一种基于磁驱动浇筑混凝土的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种基于磁驱动浇筑混凝土的方法。
【背景技术】
[0002]在现代建筑工程施工中，混凝土浇筑技术是施工技术管理的重要内容，是影响建筑物结构稳定性、影响建筑物混凝土施工质量的关键，加强对混凝土浇筑技术的提高非常重要。在混凝土饶筑技术中，常见的混凝土饶筑方式有两种:一种人工自然饶筑法，基于重力原理向下浇筑，如梁、柱、墙等构件形式均采用这类浇注方式，由于重力的方向是垂直向下的，重力加速度的大小也是恒定不变的，因此混凝土的浇筑方向、浇筑范围也是受限的，而且对所浇筑混凝土的流动性要求也高。另一种顶升法，基于栗压差来顶升浇筑，即在钢管柱下部开孔，用输送管将混凝土输送栗的出口与之连接，混凝土受栗压影响经由输送管连续注入钢柱内，直至柱内注满混凝土 ；例如申请号为200510000598.5的中国发明专利公开了一种轻质混凝土栗送方法和设备，这种浇筑方式虽然利用了混凝土输送栗的栗压来驱动混凝土，但仍然是靠重力作用实现混凝土自身的密实，因此也要求混凝土具有较高的流动性。
[0003]综上，现有的浇筑方式都基于重力控制来驱动混凝土，所以浇筑的适用对象有局限，仅限于竖立的构件。若针对水平放置的构件(如水平的钢管构件)，现有的浇筑方式存在如下技术缺陷:①水平的钢管由于两端开口，中间密闭，浇筑时混凝土的流动不受重力影响，因此不适用人工自然浇筑法顶升法只能在混凝土的进口处驱动，难以驱动混凝土在钢管内横向流动，而且混凝土在钢管内分布不均匀，无法密实浇筑，因此也不适用顶升法。
[0004]所以，如何采用一种便捷、有效的浇筑方式，对构件横向浇筑混凝土，是本领域技术人员急需解决的技术难题。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种基于磁驱动浇筑混凝土的方法，通过在混凝土中添加铁磁性骨料，基于磁场原理驱动混凝土横向流动、密实浇筑，解决了现有技术存在的上述缺陷。
[0006]本发明所采用的技术方案具体如下:
[0007]—种基于磁驱动浇筑混凝土的方法，包括如下步骤:
[0008](I)将铁磁性骨料按比例加入混凝土，经搅拌机均匀搅拌2min ;
[0009](2)在待浇筑构件的外周架设磁场，待浇筑构件的一端连接有磁感应装置，开启磁场电源，使得磁场内的磁力线集中于待饶筑构件内；
[0010](3)从待浇筑构件的另一端添加步骤(I)所得的混凝土，控制磁场电流与磁感应强度，使得混凝土在构件内均匀流动；
[0011](4)当混凝土均匀布满整个浇筑空间后，关闭磁场电源，检查浇筑的密实度。
[0012]优选的，步骤(I)中，铁磁性骨料占混凝土的比重至少为50%。
[0013]更优选的，铁磁性骨料中，铁磁性物质占骨料的比重为25?100%。
[0014]优选的，步骤(I)中，铁磁性骨料均匀分布于混凝土中，与混凝土的其他成分形成良好粘结。
[0015]优选的，铁磁性骨料为钢渣、铁粉、磁铁矿、废炉渣等中的一种或几种。
[0016]优选的，步骤(I)中，混凝土的坍落度至少为10mm。
[0017]优选的，步骤(2)中，磁场由线圈、线圈骨架、外壳和钢端板形成，其中线圈缠绕于线圈骨架，线圈骨架包覆于外壳内，外壳通过钢端板固定在待浇筑构件的外周。
[0018]优选的，步骤(2)中，铁磁性骨料在磁场中产生的磁场力的满足条件为:混凝土颗粒间粘聚力〈磁场力〈混凝土离析临界力。
[0019]优选的，步骤(2)中，架设的磁场为单个磁场，或为多个磁场的叠加。
