新型混凝土及其制備方法

新型混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型混凝土及其制備方法，新型混凝土包括水泥、陶粒、鋼渣、水渣和天然砂，以質量比計，水：水泥：陶粒：鋼渣：水渣：天然砂＝0.47：1：0.17～0.40：1.27～2.97：0～1.05：0～1.34。本發明利用圓球形礦渣陶粒、鋼渣、水渣等工業廢渣作為原材料研制的新型混凝土，有利于實現工業廢渣的再利用，節省廢渣占用土地量，減少了廢渣對自然環境的破壞，發展循環經濟，減輕自然環境承受的負擔。陶粒、鋼渣及水渣混凝土具有輕質、保溫隔熱性能良好等特點，在建筑結構中可以有效減輕建筑荷載，提高建筑墻體的保溫隔熱能力，以節省能源，并改善居室的舒適性。
【專利說明】
新型混凝土及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于建筑材料技術領域，具體地說，涉及一種新型混凝土及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國城市化進程的加快，建筑的市場需求量日益提高，每年以16~20億平方 米建筑面積的趨勢新增。建筑建造消耗了大量的能源、礦產、水、土地和木材等各類自然資 源，從而導致了礦產減少、能源緊缺、綠地大面積減少的現狀。隨著我國資源短缺問題日益 嚴重，許多地方已經開始大規模地開山采石，自然生態環境遭到了嚴重破壞，違背了我國經 濟與環境的可持續發展戰略。因此，研究廢棄資源的有效循環利用，變廢為寶，可以促進自 然生態環境的協調發展，具有十分重要的現實意義。
[0003] 高爐水渣和轉爐鋼渣是鋼鐵冶煉生產過程中的必然產物，僅2010年柳鋼生鐵產量 917萬噸，粗鋼產量1001萬噸，共計產生高爐水渣379.7萬噸，鋼渣170萬噸，每生產1噸粗鋼 就會產生0.17噸的鋼渣。如果不能合理地利用這些工業廢渣，不僅會占用大量的土地、浪費 資源，還會嚴重污染環境。相反，如果能夠有效回收并加以綜合利用這些廢棄資源，既提高 了經濟效益、改善環境，又實現了國家節能減排的要求。同時，將工業廢渣循環再利用，生產 新型的建筑材料，使有限的資源得以有效的重新利用，又改善了環保和資源問題。
[0004] 《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中著重提出研究綠色、節能建材，對于土 木工程領域而言，充分利用陶粒、鋼渣和水渣等工業廢渣配制成新型材料混凝土墻體材料 就是充分利用工業廢渣、變廢為寶，符合我國發展"綠色、環保、節能"的主題。墻體材料是推 進我國建筑節能工作的重要保證，而新型墻材是伴隨著我國建筑業的迅猛發展、土地和能 源等不可再生資源的超負荷開發而發展起來的一門新興產業，其發展歷史短，社會需求大， 行業水平較低，科技創新潛力巨大。綜合有效利用工業廢渣進行生產技術可靠、先進合理的 節能墻體材料具有良好的經濟效益和市場前景，既能夠緩解環境污染，保護生態環境，又能 夠減少對自然資源的開采，是實現我國可持續發展宏觀政策的必然選擇。

【發明內容】

[0005] 有鑒于此，本發明所要解決混凝土需求量不斷增高，而現有工業廢渣不易處理，難 以循環利用，污染環境的問題，提供了一種新型混凝土及其制備方法。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明公開了一種新型混凝土，包括水、水泥、陶粒、鋼 渣、水渣和天然砂。
[0007] 進一步的，以質量比計，水:水泥：陶粒:鋼渣:水渣:天然砂=0.47:1:0.17~0.40: 1.27~2.97:0~1.05:0~1.34。
[0008] 優選的，以質量比計，水：水泥：陶粒：鋼渣：水渣：天然砂=0.47 :1:0.17 : 2.97 : 0 · 53:0 · 67。（ LC-30-50，強度等級 C25)
