CN1239711A - 涮集料混凝土 - Google Patents

Abstract

涮集料混凝土涉及土木建筑技术领域。现行的混凝土生产工艺其产品存在质量不均的重大缺陷，这是造成混凝土结构工程施工质量通病的主因。而使工程结构中留有混凝土的抗压强度低于设计的薄弱点，致使工程结构留有安全隐患。涮集料混凝土是通过改变投料程序及拌合工艺，提高水泥浆的内聚力及水泥浆与集料界面的粘附力形成质量均匀的优质混凝土。用它取代现行混凝土工艺，可以消除质量不均匀的重大缺陷，使施工技术质量提高，工程结构安全度得到保障。

Description

涮集料混凝土

涮集料混凝土的发明涉及土木建筑领域用途广泛的水泥混凝土工艺改革。它能使现行水泥混凝土工艺存在的技术质量缺陷得到根本性的改善，从而生产出优质混凝土。

现行通用的混凝土生产工艺的不足，主要是难以保证新拌混凝土的均匀性，因此就没有硬化后混凝土质量均匀的保证，同时它在施工中不可避免地存在离析、泌水、分层等缺陷。这种混凝土自身结构的缺陷，往往是导致混凝土结构工程施工中产生蜂窝、麻面、孔洞、漏筋、烂根、强度不均匀等质量通病的客观因素。而存在这种质量通病的工程结构在使用中发生设计允许的荷载迭加条件时(如在地震中)是产生结构开裂、破损乃至倒塌的主要原因之一，这就是社会上人们普遍担心的房屋安全隐患。

多年来建筑施工技术界一直寻求解决上述混凝土质量缺陷的途径。例如从混凝土的原料组成上，从拌合时的投料程序上，虽取得某些效果，但对混凝土的质量不均问题没有解决，例如日本的“水泥裹沙混凝土”。或者解决途径对路，但因工艺繁琐而不为施工企业接受，至今难以在实践中得到验证，如十几年前国内传出的“造壳混凝土”。

本发明人在从事混凝土工程实践二十年后，深感解决混凝土均质问题的重要性，曾在文革中主动到基层当混凝土工三年，在取得大量实践资料及拟定改革方案后，由于企业人际关系、环境条件的复杂性，直到1979年冬天才得到试用“涮集料混凝土”的机会，虽取得理想的效果，但仍涉及领导决策失误。本人还在为此受到迫害三年之久，至今才取得公开发表的条件。发明方案要解决的主要技术问题是提高混凝土的均质性，从而在工程结构上消除因混凝土质量不均匀性留在构件中的强度达不到设计要求是薄弱点，即结构安全隐患。同时在施工操作上消除现有工艺存在的离析、泌水、分层，现象带来的混凝土质量通病。

发明人的大量实践观察及相应的理论研究认为，现行工艺生产的混凝土，由于粗、细集料与水泥浆的界面接触不均匀、不紧密、在粘结界面上没有形成均匀的粘附力，使集料的重力沉降作用未被界面粘附力限制，同时现行工艺不能保证水泥在拌合中充分分散存在水泥团粒现象，而影响了水泥浆内聚力的发挥，这就是产生新拌混凝土质量不均匀并发生离析、泌水、分层缺陷，从而造成硬化后混凝土质量不均的根本原因。涮集料混凝土工艺，首要的是要造成水泥浆与集料界面有一个均匀而紧密的接触层，这个接触层的结构决定着粘附力的大小。在以水泥浆作为粘附剂的混凝土中，其粘附力的大小首先决定于集料的表面清洁与湿润程度，因为集料充分湿润本身就说明水分子与集料表面已经产生了范德华力，即粘附效应。这种具有吸附效应的集料再接触水泥时，能够促使水泥分子全面而均匀地粘附在集料表面，成为一个结构均匀而密实的接触层，从而形成大而均匀的粘附力，同时这种工艺基本消除了水泥团粒现象，水泥分子的充分分散与均匀水化，自然提高了水泥浆体良好的内聚力。这种新工艺制成的混凝土有了水泥浆体良好的内聚力、水泥浆与集料的接触界面层有了均匀而较强的粘附力，就会完全消除混凝土的离析、泌水、分层等不良现象，呈现出良好的质量均匀性。