[0020]本发明中，混凝土的粗、细骨料采用铁磁性物质，例如钢渣或铁粉。铁磁性骨料与水泥、水和普通砂石按比例均匀搅拌，形成混凝土，在混凝土具有流动性的时候，利用磁力发生装置产生磁场，从而控制铁磁性骨料在磁场中的运动中心，并利用铁磁性骨料与混凝土其他成分间的粘结力，将混凝土移动至所需要浇筑的位置。由于磁场方向可以人为设计，外加磁场(含单个磁场或多个磁场的叠加)也可以运动，从而可以实现摆脱重力约束，进行全方位的混凝土浇筑。磁场通过每个铁磁性骨料均匀作用于混凝土上，而且施加的磁场力大小可以控制，能够超过重力作用，从而可以降低对于混凝土流动性的要求。
[0021]综上，本发明提供的浇筑方法，创新性在于:
[0022]1、有别于现有技术的基于重力控制原理，本方法基于磁性物质在电磁场受到电磁力的原理，通过磁驱动混凝土来实现浇筑目的；
[0023]2、采用最佳配比的含铁磁性骨料混凝土，使得铁磁性骨料与混凝土中其他成分充分粘结，且步骤(I)所得的混凝土坍落度至多为10mm，性能优于现有的混凝土(普通混凝土的坍落度为30?50mm)，因此本发明的混凝土能在磁场作用下均匀流动，密实浇筑，大大提高了浇筑质量；
[0024]3、本方法无需将设备插入构件中，通过架设于构件外部的磁场和磁感应装置，直接作用于构件内的混凝土，使用方便，省时省力；
[0025]4、本方法通用性强，不仅适用于浇筑水平放置的构件，而且适用于浇筑竖直放置、或其他任意角度放置的构件；能够克服浇筑时受混凝土重力作用的影响，以及现有技术浇筑时混凝土流动性差、密实度低的技术缺陷，可以广泛应用于各种浇筑施工方案。
【附图说明】
[0026]图1为本发明在模拟实验中磁驱动浇筑混凝土装置的结构示意图。
[0027]图2为本发明在模拟实验中的浇筑效果图。
【具体实施方式】
[0028]本发明的实施例，为实际工程应用的模拟实验，具体的实验装置如图1所示，其中:序号I表不线圈，序号2表不线圈钢管外壳，序号3表不钢端板，序号4表不线圈骨架(非金属)，序号5表不钢芯棒，序号6表不铜螺栓，序号7表不有机玻璃管(水平放置)，序号8表示含铁磁性骨料混凝土。
[0029]上述部件，序号7模拟待浇筑的构件；序号I?4模拟架设于构件外周的磁场，且线圈I缠绕于线圈骨架4，线圈骨架4包覆于外壳2内，外壳2通过钢端板3固定在待浇筑构件7的外周；序号5?6模拟磁感应装置，钢芯棒5安装于有机玻璃管7的一端，且通过铜螺栓6与有机玻璃管7螺纹连接；混凝土 8在有机玻璃管7中浇筑。
[0030]下面，将详细介绍在模拟实验中往有机玻璃管7内浇筑混凝土的施工步骤:
[0031](I)搅拌混凝土
[0032]采用铁磁性骨料(如钢渣)作为粗骨料，均匀拌置混凝土，混凝土中各成分的配比为:水泥:钢渣:砂:水=I:3.0:1.6:0.45，混凝土的i丹落度为10mm。
[0033](2)组装磁力浇筑装置
[0034]将有机玻璃管7 (直径为80mm)水平插入装置中，将用铜螺栓6连接的钢芯棒5 (即磁感应装置)放在机玻璃管7的右端，减少气隙；同时在机玻璃管7的外周架设磁场，开启磁场电源，使得磁力线集中在有机玻璃管7内，可以减少装置漏磁现象，增加电磁吸力。通过控制器控制输入电流和调整相应的磁感应强度，以满足浇筑要求。
[0035](3)饶筑混凝土
[0036]从有机玻璃管7的左端加入步骤(I)搅拌后的混凝土，控制磁场电流与磁感应强度，使得混凝土在磁场力的作用下、在构件内水平向右均匀流动，实现浇筑目的。
[0037](4)检查混凝土浇筑密实度
[0038]当混凝土均匀布满整个浇筑空间后，关闭磁场电源，取出有机玻璃管7，检查浇筑的密实度。观察发现，有机玻璃管7内部浇筑的混凝土密实度良好，浇筑效果见图2。因此，该模拟实验验证了本发明提供的浇筑方法的可行性。