[0009] 優選的，以質量比計，水：水泥：陶粒：鋼渣：水渣：天然砂=0.47 :1:0.29: 2.12 : 0 · 53:0 · 67。（ LC-50-50，強度等級 C20)
[0010] 優選的，以質量比計，水：水泥：陶粒：鋼渣：水渣：天然砂=0.47:1:0.40:1.27: 0 · 53:0 · 67。（ LC-70-50，強度等級 C15)
[0011] 本發明還公開了上述新型混凝土的制備方法，包括以下步驟：
[0012 ] (1)陶粒預濕:將陶粒在水中浸泡，然后撈出晾干至表面無積水；
[0013] (2)混合:將預濕后的所述陶粒與鋼渣、水渣、天然砂進行混合，攪拌均勻，再加入 水泥攪拌均勻，最后加水攪拌，得到混凝土拌合物；
[0014] (3)成型:將所述混凝土拌合物注入模具成型；
[0015] (4)養護:對成型后的所述混凝土進行保潮養護。
[0016] 進一步的，所述混合步驟具體為：將預濕后的所述陶粒與鋼渣、水渣、天然砂進行 混合，使用強制式攪拌機攪拌30s，使粗細骨料攪拌均勻;再加入水泥攪拌30s，使水泥在骨 料中均勾分布;最后加水攪拌2min，得到混凝土拌合物。
[0017] 進一步的，所述成型步驟采用二次裝模、二次振搗的方法，具體包括：
[0018] (1)第一次裝模，將混凝土拌合物裝至模具高度的三分之二處，機械振搗5~7s至 密實；
[0019] (2)第二次裝模，要使混凝土拌合物高出模具，再用機械振搗5~7s;
[0020] (3)對振搗密實后的混凝土模塊，進行人工抹壓，防止陶粒發生浮起的現象；
[0021] (4)若成型過程中陶粒上浮，可在成型后lh再進行一次人工抹面。
[0022] 進一步的，所述養護步驟具體為:溫度18-22Γ、相對濕度>95%的條件下對所述 成型后的混凝土養護28d。若當養護壞境的溫度高于20°C，須用塑料布覆蓋在混凝土試件及 砌塊上進行保溫保濕養護，并且每隔12小時澆一次水。
[0023] 進一步的，所述陶粒預濕步驟中，陶粒在水中浸泡1小時。
[0024] 進一步的，所述混合步驟中，以質量比計，水：水泥：陶粒：鋼渣：水渣：天然砂= 0.47:1:0.17~0.40:1.27~2.97:0~1.05:0~1.34。
[0025] 與現有技術相比，本發明可以獲得包括以下技術效果：
[0026] 1)本發明生產的新型混凝土有不同強度等級，其所用的原材料，除了傳統混凝土 所用的水泥、砂、和水組分外，還利用工業廢渣陶粒、鋼渣、水渣作為摻合料。該種新型混凝 土能夠保證混凝土結構、砌體結構等提供所需要的強度。
[0027] 2)本發明的新型混凝土中，陶粒、鋼渣及水渣混凝土具有輕質、保溫隔熱性能良好 等特點，在建筑結構中可以有效減輕建筑荷載，提高建筑墻體的保溫隔熱能力，以節省能 源，并改善居室的舒適性。
[0028] 3)本發明的新型混凝土中，陶粒、鋼渣及水渣混凝土配合比的確定，方法簡單合 理，各參量物理意義明確，操作簡單，適應性強。
[0029] 4)本發明利用工業廢渣作為原材料，有利于實現工業廢渣的再利用，節省土地占 用，減輕工業廢渣污染，減少廢渣對自然環境的破壞，節約天然資源的開采，有利于緩解大 量工業廢渣的處置問題和日益嚴重的資源問題。有利于促進資源、環境的可持續發展，從根 本上解決我國工業廢渣存在的問題，同時也可以建立健全適合我國實際情況的工業廢渣綜 合處置系統。另外也促進了我國的科技進步、經濟建設、環境和社會發展，均具有重要的理 論意義和實用價值。
[0030]當然，實施本發明的任一產品必不一定需要同時達到以上所述的所有技術效果。
【附圖說明】
[0031] 此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
[0032] 圖1為本發明實施例中陶粒取代率對立方體抗壓強度的影響圖；
