新型混凝土及其制备方法

新型混凝土及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型混凝土及其制备方法，新型混凝土包括水泥、陶粒、钢渣、水渣和天然砂，以质量比计，水：水泥：陶粒：钢渣：水渣：天然砂＝0.47：1：0.17～0.40：1.27～2.97：0～1.05：0～1.34。本发明利用圆球形矿渣陶粒、钢渣、水渣等工业废渣作为原材料研制的新型混凝土，有利于实现工业废渣的再利用，节省废渣占用土地量，减少了废渣对自然环境的破坏，发展循环经济，减轻自然环境承受的负担。陶粒、钢渣及水渣混凝土具有轻质、保温隔热性能良好等特点，在建筑结构中可以有效减轻建筑荷载，提高建筑墙体的保温隔热能力，以节省能源，并改善居室的舒适性。
【专利说明】
新型混凝土及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于建筑材料技术领域，具体地说，涉及一种新型混凝土及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国城市化进程的加快，建筑的市场需求量日益提高，每年以16~20亿平方 米建筑面积的趋势新增。建筑建造消耗了大量的能源、矿产、水、土地和木材等各类自然资 源，从而导致了矿产减少、能源紧缺、绿地大面积减少的现状。随着我国资源短缺问题日益 严重，许多地方已经开始大规模地开山采石，自然生态环境遭到了严重破坏，违背了我国经 济与环境的可持续发展战略。因此，研究废弃资源的有效循环利用，变废为宝，可以促进自 然生态环境的协调发展，具有十分重要的现实意义。
[0003] 高炉水渣和转炉钢渣是钢铁冶炼生产过程中的必然产物，仅2010年柳钢生铁产量 917万吨，粗钢产量1001万吨，共计产生高炉水渣379.7万吨，钢渣170万吨，每生产1吨粗钢 就会产生0.17吨的钢渣。如果不能合理地利用这些工业废渣，不仅会占用大量的土地、浪费 资源，还会严重污染环境。相反，如果能够有效回收并加以综合利用这些废弃资源，既提高 了经济效益、改善环境，又实现了国家节能减排的要求。同时，将工业废渣循环再利用，生产 新型的建筑材料，使有限的资源得以有效的重新利用，又改善了环保和资源问题。
[0004] 《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中着重提出研究绿色、节能建材，对于土 木工程领域而言，充分利用陶粒、钢渣和水渣等工业废渣配制成新型材料混凝土墙体材料 就是充分利用工业废渣、变废为宝，符合我国发展"绿色、环保、节能"的主题。墙体材料是推 进我国建筑节能工作的重要保证，而新型墙材是伴随着我国建筑业的迅猛发展、土地和能 源等不可再生资源的超负荷开发而发展起来的一门新兴产业，其发展历史短，社会需求大， 行业水平较低，科技创新潜力巨大。综合有效利用工业废渣进行生产技术可靠、先进合理的 节能墙体材料具有良好的经济效益和市场前景，既能够缓解环境污染，保护生态环境，又能 够减少对自然资源的开采，是实现我国可持续发展宏观政策的必然选择。

【发明内容】

[0005] 有鉴于此，本发明所要解决混凝土需求量不断增高，而现有工业废渣不易处理，难 以循环利用，污染环境的问题，提供了一种新型混凝土及其制备方法。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明公开了一种新型混凝土，包括水、水泥、陶粒、钢 渣、水渣和天然砂。
[0007] 进一步的，以质量比计，水:水泥：陶粒:钢渣:水渣:天然砂=0.47:1:0.17~0.40: 1.27~2.97:0~1.05:0~1.34。
[0008] 优选的，以质量比计，水：水泥：陶粒：钢渣：水渣：天然砂=0.47 :1:0.17 : 2.97 : 0 · 53:0 · 67。（ LC-30-50，强度等级 C25)
[0009] 优选的，以质量比计，水：水泥：陶粒：钢渣：水渣：天然砂=0.47 :1:0.29: 2.12 : 0 · 53:0 · 67。（ LC-50-50，强度等级 C20)
[0010] 优选的，以质量比计，水：水泥：陶粒：钢渣：水渣：天然砂=0.47:1:0.40:1.27: 0 · 53:0 · 67。（ LC-70-50，强度等级 C15)
[0011] 本发明还公开了上述新型混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0012 ] (1)陶粒预湿:将陶粒在水中浸泡，然后捞出晾干至表面无积水；