[0039]需要强调的是，上述施工步骤中，混凝土的各成分比例仅为参考例，可根据实际情况任意比例调整，只要满足铁磁性骨料占混凝土总比重的50%以上，即可。此外，铁磁性骨料中可以全部为磁铁性物质(即比重占100% )，也可以部分为非磁铁性物质，部分为磁铁性物质；然而，经发明人实验验证，发现在磁场作用下，铁磁性骨料不仅要克服自身重力，还要带动混凝土中的其他非铁磁性的混凝土浆体一起运动，所以要能够克服骨料和混凝土浆体的平均重力，并且分配到每个铁磁性骨料的平均磁驱动力不能大于骨料和混凝土浆体之间的粘聚力，不然会产生骨料离析；经发明人反复实验论证，可知当磁铁性物质占铁磁性骨料的比重为25 %以上、级配良好时，浇筑效果显著。
【主权项】
1.一种基于磁驱动浇筑混凝土的方法，包括如下步骤: (1)将铁磁性骨料按比例加入混凝土，经搅拌机均匀搅拌2min; (2)在待浇筑构件的外周架设磁场，待浇筑构件的一端连接有磁感应装置，开启磁场电源，使得磁场内的磁力线集中于待饶筑构件内； (3)从待浇筑构件的另一端添加步骤(I)所得的混凝土，控制磁场电流与磁感应强度，使得混凝土在构件内均匀流动； (4)当混凝土均匀布满整个浇筑空间后，关闭磁场电源，检查浇筑的密实度。2.根据权利要求1所述的基于磁驱动浇筑混凝土的方法，其特征在于，所述的步骤(I)中，铁磁性骨料占混凝土的比重至少为50%。3.根据权利要求2所述的基于磁驱动浇筑混凝土的方法，其特征在于，所述的铁磁性骨料中，铁磁性物质占铁磁性骨料的比重为25%?100%。4.根据权利要求1所述的基于磁驱动浇筑混凝土的方法，其特征在于，所述的步骤(I)中，铁磁性骨料均匀分布于混凝土中，与混凝土的其他成分形成良好粘结。5.根据权利要求1?4中任一项所述的基于磁驱动浇筑混凝土的方法，其特征在于，所述的铁磁性骨料为钢渣、铁粉、磁铁矿、废炉渣等中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的基于磁驱动浇筑混凝土的方法，其特征在于，所述的步骤(I)中，混凝土的坍落度至少为10mm。7.根据权利要求1所述的基于磁驱动浇筑混凝土的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，所述的磁场由线圈、线圈骨架、外壳和钢端板形成，其中线圈缠绕于线圈骨架，线圈骨架包覆于外壳内，外壳通过钢端板固定在待浇筑构件的外周。8.根据权利要求1或7所述的基于磁驱动浇筑混凝土的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，铁磁性骨料在磁场中产生的磁场力的满足条件为:混凝土颗粒间粘聚力 < 磁场力<混凝土离析临界力。9.根据权利要求1或7所述的基于磁驱动浇筑混凝土的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，架设的磁场为单个磁场，或为多个磁场的叠加。
【专利摘要】本发明提供了一种基于磁驱动浇筑混凝土的方法，该方法基于磁性物质在电磁场受到电磁力的原理，通过调配适合比例的含铁磁性骨料的混凝土，并利用外部架设的磁场来驱动混凝土在构件内均匀流动，实现密实浇筑。本发明提供的浇筑方法，可摆脱重力束缚、实现全方位的混凝土浇筑，大大提高了浇筑质量，且通用性强，可以广泛应用于各种浇筑施工方案。
【IPC分类】C04B18/14, E04G21/02
【公开号】CN105587125
【申请号】CN201510375483
【发明人】陈驹, 王君, 金伟良
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年6月29日