)約返工修理費(fèi)是輕而易舉的。
(2)在相同原材料、配合比設(shè)計(jì)等條件下，涮集料混凝土比現(xiàn)行工藝混凝土的抗壓強(qiáng)度可提高15～20％，僅此一項(xiàng)就可以節(jié)約水泥15％以上。
(3)在利用涮集料混凝土的工程實(shí)例中，最突出的是原冶金工業(yè)部邯邢冶金礦山管理局符山選礦廠工程。當(dāng)局領(lǐng)導(dǎo)決定用了沒干過大工程的農(nóng)村建筑隊(duì)，礦領(lǐng)導(dǎo)又不懂建筑誤指導(dǎo)，在工程進(jìn)入大量混凝土澆筑時(shí)才要我去指導(dǎo)，這時(shí)我采用了“涮集料混凝土”新工藝。由于施工隊(duì)技術(shù)太低，在澆筑約1500立方米混凝土拆模后出現(xiàn)了嚴(yán)重的蜂窩、孔洞、漏筋、缺肉等外觀質(zhì)量問題。為鑒定該混凝土的實(shí)際強(qiáng)度，請(qǐng)中國(guó)建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)研究所進(jìn)行鑒定，結(jié)論為“這是一起前所未見過的質(zhì)量事故，由于振搗不良或漏振，混凝土呈疏松或嚴(yán)重疏松狀態(tài)”，至于實(shí)際抗壓強(qiáng)度的定量檢測(cè)，因國(guó)內(nèi)尚未解決要回院做模擬試驗(yàn)，一年后答復(fù)。這是一項(xiàng)部定重點(diǎn)工程，局黨委又將我推為質(zhì)量處理領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)。后來經(jīng)過鉆取巖芯制成圓柱形試塊兒，抗壓試驗(yàn)證實(shí)，即使是疏松或嚴(yán)重疏松的混凝土全達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。如果不是采用涮集料混凝土新工藝，而用現(xiàn)行傳統(tǒng)工藝，這1500立方米混凝土注定要爆破拆除重建的，經(jīng)財(cái)務(wù)人員核算，在經(jīng)濟(jì)效益上不僅節(jié)省了爆破拆除及再建施工費(fèi)110萬元，還使選廠提前半年投產(chǎn)增創(chuàng)產(chǎn)值450萬元，合計(jì)560萬元的巨額效益。而結(jié)構(gòu)研究所的檢測(cè)、鉆芯質(zhì)量鑒定及外觀質(zhì)量問題的修補(bǔ)，一共花去1.58萬元。
3、社會(huì)效益對(duì)比(1)減少環(huán)境污染方面現(xiàn)行傳統(tǒng)工藝拌制混凝土在將砂、石、水泥一起傾倒入攪拌機(jī)時(shí)，塵土及水泥飛揚(yáng)造成對(duì)空氣的污染，而涮集料混凝土則是將砂、石、水泥分兩次到入水中，基本沒有上述灰塵飛揚(yáng)狀態(tài)。另外，傳統(tǒng)工藝拌合時(shí)，約有20～30％的空氣混入新拌混凝土中，因此，混凝土必須振搗排出空氣才能密實(shí)，噪聲污染不可避免，而涮集料混凝土的拌合工藝使空氣難以混入。據(jù)試驗(yàn)及上述工程實(shí)例都可說明該工藝混凝土在坍落度為≥8cm時(shí)，不用振搗也能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。目前城市建筑施工中的噪聲擾民問題，主要來自振搗器，實(shí)測(cè)資料證明，一般市區(qū)在距施工點(diǎn)兒40M處的環(huán)境噪聲為52分貝，開動(dòng)一臺(tái)振搗器時(shí)達(dá)68分貝，兩臺(tái)振搗器為74分貝，如果不用振搗器而采用涮集料混凝土，則僅用混凝土罐車及泵車卸下及澆筑時(shí)，其噪聲僅有56分貝，這是居民可以接受的。以上說明采用涮集料混凝土的環(huán)境效益也十分顯著。
(2)增加了工程結(jié)構(gòu)的安全度就會(huì)產(chǎn)生巨大社會(huì)效益。當(dāng)前在建筑市場(chǎng)無序，“建筑法”難以落實(shí)，建筑業(yè)走向國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的改革又無進(jìn)展的條件下，建筑施工企業(yè)仍處在不公平競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中。如今大多數(shù)農(nóng)村建筑隊(duì)及城市集體企業(yè)，技術(shù)薄弱，尤其對(duì)混凝土工程施工中的質(zhì)量通病似乎是不可避免的，尤其是一些通病較嚴(yán)重的部位，又得不到認(rèn)真處理，則這些薄弱點(diǎn)自然構(gòu)成了工程結(jié)構(gòu)安全的隱患，這些隱患往往是在臨震出現(xiàn)設(shè)計(jì)荷載迭加條件下形成工程結(jié)構(gòu)破損、斷裂乃至倒塌的誘因。這是一個(gè)涉及人民生命財(cái)產(chǎn)安全的不可忽視的社會(huì)問題。也是多年來一直未解決的難題。如果采用涮集料混凝土工藝，則大量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程有了質(zhì)量均勻的優(yōu)質(zhì)混凝土，使工程結(jié)構(gòu)不存在隱患，在面臨地震的荷載迭加條件下的安全有了保證，人民生命財(cái)產(chǎn)安全有了保證，其社會(huì)效益是十分重大的。即使在目前建筑市場(chǎng)條件下，人們購(gòu)買商品房時(shí)，只要其工程結(jié)構(gòu)采用的是“涮集料混凝土”，就可以不必?fù)?dān)心其質(zhì)量而放心的去買、去住。這既增加了人們購(gòu)置新房的積極性，又大大提高了建筑施工企業(yè)的技術(shù)質(zhì)量水平及其社會(huì)信譽(yù)。
權(quán)利要求
涮集料混凝土生產(chǎn)工藝的全新工藝程序是(1)在攪拌機(jī)中加入100％的拌合用水
(2)投入粗、細(xì)集料并在水中拌合，涮洗一分鐘
(3)投入水泥及1號(hào)添加劑[注]并拌合一至一分半鐘，達(dá)到混凝土技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，即為合格制成品，開始出罐。[注]1號(hào)添加劑為根據(jù)用戶對(duì)混凝土的特殊性能要求，在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，一般從下述三類中選用即①鋁粉為水泥用量的0.4‰②優(yōu)質(zhì)粉煤灰為水泥用量的5～8％；③硅粉為水泥用量的2～3％。
全文摘要
涮集料混凝土涉及土木建筑技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)行的混凝土生產(chǎn)工藝其產(chǎn)品存在質(zhì)量不均的重大缺陷，這是造成混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量通病的主因。而使工程結(jié)構(gòu)中留有混凝土的抗壓強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)的薄弱點(diǎn)，致使工程結(jié)構(gòu)留有安全隱患。涮集料混凝土是通過改變投料程序及拌合工藝，提高水泥漿的內(nèi)聚力及水泥漿與集料界面的粘附力形成質(zhì)量均勻的優(yōu)質(zhì)混凝土。用它取代現(xiàn)行混凝土工藝，可以消除質(zhì)量不均勻的重大缺陷，使施工技術(shù)質(zhì)量提高，工程結(jié)構(gòu)安全度得到保障。
文檔編號(hào)C04B20/00GK1239711SQ9812515
公開日1999年12月29日 申請(qǐng)日期1998年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月30日
發(fā)明者馬植舜 申請(qǐng)人:馬植舜