根据上述研究，我设计并发明了“涮集料混凝土”。

一、涮集料混凝土的技术方案：

1、混凝土的配合比设计、搅拌机具、计量机具、原材料质量，要严格按照相关国家标准或技术规范要求准备好；并按有关标准的上限严格控制。

2、拌和混凝土时的投料顺序及拌合要求：

(1)在搅拌机中先加入100％的拌合用水；

(2)投入粗、细集料在水中拌合、涮洗一分钟；

(3)投入水泥及1号添加剂<注>拌合一至一分半钟，达到技术标准要求时，即为合格制成品，开始出罐。

注：1号添加剂为根据混凝土用户的特殊性能要求，在混凝土配合比设计时，从以下三种中选用一种，即①铝粉水泥用量的0.4‰；②优质粉煤灰水泥用量的5～8％；③硅粉水泥用量的2～3％。

3、技术标准要点：

(1)集料在水中拌合涮洗一分钟，达到目测细集料无砂团，完全分散；粗集料颗粒充分湿润、无表面半干燥颗粒；

(2)投入水泥后拌合至目测集料，特别是粗集料颗粒四周满布砂浆、且粗集料均匀分布在砂浆中，无颗粒堆聚现象，整体拌合物呈粘稠均匀态；

(3)拌合好的混凝土出罐时，从开始、中间至倾倒最后，始终呈均匀粘稠、而无分离不均态；如以坍落度检测时，则最初、中间、最后三次取样，其坍落度值基本一致。如产生≤3mm的误差，当属于人工操作之误。

二、涮集料混凝土与现行工艺拌合混凝土的对比：

1、技术质量对比：

(1)优质混凝土的质量标准是：“良好的工作性、足够的内聚力、全部质量达到合理的均匀性”。现行工艺拌合的混凝土存在质量均匀性差，致使它在运输、浇筑中出现离析、泌水、分层等现象，是造成施工中的质量通病及硬化后在工程结构中留有隐患的根本原因。“涮集料混凝土”完全达到了优质混凝土的标准，而操作工艺并不复杂。新拌混凝土达到优质标准是钢筋混凝土结构的工程达到设计要求的技术基础。

(2)采用现行工艺混凝土造成的钢筋混凝土结构工程，在投入生产或使用一段时间后，在承受各项设计荷载条件下，由于其混凝土质量不均匀，存在薄弱环节，以及钢筋质量或施工技术不高，产生不应有的内应力；再有地基的不均匀沉陷、环境条件侵蚀等原因，大多数工程结构发生裂纹或裂纹增多、扩大的现象，给工程结构工作寿命带来不利影响或加大工程维修费用等是不可避免的。采用“涮集料混凝土”建成的工程中以冶金部邯邢矿山局符山选矿厂为例，这座现浇钢筋混凝土多层结构的重工业厂房，在满负荷湿作业条件下工作二十年，经多次检查从未发现结构裂纹现象。由此可见“涮集料混凝土”能提高混凝土的耐久性及工程结构的安全可靠性。

2、经济效果对比：

(1)现行工艺混凝土的质量缺陷是造成钢筋混凝土结构工程施工中产生质量通病的重要原因，由于混凝土质量不均造成的返工、修补、加固等既增大施工成本，还易留隐患，据不完全统计，一般会因此超预算10％或更多。涮集料混凝土则可以完全消除质量通病，而新拌混凝土质量优良是混凝土硬化后工程结构质量优良的基本条件，而节约返工修理费是轻而易举的。