[0033] 圖2為本發明實施例中鋼渣取代率對立方體抗壓強度的影響圖。
[0034]圖3為本發明實施例中LC-30-0應力-應變全曲線圖；
[0035]圖4為本發明實施例中LC-30-50應力-應變全曲線圖；
[0036]圖5為本發明實施例中LC-30-100應力-應變全曲線圖；
[0037]圖6為本發明實施例中LC-50-0應力-應變全曲線圖；
[0038]圖7為本發明實施例中LC-50-50應力-應變全曲線圖；
[0039]圖8為本發明實施例中LC-50-100應力-應變全曲線圖；
[0040]圖9為本發明實施例中LC-70-0應力-應變全曲線圖；
[0041 ]圖10為本發明實施例中LC-70-50應力-應變全曲線圖；
[0042]圖11為本發明實施例中LC-70-100應力-應變全曲線圖；
[0043]圖12為本發明實施例中立方體抗壓強度與軸心抗壓強度關系圖。
【具體實施方式】
[0044] 以下將配合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，藉此對本發明如何應用 技術手段來解決技術問題并達成技術功效的實現過程能充分理解并據以實施。
[0045] 實施例
[0046] 一、材料
[0047] 1.1水泥
[0048] 扶綏新寧海螺水泥有限公司生產的海螺牌普通硅酸鹽水泥P.0 42.5，其基本性能 見表1。
[0049] 表1水泥基本性能
[0050]
[0051 ] 1.2陶粒
[0052]采用廣西華桂陶粒制品有限公司生產的400級圓球形礦渣陶粒，礦渣陶粒是一種 多孔材料，其具有輕質、耐高溫、導熱系數低、環保等優良特點。
[0053] 根據《輕集料及其試驗方法》GB/T 17431.1-2010第1部分的規程，經過人工清洗、 篩分，選取粒徑為5~12mm的圓球形礦渣陶粒進行在廣西大學材料試驗室進行基本性能試 驗，試驗結果見表2。
[0054] 表2陶粒的基本性能
[0055]
[0056] 1.3鋼渣
[0057] 本試驗所用的鋼渣使用經過柳鋼碾壓、破碎及篩網篩選處理的廢棄鋼渣。鋼渣目 前開發的產品很少，沒有形成一定的生產規模，鋼渣僅在煉鋼廠生產線上經過簡單處理回 收少量金屬，極少量鋼渣用于填路，其余大量尾渣均集中進行堆放處理，形成待處理渣山， 長期積累占用了大量的土地，成了 一個必須解決的環保問題。
[0058] 本試驗將對柳鋼廢棄的鋼渣進行回收利用，用破碎機進行簡單的破碎后，再進行 篩分處理，選用粒徑5.0~26.5mm級配良好的鋼渣作為陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土的粗骨 料，按照《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》JGJ 52-2006的規定進行材料性能試 驗，測定結果如表3所示。
[0059] 表3鋼渣基本性能
[0060]
[0061 ] 1.4水渣
[0062]本試驗所用的細骨料分為天然砂和水渣，天然砂采用邕江河砂，水渣使用柳鋼碾 壓、破碎及篩網篩選處理的廢棄高爐水渣。通過對比水渣和天然砂的篩分試驗結果可以看 出：水渣和天然砂均屬于2級級配區砂，且水渣的顆粒分布明顯偏窄，其粒徑在2.36mm以上 的僅占顆粒總量的8.4%，顆粒尺寸主要集中在0.30mm~2.36mm范圍內。細骨料的篩分結果 如表4所示。
[0063]表4細骨料的篩分結果
[0064]
[0065] 注：△1、厶2^3^4、厶5^6表示篩孔直徑為4.75111111、2.36111111、1.18111111、60(^111、30(^111、 150μηι的累計篩余量（％ )。
[0066]水渣在滿足《建筑材料放射性核素限量》GB 6566-2010的要求下，按照國家標準 《建筑用砂》GB/T 14684-2011及《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》JGJ 52-2006進 行試驗及評定，其基本物理性能如表5所示。