[0013] (2)混合:将预湿后的所述陶粒与钢渣、水渣、天然砂进行混合，搅拌均匀，再加入 水泥搅拌均匀，最后加水搅拌，得到混凝土拌合物；
[0014] (3)成型:将所述混凝土拌合物注入模具成型；
[0015] (4)养护:对成型后的所述混凝土进行保潮养护。
[0016] 进一步的，所述混合步骤具体为：将预湿后的所述陶粒与钢渣、水渣、天然砂进行 混合，使用强制式搅拌机搅拌30s，使粗细骨料搅拌均匀;再加入水泥搅拌30s，使水泥在骨 料中均勾分布;最后加水搅拌2min，得到混凝土拌合物。
[0017] 进一步的，所述成型步骤采用二次装模、二次振捣的方法，具体包括：
[0018] (1)第一次装模，将混凝土拌合物装至模具高度的三分之二处，机械振捣5~7s至 密实；
[0019] (2)第二次装模，要使混凝土拌合物高出模具，再用机械振捣5~7s;
[0020] (3)对振捣密实后的混凝土模块，进行人工抹压，防止陶粒发生浮起的现象；
[0021] (4)若成型过程中陶粒上浮，可在成型后lh再进行一次人工抹面。
[0022] 进一步的，所述养护步骤具体为:温度18-22Γ、相对湿度>95%的条件下对所述 成型后的混凝土养护28d。若当养护坏境的温度高于20°C，须用塑料布覆盖在混凝土试件及 砌块上进行保温保湿养护，并且每隔12小时浇一次水。
[0023] 进一步的，所述陶粒预湿步骤中，陶粒在水中浸泡1小时。
[0024] 进一步的，所述混合步骤中，以质量比计，水：水泥：陶粒：钢渣：水渣：天然砂= 0.47:1:0.17~0.40:1.27~2.97:0~1.05:0~1.34。
[0025] 与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
[0026] 1)本发明生产的新型混凝土有不同强度等级，其所用的原材料，除了传统混凝土 所用的水泥、砂、和水组分外，还利用工业废渣陶粒、钢渣、水渣作为掺合料。该种新型混凝 土能够保证混凝土结构、砌体结构等提供所需要的强度。
[0027] 2)本发明的新型混凝土中，陶粒、钢渣及水渣混凝土具有轻质、保温隔热性能良好 等特点，在建筑结构中可以有效减轻建筑荷载，提高建筑墙体的保温隔热能力，以节省能 源，并改善居室的舒适性。
[0028] 3)本发明的新型混凝土中，陶粒、钢渣及水渣混凝土配合比的确定，方法简单合 理，各参量物理意义明确，操作简单，适应性强。
[0029] 4)本发明利用工业废渣作为原材料，有利于实现工业废渣的再利用，节省土地占 用，减轻工业废渣污染，减少废渣对自然环境的破坏，节约天然资源的开采，有利于缓解大 量工业废渣的处置问题和日益严重的资源问题。有利于促进资源、环境的可持续发展，从根 本上解决我国工业废渣存在的问题，同时也可以建立健全适合我国实际情况的工业废渣综 合处置系统。另外也促进了我国的科技进步、经济建设、环境和社会发展，均具有重要的理 论意义和实用价值。
[0030]当然，实施本发明的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
[0031] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0032] 图1为本发明实施例中陶粒取代率对立方体抗压强度的影响图；
[0033] 图2为本发明实施例中钢渣取代率对立方体抗压强度的影响图。
[0034]图3为本发明实施例中LC-30-0应力-应变全曲线图；
[0035]图4为本发明实施例中LC-30-50应力-应变全曲线图；
[0036]图5为本发明实施例中LC-30-100应力-应变全曲线图；
[0037]图6为本发明实施例中LC-50-0应力-应变全曲线图；
[0038]图7为本发明实施例中LC-50-50应力-应变全曲线图；
[0039]图8为本发明实施例中LC-50-100应力-应变全曲线图；
[0040]图9为本发明实施例中LC-70-0应力-应变全曲线图；
[0041 ]图10为本发明实施例中LC-70-50应力-应变全曲线图；
[0042]图11为本发明实施例中LC-70-100应力-应变全曲线图；
[0043]图12为本发明实施例中立方体抗压强度与轴心抗压强度关系图。
【具体实施方式】
[0044] 以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用 技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
[0045] 实施例
[0046] 一、材料
[0047] 1.1水泥
