一个“外行人”的颠覆性发明

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  韩少杰机械专业出身的他,曾是公安系统小有名气的发明家,谈到他震惊中外的发明——装配式环保抗震结构砌块及内框架多柱式结构技术时,他始终用“外行人”来形容自己。提起自己的发明专利不禁双眼放光,喜爱程度不言而喻。我甚至不敢相信面前的这一堵墙是环保抗震砖堆砌而成的,实在像极了小时候堆的积木。
  这小小一块砖却是以我国传统文化之“阴阳合一”和“物质循环”为设计理念,并将此理念溶于产品造型结构功能中。此砖砖体內空,呈长方体阴阳状:砖面设有凹槽,砖底设有可扣固于凹槽中的凸块,砖的中央和两端呈圆形或半圆形,开有可贯穿至砖底的穿合孔,砖体规格可大可小。通用规格为480mm*240mm*120mm,是普通粘土砖体积的10倍,砖重18公斤,是10块普通粘土砖重量的3/4。还有400mm*200mm*120mm、300mm*150mm*120mm、半块型、轻体型等多种规格和配方,经国家有关部门检测,该砖的密度为1370kg(包含孔洞率),在孔洞率高达33%的情况下抗压强度还达11.65MU(扣除孔洞率其抗压强度可达25—33MU),其他各类指标均优于各种传统建材砖。经过模拟测试,这样的墙体可抗8级以上地震,12级以上台风。更不可思议的是,如此神奇强大的砖块取材,竟然选自尾矿废渣、荒漠砂石、建筑垃圾等钙质、硅质无毒害无辐射的“垃圾”材料。
  变废为宝只在一念之间
  2008 年“9·8”山西襄汾新塔矿业有限公司尾矿库溃坝,造成 270 多人死亡,当初身为公安印章信息、信用认证系统发明人的韩少杰就在山西执行公务,尾矿事故引发了他的思考:为什么不能利用这些废渣、变废为宝、制作成建筑用的砖块?我国现有尾矿库高达 12718 座,其中在建尾矿库为 1526 座,占总数的 12%,已经闭库的尾矿库 1024 座,占总数的 8%,到 2007 年,全国尾矿堆积总量为 80.46亿吨。仅 2007 年,全国尾矿排量近10亿吨。尾矿的大量堆存带来资源、环境、安全和土地等诸多问题。
  尾矿的综合利用成为一大难题,综合利用率不足 10%,尤其是铁尾矿和有色金属尾矿的利用率更低。如果可以用尾矿制作建筑砖块岂不是两全其美的事情,一方面可以治理尾矿另一方面更可以将结实的天然矿石压缩成砖块来抗水抗腐蚀,就算发生大地震房屋也不会倒塌,那是一件多么美好的事情啊!
  受人钟爱的建筑材料实心粘土砖是世界上最古老的建筑材料之一,从陕西秦始皇陵到北京明清长城,它传承了中华民族几千年的建筑文明史。然而生产利用黄土为主原料加工制作成型,煤作然料烧成的实心红砖,每年毁田50万亩,消耗7000多万吨标准煤。20世纪90年代末,中国政府就对部分城市下发禁止使用实心粘土砖的文件,2010年国务院办公厅《关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》规定:2010年底,中国境内的所有城市都要禁止使用实心粘土砖。
  一方面可以治理尾矿,另一方面生产可替代粘土砖的建筑用砖,两全其美的新产品构想令韩少杰怦然心动。但他不知道这样一个简单而又美好的想法未来要付出怎样的努力,更不会想到想到在接下来的四年里,这件事几乎耗费自己全部精力,甚至挪用自家拆迁款、乃至卖房来兑现当初的想法。
  创新之路,荆棘重重
  带上山西的铁矿石,韩少杰返回北京,开始了研制新型砖块之路。他从孩子们从小玩的乐高积木中得到了启发,为什么不能把砖块做成积木状,一块块排好就是一堵墙,就是一个小房子。小孩子都能做到的事,为什么不能应用到实际的生活中?他带着这个想法多次与专家交流如何制作结构型墙砖,不料被泼了一脸冷水:他被告知不论是生产设备还是凝固剂的配方都达不到要求,根本无法实现规模化生产。韩少杰赌气偏要亲自试一试,不料专家提到的所有问题一一验证。