[0067] 表5細骨料基本性能
[0068]
[0069] 1.5水
[0070]拌合用水使用廣西大學飲用水。
[0071 ] 二、新型混凝土制備
[0072] 新型混凝土的制備方法，包括以下步驟：
[0073] (1)陶粒預濕:將陶粒在水中浸泡1小時，然后撈出晾干至表面無積水。
[0074] (2)混合:將預濕后的所述陶粒與鋼渣、水渣、天然砂進行混合，使用強制式攪拌機 攪拌30s，使粗細骨料攪拌均勻;再加入水泥攪拌30s，使水泥在骨料中均勻分布;最后加水 攪拌2min，得到混凝土拌合物。水、水泥、陶粒、鋼渣、水渣和天然砂配比如表6所示。
[0075] 表6新型混凝土材料配合比
[0076]
[0077] 注：1、陶粒采用預濕處理，保證有效水灰比；2、LC-50_30表示：陶粒取代率為50%， 水渣取代率為30 %。
[0078] (3)采用二次裝模、二次振搗的方法成型：
[0079] ①第一次裝模，將混凝土拌合物裝至模具高度的三分之二處，機械振搗5~7s至密 實；
[0080] ②第二次裝模，要使混凝土拌合物高出模具，再用機械振搗5~7s;
[0081] ③對振搗密實后的混凝土模塊，進行人工抹壓，防止陶粒發生浮起的現象；
[0082]④若成型過程中陶粒再次上浮，可在成型lh后再進行一次人工抹面即可，以達到 較好的試件勻質性和外觀平整性。
[0083] (4)養護:溫度18-22Γ、相對濕度>95%的條件下養護28d。若當養護壞境的溫度 高于20°C，須用塑料布覆蓋在混凝土試件及砌塊上進行保溫保濕養護，并且每隔12小時澆 一次水。
[0084]三、新型混凝土性能試驗 [0085] 3.1和易性與表觀密度試驗及分析
[0086]新型材料拌合物試塊成型后無泌水現象，和易性良好。按照《普通混凝土拌合物性 能試驗方法標準》的規定，對陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土進行表觀密度測定。陶粒、鋼渣及水 渣砂混凝土的表觀密度試驗結果如表7所示。
[0087]表7新型材料拌合物的物理性能
[0089] 隨著水渣代砂率的改變，坍落度、表觀密度變化不大，粘聚性和保水性基本保持良 好，新型材料拌合物和易性滿足要求;隨著陶粒取代率的提高，混凝土表觀密度逐漸減少， 其中陶粒取代率提高20%，混凝土的表觀密度下降13%左右，重量減輕較大。陶粒取代率為 70 %時，新型材料混凝土中表觀密度小于1950kg/nf3，滿足輕骨料混凝土的的要求。
[0090] 3.2立方體力學性能試驗
[0091] 新型材料混凝土按照9種不同配合比澆筑成標準立方體試件，每組3個，共9組。根 據《普通混凝土力學性能試驗方法標準》的規定，采用電液式壓力試驗機對標準混凝土立方 體進行抗壓強度試驗，研究陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土的受壓過程、破壞形態特征、極限荷 載。
[0092]陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土立方體受壓過程裂紋的發展規律與最終破壞形態和普 通混凝土試件基本類似。混凝土試件受力后，在其受力方向首先發生壓縮變形。隨著壓力逐 漸增加，混凝土應力逐漸變大，試件的變形明顯，首先在混凝土試件的表面出現細微的豎向 裂縫，然后開始上下延伸，出現一系列微小的陶粒表皮炸開的聲音，緊接著陶粒破碎的"吱 吱"聲音越來越明顯。裂縫開始向混凝土試件角部延伸，形成了八字形正倒相連的裂縫。隨 著荷載繼續增加，混凝土開始剝落，試件宣布破壞。