[0048] 扶绥新宁海螺水泥有限公司生产的海螺牌普通硅酸盐水泥P.0 42.5，其基本性能 见表1。
[0049] 表1水泥基本性能
[0050]
[0051 ] 1.2陶粒
[0052]采用广西华桂陶粒制品有限公司生产的400级圆球形矿渣陶粒，矿渣陶粒是一种 多孔材料，其具有轻质、耐高温、导热系数低、环保等优良特点。
[0053] 根据《轻集料及其试验方法》GB/T 17431.1-2010第1部分的规程，经过人工清洗、 筛分，选取粒径为5~12mm的圆球形矿渣陶粒进行在广西大学材料试验室进行基本性能试 验，试验结果见表2。
[0054] 表2陶粒的基本性能
[0055]
[0056] 1.3钢渣
[0057] 本试验所用的钢渣使用经过柳钢碾压、破碎及筛网筛选处理的废弃钢渣。钢渣目 前开发的产品很少，没有形成一定的生产规模，钢渣仅在炼钢厂生产线上经过简单处理回 收少量金属，极少量钢渣用于填路，其余大量尾渣均集中进行堆放处理，形成待处理渣山， 长期积累占用了大量的土地，成了 一个必须解决的环保问题。
[0058] 本试验将对柳钢废弃的钢渣进行回收利用，用破碎机进行简单的破碎后，再进行 筛分处理，选用粒径5.0~26.5mm级配良好的钢渣作为陶粒、钢渣及水渣砂混凝土的粗骨 料，按照《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52-2006的规定进行材料性能试 验，测定结果如表3所示。
[0059] 表3钢渣基本性能
[0060]
[0061 ] 1.4水渣
[0062]本试验所用的细骨料分为天然砂和水渣，天然砂采用邕江河砂，水渣使用柳钢碾 压、破碎及筛网筛选处理的废弃高炉水渣。通过对比水渣和天然砂的筛分试验结果可以看 出：水渣和天然砂均属于2级级配区砂，且水渣的颗粒分布明显偏窄，其粒径在2.36mm以上 的仅占颗粒总量的8.4%，颗粒尺寸主要集中在0.30mm~2.36mm范围内。细骨料的筛分结果 如表4所示。
[0063]表4细骨料的筛分结果
[0064]
[0065] 注：△1、厶2^3^4、厶5^6表示筛孔直径为4.75111111、2.36111111、1.18111111、60(^111、30(^111、 150μηι的累计筛余量（％ )。
[0066]水渣在满足《建筑材料放射性核素限量》GB 6566-2010的要求下，按照国家标准 《建筑用砂》GB/T 14684-2011及《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52-2006进 行试验及评定，其基本物理性能如表5所示。
[0067] 表5细骨料基本性能
[0068]
[0069] 1.5水
[0070]拌合用水使用广西大学饮用水。
[0071 ] 二、新型混凝土制备
[0072] 新型混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0073] (1)陶粒预湿:将陶粒在水中浸泡1小时，然后捞出晾干至表面无积水。
[0074] (2)混合:将预湿后的所述陶粒与钢渣、水渣、天然砂进行混合，使用强制式搅拌机 搅拌30s，使粗细骨料搅拌均匀;再加入水泥搅拌30s，使水泥在骨料中均匀分布;最后加水 搅拌2min，得到混凝土拌合物。水、水泥、陶粒、钢渣、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、陶粒采用预湿处理，保证有效水灰比；2、LC-50_30表示：陶粒取代率为50%， 水渣取代率为30 %。
[0078] (3)采用二次装模、二次振捣的方法成型：
[0079] ①第一次装模，将混凝土拌合物装至模具高度的三分之二处，机械振捣5~7s至密 实；
[0080] ②第二次装模，要使混凝土拌合物高出模具，再用机械振捣5~7s;
[0081] ③对振捣密实后的混凝土模块，进行人工抹压，防止陶粒发生浮起的现象；
[0082]④若成型过程中陶粒再次上浮，可在成型lh后再进行一次人工抹面即可，以达到 较好的试件匀质性和外观平整性。
[0083] (4)养护:温度18-22Γ、相对湿度>95%的条件下养护28d。若当养护坏境的温度 高于20°C，须用塑料布覆盖在混凝土试件及砌块上进行保温保湿养护，并且每隔12小时浇 一次水。
[0084]三、新型混凝土性能试验 [0085] 3.1和易性与表观密度试验及分析
[0086]新型材料拌合物试块成型后无泌水现象，和易性良好。按照《普通混凝土拌合物性 能试验方法标准》的规定，对陶粒、钢渣及水渣砂混凝土进行表观密度测定。陶粒、钢渣及水 渣砂混凝土的表观密度试验结果如表7所示。