(2)在相同原材料、配合比设计等条件下，涮集料混凝土比现行工艺混凝土的抗压强度可提高15～20％，仅此一项就可以节约水泥15％以上。

(3)在利用涮集料混凝土的工程实例中，最突出的是原冶金工业部邯邢冶金矿山管理局符山选矿厂工程。当局领导决定用了没干过大工程的农村建筑队，矿领导又不懂建筑误指导，在工程进入大量混凝土浇筑时才要我去指导，这时我采用了“涮集料混凝土”新工艺。由于施工队技术太低，在浇筑约1500立方米混凝土拆模后出现了严重的蜂窝、孔洞、漏筋、缺肉等外观质量问题。为鉴定该混凝土的实际强度，请中国建筑科学研究院结构研究所进行鉴定，结论为“这是一起前所未见过的质量事故，由于振捣不良或漏振，混凝土呈疏松或严重疏松状态”，至于实际抗压强度的定量检测，因国内尚未解决要回院做模拟试验，一年后答复。这是一项部定重点工程，局党委又将我推为质量处理领导小组组长。后来经过钻取岩芯制成圆柱形试块儿，抗压试验证实，即使是疏松或严重疏松的混凝土全达到了设计强度要求。如果不是采用涮集料混凝土新工艺，而用现行传统工艺，这1500立方米混凝土注定要爆破拆除重建的，经财务人员核算，在经济效益上不仅节省了爆破拆除及再建施工费110万元，还使选厂提前半年投产增创产值450万元，合计560万元的巨额效益。而结构研究所的检测、钻芯质量鉴定及外观质量问题的修补，一共花去1.58万元。

3、社会效益对比：

(1)减少环境污染方面：现行传统工艺拌制混凝土在将砂、石、水泥一起倾倒入搅拌机时，尘土及水泥飞扬造成对空气的污染，而涮集料混凝土则是将砂、石、水泥分两次到入水中，基本没有上述灰尘飞扬状态。另外，传统工艺拌合时，约有20～30％的空气混入新拌混凝土中，因此，混凝土必须振捣排出空气才能密实，噪声污染不可避免，而涮集料混凝土的拌合工艺使空气难以混入。据试验及上述工程实例都可说明该工艺混凝土在坍落度为≥8cm时，不用振捣也能达到设计强度。目前城市建筑施工中的噪声扰民问题，主要来自振捣器，实测资料证明，一般市区在距施工点儿40M处的环境噪声为52分贝，开动一台振捣器时达68分贝，两台振捣器为74分贝，如果不用振捣器而采用涮集料混凝土，则仅用混凝土罐车及泵车卸下及浇筑时，其噪声仅有56分贝，这是居民可以接受的。以上说明采用涮集料混凝土的环境效益也十分显著。

(2)增加了工程结构的安全度就会产生巨大社会效益。当前在建筑市场无序，“建筑法”难以落实，建筑业走向国民经济支柱产业的改革又无进展的条件下，建筑施工企业仍处在不公平竞争环境中。如今大多数农村建筑队及城市集体企业，技术薄弱，尤其对混凝土工程施工中的质量通病似乎是不可避免的，尤其是一些通病较严重的部位，又得不到认真处理，则这些薄弱点自然构成了工程结构安全的隐患，这些隐患往往是在临震出现设计荷载迭加条件下形成工程结构破损、断裂乃至倒塌的诱因。这是一个涉及人民生命财产安全的不可忽视的社会问题。也是多年来一直未解决的难题。如果采用涮集料混凝土工艺，则大量钢筋混凝土结构工程有了质量均匀的优质混凝土，使工程结构不存在隐患，在面临地震的荷载迭加条件下的安全有了保证，人民生命财产安全有了保证，其社会效益是十分重大的。即使在目前建筑市场条件下，人们购买商品房时，只要其工程结构采用的是“涮集料混凝土”，就可以不必担心其质量而放心的去买、去住。这既增加了人们购置新房的积极性，又大大提高了建筑施工企业的技术质量水平及其社会信誉。

Claims (3)

1. 涮集料混凝土生产工艺的全新工艺程序是：

   (1)在搅拌机中加入100％的拌合用水：
2. (2)投入粗、细集料并在水中拌合，涮洗一分钟：
3. (3)投入水泥及1号添加剂[注]并拌合一至一分半钟，达到混凝土技术标准要求时，即为合格制成品，开始出罐。

   [注]：1号添加剂为根据用户对混凝土的特殊性能要求，在混凝土配合比设计时，一般从下述三类中选用：即①铝粉为水泥用量的0.4‰：②优质粉煤灰为水泥用量的5～8％；③硅粉为水泥用量的2～3％。