[0093]混凝土立方體試件的最終破壞形態為八字形正倒相接的四角錐。試驗還發現混凝 土的破壞基本為陶粒骨料的破壞，陶粒骨料破碎后迅速發展到水泥石基體的破壞，幾乎未 見鋼渣的破壞。這是因為陶粒呈多孔結構，其強度和剛度都比水泥基體低。因此，陶粒強度 對混凝土的強度有很大的影響，鋼渣、砂漿之間的界面對混凝土的強度不起決定作用。而隨 著水渣代砂率的改變，新型材料混凝土立方體試件的破壞特征基本一致。
[0094]不同配合比下新型材料混凝土立方體抗壓強度試驗結果如表8所示。
[0095]表8立方體抗壓強度
[0096]
[0097] 將新型材料混凝土立方體抗壓強度試驗值與取代率的關系用軟件進行擬合，得到 如圖1和2所示的線性關系。
[0098] 隨著陶粒取代率的提高，鋼渣摻量的減少，混凝土的抗壓強度逐漸降低。分析其原 因在于陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土中，輕骨料陶粒的強度和彈性模量往往都低于水泥砂漿 本身，陶粒的強度是影響混凝土強度主要因素。其次陶粒與水泥砂漿的粘結力大，所以混凝 土立方體試件的破壞基本為陶粒骨料首先發生破壞，隨后混凝土達到極限抗壓承載力。
[0099] 鋼渣取代混凝土中的粗集料，其混凝土和易性好，力學強度高。隨著鋼渣摻量的依 次增大，使水泥砂漿與骨料之間的界面得到強化，混凝土的力學性能得到了顯著改善。 [0100]水渣的參入對新型材料混凝土的產生了較大影響，隨著水渣取代率的提高，試件 的強度先增加后降低，當取代率為50 %時，混凝土強度比0 %、100%水渣取代率的新型材料 混凝土強度分別提高了 2%、8%左右。因為水渣化學成分含有大量的活性5102)1203以及 CaO,具有一定的膠凝活性，而砂子在常溫下是惰性材料，在混凝土中摻入一定量的水渣后， 水渣本身的活性作用，生成硅酸鈣凝膠，使界面黏結性得到明顯改善，從而提高了混凝土的 強度。而當水渣代砂率超過50%時，由于水渣細骨料自身孔隙、裂紋較多，混凝土強度有降 低趨勢，在實際工程中，水渣的摻量不應超過50%，水渣取代細骨料在40%~50%為宜。 [0101] 3.3棱柱體軸心抗壓應力-應變全曲線試驗
[0102]軸心抗壓強度能更準確反應混凝土結構的實際受力情況，受壓應力-應變全曲線 能夠全面、宏觀的反應新型材料的力學性能。本文通過對陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土棱柱體 試塊進行了軸心抗壓應力-應變全曲線試驗研究，研究新型材料混凝土的破壞過程、破壞特 征、極限荷載及變形性能，并通過試驗結果回歸得到陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土的應力-應 變全曲線關系。
[0103] 新型材料混凝土按照9種不同配合比饒筑成邊長為150mmX 150mmX 300mm的標準 混凝土棱柱體試件，每組3個，共27個棱柱體。放入廣西大學建材樓標準養護室養護28天后， 根據《普通混凝土力學性能試驗方法標準》的規定，進行測試棱柱體軸心受壓應力-應變全 曲線。在棱柱體試件的一對平行面上粘貼應變片，采用結構實驗室RMT-201巖石壓力機的 力-行程控制系統進行測試，并以DH3821靜態應變測試系統對混凝土的應變進行采集和修 正。
[0104] 陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土棱柱體軸心受壓破壞過程與混凝土立方體試件相似。 陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土棱柱體達到峰值應力之前，試塊上逐漸出現少量豎向細微裂縫， 隨著陶粒摻量越大，混凝土表面可見裂紋出現時間越晚。隨著試件應力不斷增大，混凝土出 現多條豎直方向微裂縫。裂縫不斷發展，寬度逐漸增大，最后形成斜裂縫貫通整個界面破 壞。
[0105] 新型材料混凝土棱柱體試塊軸心抗壓試驗結果如表9所示。