  韩少杰按照自己的想法用肥皂刻了砖型,感觉不错,就画出砖的三视图,不料仅一个图形引起了他建材国际贸易朋友的兴趣,并将三视图发给各大洲的合作伙伴,没想到几天后合作伙伴纷纷反馈信息,询问尺寸、价格等问题,甚至有商家表示愿意预购货物。韩少杰将图纸、原料拿到生产砖块的厂家,得到的反馈却是:无法生产。使用这样的原料方块砖都很难生产,凹凸形状的就更是难上加难了。生产抗震砖才稍有眉目,怎么能与机会失之交臂?韩少杰开始利用自己的机械知识改造设备,又厚又大的砖块导致成型困难,他将德国进口的设备由单侧挤压改为上下两侧挤压,气压停顿。不料成型后,砖块仍变散。传统的凝固剂无法发挥作用,他必须研制新型的凝固剂,可以连续挤压、快速成型的凝固剂,才能达成规模化生产,大量消纳废渣。改造设备、开发凝固剂、改模具形状等巨大的工作量,每一项都至关重要,哪怕一个小细节也关系着整条流水线。看似简单的地方,其实并不简单,看似没有科技含量的地方,其背后却蕴藏着巨大的科技含量。
  一个看似简单的发明,把孩子堆积木的智慧应用与生产生活,但这个发明解决了一个历史性难题:世界建筑新墙体材料的难题、建筑材料抗震环保的难题。未来,当更多使用这项专利的砖场在一座座尾矿边建成,在大沙漠建成,在黄河边建成,在城市中建成时……韩少杰就实现了将金属尾矿、砂石、城市建筑垃圾变废为宝的理想,化腐朽为神奇成为新型优质抵抗自然灾害的砖块运往世界各地。
  绿色砖块,环保节能
  环保装配式连锁结构砌块及新型建筑结构技术的应用,将是建筑领域节能降耗减排的一大举措。
  1、用环保装配式连锁结构砌块解决普通建筑用砖难题,彻底取代烧制黏土砖; 减少烧砖对煤炭和土地资源的浪费及二氧化碳的排放。据权威部门统计:全国有在册砖瓦企业12万家,年取良田土壤14.3亿方;毁坏土地120万亩;耗煤7000多万吨;排出二氧化碳1.7亿多吨;堆积的煤灰、废渣每年约70多亿吨、占地100多万亩。此统计不含数倍于此的未注册的黑砖窑、地方小砖窑。
  2、普通砖混建筑、新农村建设、抗震安居工程、养老社区建设等,不用、少用钢筋水泥;减少烧制水泥、冶炼钢材用煤用电,同时相应减少了二氧化碳排放。同时大大降低建筑材料成本和用工成本。如果每套农宅用环保装配式连锁结构砌块,可节约水泥5—8吨、钢材3—5吨、制砖耗煤均5.7吨,减二氧化碳排放约达30吨之多。全国新建房屋的10%应用新材料,将节煤约1000多万吨、减碳2500多万吨。   3、消纳尾矿、废渣,实现环保和消除尾矿库坝溃堤及泥石流的安全隐患,原尾矿变废为宝。降低尾矿对环境的严重污染和对人民生活及生命危害。取缔红砖用地,逐步减少尾矿占地。此项目将会为子孙节约出大量的土地资源。
  4、改革传统墙体材料和结构技术,用环保装配式连锁结构砌块技术和内框架多柱式的新建筑结构,解决几千年墙砌体粘接牢固的难题,实现砖混墙砌体结构的抗震设防。
  5、实现了砖混结构建筑中的“高强度、高速度、低成本、简工艺、环保、节能减排”目标,用小孩玩积木原理,让人人会盖房、盖安全房。
  采用环保装配式连锁结构砌块技术和内框架多柱式的新建筑结构,可为社会推出一种环保、安全、简单、廉价的建筑主体材料和技术,建筑中减少耗能的钢筋水泥使用。在建设新农村、养老养生社区、经适廉租房屋和绿色环保低碳居住社区的过程中,将会产生巨大的经济效益。
  小砖块的大效用
  连锁结构砌块具抗震、环保、节能、省料、省工、省钱等多种功能。
  1、抗震:用此砖、技术筑建起来的墙体十分坚固,犹如“堆砌的钢筋水泥结构”一般。砖筋相连,砖筋与房屋主体和地基相串连,真正实现了地基面、砖、墙、房屋主体框架和顶部的一体化建筑。彻底解决了传统墙体建筑中砖与砖靠砂浆粘接,房屋顶部和主体框架连接属单摆浮搁,稍有外力便墙倒屋塌。 因而此砖和结构技术具有极强的抗震功能。经模拟测试,建筑中采用该项技术的房屋墙体可抗大级别地震和台风、飓风、洪水灾害。