[0106] 表9新型材料混凝土軸心抗壓強度試驗結果
[0107]
[0108] 對于陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土，由于其組成的原材料與普通混凝土不同，試件內 部的結構與其強度形成機理也存在差異，故陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土的破壞過程也有其 自身的特點。陶粒、鋼渣及水渣應力-應變全曲線見圖3-圖11。
[0109] 根據應力-應變全曲線試驗結果(圖3-圖11)可以看出：
[0110] 1)不同配合比混凝土棱柱體應力-應變全曲線上升段均可以看作一條直線，說明 混凝土受力達到峰值應力前處于彈性階段；當混凝土到達峰值應力后，陶粒、鋼渣及水渣砂 混凝土裂縫加速擴展延伸，由于混凝土存在一定的變異性，個別試件應力有陡降現象出現。 隨著陶粒摻量的增加，鋼渣摻量的減少，混凝土應力-應變全曲線反彎點逐漸趨于不明顯。 原因在于陶粒屬于多空材料，陶粒的摻入使得新型材料混凝土達到極限荷載后，混凝土內 部陶粒所壓縮的能量釋放，試件表面裂縫發展速度加快，最后混凝土試件裂縫貫通而破壞。
[0111] 2)隨著水渣代砂率的增加，混凝土的峰值應力先上升后降低。在峰值前段，水渣細 骨料混凝土的應力上差異較小，表明水渣細骨料自身孔隙、裂紋較多，但仍彈性可用。在受 壓應力-應變全曲線峰值后段，曲線下降隨著水渣摻量增加而趨緩，水渣細骨料混凝土脆性 降低，延性增大，可見水渣砂細骨料對混凝土的延性有利。
[0112] 3)根據各配合比應力-應變全曲線的下升段可以看出，陶粒脆性大，但水渣可增加 混凝土延性，對陶粒的脆性有一定的中和，減緩了新型材料混凝土應力-應變全曲線下降段 的陡峭程度。
[0113] 4)部分的應力-應變全曲線下降段較為陡峭，強度跌落快。其原因在于陶粒抗壓強 度比水泥砂漿低，粗骨料陶粒無法阻止裂縫的發展，從而導致裂縫在水泥砂漿出現后迅速 穿過陶粒擴展延伸，混凝土試件宣布破壞。
[0114] 峰值應力與峰值應變
[0115] 與峰值應力相對應的應變為陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土的峰值應變。陶粒、鋼渣及 水渣砂混凝土應力-應變全曲線在其下降段、收斂段與普通混凝土存在差異。同時，根據混 凝土的配合比不同，其峰值應變、峰值應力也不一樣。各摻量對混凝土峰值應力和峰值應變 都的影響程度由大到小分別為:陶粒、鋼渣、水渣。陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土的峰值應力與 峰值應變如表10所示。
[0116] 表10混凝土峰值應力與峰值應變
[0118]從表10可看出，隨著陶粒摻量增大，鋼渣摻量的減少，混凝土密度逐漸減小，混凝 土峰值應力顯著下降，而峰值應變逐漸增大。陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土的峰值應變高于普 通混凝土的峰值應變，其主要原因是隨著混凝土體積密度的降低，其彈性模量也顯著下降， 且圓球形礦渣陶粒骨料的彈性模量比較低，本身的變形大，相同應力情況下應變增加，從而 導致新型材料混凝土的變形性能增大。
[0119]軸心抗壓強度與立方體抗壓強度的關系
[0120]混凝土立方體試件在受壓時，由于"環箍效應"的存在，使得抗壓測試結果比真實 情況偏大。為了使測試結果更能反應混凝土真實的抗壓強度，我國采用100X100X300的棱 柱體試件進行軸心抗壓強度試驗，以軸心抗壓強度作為結構混凝土最基本的強度指標。但 是由于混凝土立方體試件在試驗中比較方便制作，并且能夠節省混凝土原材料，減少試驗 成本，因此研究陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土立方體與棱柱體之間的換算關系是非常必要的。
[0121] 陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土立方體抗壓強度與軸心抗壓強度的關系受以下幾個方 面因素影響：
[0122] (1)陶粒密度小，在陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土振搗時易造成上浮現象。混凝土試 件在受力過程中，陶粒上浮區與砂漿區容易出現裂縫，使混凝土試件抗壓強度減弱。
[0123] (2)在試件加載時沒有完全對中，容易出現偏心受壓，導致試驗結果受到影響。
[0124] (3)由于混凝土試模的各邊角垂直度和表面平整度存在一定的偏差，制作的混凝 土試件存在一定的誤差，因此其受力性能也會受到影響。
[0125] 本試驗共進行9組對比試驗，得到立方體抗壓強度和棱柱體軸心抗壓強度之間的 關系如表11所示。
[0126] 表11立方體抗壓強度與軸心抗壓強度的關系
[0127]
[0128] 從表11可以看出，新型材料混凝土軸心抗壓強度明顯比立方體抗壓強度低，兩者 之間的比值fc/f?在0.89~0.94之間波動，符合一般規律。對試驗9組數據進行回歸分析，通 過線性擬合，如圖12所示。
[0129] 新型材料混凝土立方體抗壓強度與軸心抗壓強度之間存在明顯的線性關系。目前 輕骨料混凝土主要以公式fc = 〇.93fcu作為兩者之間的換算關系，陶粒、鋼渣及水渣砂混凝 土的軸壓比比普通混凝土略高，擬合后得到直線回歸方程為:f c = 〇.92f?，具有較高的相關 性。因此陶粒、鋼渣及水渣砂混凝土可以采用公式fc = 0.93fcu作為兩種抗壓強度換算公式。
[0130] 本發明利用圓球形礦渣陶粒、鋼渣、水渣等工業廢渣作為原材料研制的新型混凝 土，有利于實現工業廢渣的再利用，節省廢渣占用土地量，減少了廢渣對自然環境的破壞， 發展循環經濟，減輕自然環境承受的負擔。本發明的新型混凝土中，陶粒、鋼渣及水渣混凝 土具有輕質、保溫隔熱性能良好等特點，在建筑結構中可以有效減輕建筑荷載，提高建筑墻 體的保溫隔熱能力，以節省能源，并改善居室的舒適性。陶粒、鋼渣及水渣混凝土配合比的 確定，方法簡單合理，各參量物理意義明確，操作簡單，適應性強。本發明的新型混凝減輕了 工業廢渣的污染，節約了天然資源的開采，體現了綠色環保的主題。有利于緩解大量工業廢 渣的處置問題和日益嚴重的資源問題。符合目前建筑"綠色、環保、節能"的主題要求，有利 于實現社會的可持續發展。
[0131] 如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定成分或方法。本領域技術 人員應可理解，不同地區可能會用不同名詞來稱呼同一個成分。本說明書及權利要求并不 以名稱的差異來作為區分成分的方式。如在通篇說明書及權利要求當中所提及的"包含"為 一開放式用語，故應解釋成"包含但不限定于"。"大致"是指在可接收的誤差范圍內，本領域 技術人員能夠在一定誤差范圍內解決所述技術問題，基本達到所述技術效果。說明書后續 描述為實施本發明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本發明的一般原則為目的，并非 用以限定本發明的范圍。本發明的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。
[0132] 還需要說明的是，術語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的 包含，從而使得包括一系列要素的商品或者系統不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確 列出的其他要素，或者是還包括為這種商品或者系統所固有的要素。在沒有更多限制的情 況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系統中還 存在另外的相同要素。