  2、环保:生产此砖所用原材料为建筑垃圾、工业无毒害、辐射的尾矿、荒漠砂。可就地取之荒漠砂石、废弃山石矿渣。无须良田沃土。因而具有很好的环保功能。
  3、低碳:用免烧的环保装配式连锁结构砌块,不用高耗能钢筋水泥建筑房屋,将是低成本低碳建筑模式的诞生。
  4、节能:本砖无需烧制。采用各种配方和无任何污染的“离子凝固剂” 挤压凝固而成。 用该凝固剂制砖,经机器挤压成型后,只需5-8个小时就可投入建筑使用。
  5、省料:用环保装配式连锁结构砌块建房不需水泥砂浆和外框架,外墙不需要粉刷,这就省下大量的钢筋水泥和建筑人工。
  6、省工:传统建房中用模板制作钢筋水泥框架,用砂浆砌筑砖墙,必须使用专业施工人员,工艺复杂、建筑时间长。用环保装配式连锁结构砌块砌墙,一块砖抵传统粘土砖10块,砌一块砖等于一次性砌了十块粘土砖。有人做过对比试验,砌一块粘土砖的时间通常可以砌一块半到二块结构砌块。这样就使砌墙功效提高了15倍—20倍。也就是一项用传统砖和传统施工技术需15—20天才能完成的墙体建筑工程,若用结构砌块及其技术,只需1—2天就可完成。
  7、省钱:省料、省工自然就省钱。有人做过一个统计,就总体综合计算而言,采用连锁结构砌块及其墙体技术建房,较之传统粘土砖及其技术建房,可节省资金30%—40%。一套用传统砖及技术需10万元建好的房子,用抗震结构砌块仅需6-7万元就可完成,节省了3-4万元。
  另外,用连锁结构砌块建房不受季节限制,即使在冬天,北方也可以照样施工。所建房屋能做到冬暖夏凉。尤其是在北方,可据抗震平安砖特有的穿合孔建筑取暖墙。抗震砖的种种优势引来了国际客商的青眯,在自然灾害频发的今天,欧洲、南美、东南亚的订单意向巨大。日本震灾海啸后、美国龙卷风灾后、都有政府和民间机构来人联系合作及需求。已有十多个国家下单求购,还有二十几个国家要求订货,仅欧盟就有十多个国家待购,最远的求购为阿根廷一次要三船,每船125万块;最大需求为英国,要购买技术建几十条生产线,或供欧盟十二个国家每年最少几千万块砖;马来西亚要常年合作,月供最少二百万块。把中国的垃圾变废为宝出口创汇已成为现实。
  “梦”基金将创新进行到底
  目前抗震砖已投入生产,不再是纸上谈兵。韩少杰笑着说:将来每块砖拿出3分到5分钱,要打造一个基金。这个基金对内部而言叫企业持续发展基金,可以不断的给企业提供新的技术成果,而新的技术成果就来源于这个基金。我想叫它“梦基金”,用来扶持非职务发明人的基金。我自己的亲身经历知道,自己搞发明创造太难了。我在众多朋友帮助下,挪用拆迁款、甚至卖房子都未见成果。在基层搞发明创造的没有各方面的支持,更是难上加难。梦基金要为敢于创新的人实现梦想。成立梦基金,不用组织内部的研发队伍,几个人的头脑远远不及全世界的头脑,而他们正是面向生产,面向社会的。这样一来发明人不仅可以解决生活困难、实验对接资金问题,将自己的创新成果为己所用,再拿出10%的回报给梦基金,基金便可自身存活,不再靠四處化缘,自身造血便可持续发展。
  一个偶然的机会韩少杰听到收音机里的报道:全国60%的发明来源于非职务发明人,而这其中有80%的发明与生产生活密切相关,80%的的发明人得不到支持与资助,80%的非职务发明得不到转换,80%的非职务发明人生活在贫困线以下。做梦基金,不仅可以帮助一个人,也可能催生了一项新技术,而这项新技术有可能是影响全世界的发明。所以梦基金更有意义。
  韩少杰也憧憬着梦基金有朝一日成为全世界最大的基金,造福社会,做更有意义的事。
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