[0133] 上述說明示出并描述了本發明的若干優選實施例，但如前所述，應當理解本發明 并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、 修改和環境，并能夠在本文所述發明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識 進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和范圍，則都應在本發 明所附權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種新型混凝土，其特征在于，包括水、水泥、陶粒、鋼渣、水渣和天然砂，以質量比 計，水：水泥：陶粒：鋼渣：水渣：天然砂=O · 47 :1:0 · 17~O · 40 :1 · 27~2 · 97:0~1 · 05 :0~ 1.34〇2. 如權利要求1所述的新型混凝土，其特征在于，以質量比計，水：水泥：陶粒：鋼渣：水 渣：天然砂= 0.47:1:0.40:1.27:0.53:0.67。3. 如權利要求1所述的新型混凝土，其特征在于，以質量比計，水：水泥：陶粒：鋼渣：水 渣：天然砂= 0.47:1:0.29:2.12:0.53:0.67。4. 如權利要求1所述的新型混凝土，其特征在于，以質量比計，水：水泥：陶粒：鋼渣：水 渣:天然砂= 0.47:1:0.17:2.97:0.53:0.67。5. -種新型混凝土的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 陶粒預濕:將陶粒在水中浸泡，然后撈出晾干至表面無積水； (2) 混合:將預濕后的所述陶粒與鋼渣、水渣、天然砂進行混合，攪拌均勻，再加入水泥 攪拌均勻，最后加水攪拌，得到混凝土拌合物； (3) 成型:將所述混凝土拌合物注入模具成型； (4) 養護:對成型后的所述混凝土進行保潮養護。6. 如權利要求5所述的新型混凝土的制備方法，其特征在于，所述混合步驟具體為:將 預濕后的所述陶粒與鋼渣、水渣、天然砂進行混合，攪拌30s;再加入水泥攪拌30s;最后加水 攪拌2min，得到混凝土拌合物。7. 如權利要求6所述的新型混凝土的制備方法，其特征在于，所述成型步驟采用二次裝 模、二次振搗的方法，具體包括： (1) 第一次裝模，將所述混凝土拌合物裝至模具高度的三分之二處，振搗密實； (2) 第二次裝模，使所述混凝土拌合物高出所述模具，振搗； (3) 對振搗密實后的混凝土模塊，進行抹壓，防止陶粒浮起； (4) 若陶粒上浮，可在成型后Ih再進行一次人工抹面。8. 如權利要求7所述的新型混凝土的制備方法，其特征在于，所述養護步驟具體為:溫 度18-22Γ、相對濕度>95%的條件下對成型后的所述混凝土養護28d，當溫度高于20°C，用 塑料布覆蓋在所述混凝土上進行保溫保濕養護，并且每隔12小時澆一次水。9. 如權利要求8所述的新型混凝土的制備方法，其特征在于，所述陶粒預濕步驟中，陶 粒在水中浸泡1小時。10. 如權利要求9所述的新型混凝土的制備方法，其特征在于，所述混合步驟中，以質量 比計，水:水泥：陶粒:鋼渣:水渣:天然砂= 0.47:1:0.17~0.40:1.27~2.97:0~1.05:0~ 1.34〇
【文檔編號】B28B11/24GK105884297SQ201610220423
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月7日
【發明人】鄧志恒, 孔德輔, 寧紀源, 楊海峰, 馮超
【申請人】廣西大學