[0087]表7新型材料拌合物的物理性能
[0089] 随着水渣代砂率的改变，坍落度、表观密度变化不大，粘聚性和保水性基本保持良 好，新型材料拌合物和易性满足要求;随着陶粒取代率的提高，混凝土表观密度逐渐减少， 其中陶粒取代率提高20%，混凝土的表观密度下降13%左右，重量减轻较大。陶粒取代率为 70 %时，新型材料混凝土中表观密度小于1950kg/nf3，满足轻骨料混凝土的的要求。
[0090] 3.2立方体力学性能试验
[0091] 新型材料混凝土按照9种不同配合比浇筑成标准立方体试件，每组3个，共9组。根 据《普通混凝土力学性能试验方法标准》的规定，采用电液式压力试验机对标准混凝土立方 体进行抗压强度试验，研究陶粒、钢渣及水渣砂混凝土的受压过程、破坏形态特征、极限荷 载。
[0092]陶粒、钢渣及水渣砂混凝土立方体受压过程裂纹的发展规律与最终破坏形态和普 通混凝土试件基本类似。混凝土试件受力后，在其受力方向首先发生压缩变形。随着压力逐 渐增加，混凝土应力逐渐变大，试件的变形明显，首先在混凝土试件的表面出现细微的竖向 裂缝，然后开始上下延伸，出现一系列微小的陶粒表皮炸开的声音，紧接着陶粒破碎的"吱 吱"声音越来越明显。裂缝开始向混凝土试件角部延伸，形成了八字形正倒相连的裂缝。随 着荷载继续增加，混凝土开始剥落，试件宣布破坏。
[0093]混凝土立方体试件的最终破坏形态为八字形正倒相接的四角锥。试验还发现混凝 土的破坏基本为陶粒骨料的破坏，陶粒骨料破碎后迅速发展到水泥石基体的破坏，几乎未 见钢渣的破坏。这是因为陶粒呈多孔结构，其强度和刚度都比水泥基体低。因此，陶粒强度 对混凝土的强度有很大的影响，钢渣、砂浆之间的界面对混凝土的强度不起决定作用。而随 着水渣代砂率的改变，新型材料混凝土立方体试件的破坏特征基本一致。
[0094]不同配合比下新型材料混凝土立方体抗压强度试验结果如表8所示。
[0095]表8立方体抗压强度
[0096]
[0097] 将新型材料混凝土立方体抗压强度试验值与取代率的关系用软件进行拟合，得到 如图1和2所示的线性关系。
[0098] 随着陶粒取代率的提高，钢渣掺量的减少，混凝土的抗压强度逐渐降低。分析其原 因在于陶粒、钢渣及水渣砂混凝土中，轻骨料陶粒的强度和弹性模量往往都低于水泥砂浆 本身，陶粒的强度是影响混凝土强度主要因素。其次陶粒与水泥砂浆的粘结力大，所以混凝 土立方体试件的破坏基本为陶粒骨料首先发生破坏，随后混凝土达到极限抗压承载力。
[0099] 钢渣取代混凝土中的粗集料，其混凝土和易性好，力学强度高。随着钢渣掺量的依 次增大，使水泥砂浆与骨料之间的界面得到强化，混凝土的力学性能得到了显著改善。 [0100]水渣的参入对新型材料混凝土的产生了较大影响，随着水渣取代率的提高，试件 的强度先增加后降低，当取代率为50 %时，混凝土强度比0 %、100%水渣取代率的新型材料 混凝土强度分别提高了 2%、8%左右。因为水渣化学成分含有大量的活性5102)1203以及 CaO,具有一定的胶凝活性，而砂子在常温下是惰性材料，在混凝土中掺入一定量的水渣后， 水渣本身的活性作用，生成硅酸钙凝胶，使界面黏结性得到明显改善，从而提高了混凝土的 强度。而当水渣代砂率超过50%时，由于水渣细骨料自身孔隙、裂纹较多，混凝土强度有降 低趋势，在实际工程中，水渣的掺量不应超过50%，水渣取代细骨料在40%~50%为宜。 [0101] 3.3棱柱体轴心抗压应力-应变全曲线试验
[0102]轴心抗压强度能更准确反应混凝土结构的实际受力情况，受压应力-应变全曲线 能够全面、宏观的反应新型材料的力学性能。本文通过对陶粒、钢渣及水渣砂混凝土棱柱体 试块进行了轴心抗压应力-应变全曲线试验研究，研究新型材料混凝土的破坏过程、破坏特 征、极限荷载及变形性能，并通过试验结果回归得到陶粒、钢渣及水渣砂混凝土的应力-应 变全曲线关系。
[0103] 新型材料混凝土按照9种不同配合比饶筑成边长为150mmX 150mmX 300mm的标准 混凝土棱柱体试件，每组3个，共27个棱柱体。放入广西大学建材楼标准养护室养护28天后， 根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》的规定，进行测试棱柱体轴心受压应力-应变全 曲线。在棱柱体试件的一对平行面上粘贴应变片，采用结构实验室RMT-201岩石压力机的 力-行程控制系统进行测试，并以DH3821静态应变测试系统对混凝土的应变进行采集和修 正。
[0104] 陶粒、钢渣及水渣砂混凝土棱柱体轴心受压破坏过程与混凝土立方体试件相似。 陶粒、钢渣及水渣砂混凝土棱柱体达到峰值应力之前，试块上逐渐出现少量竖向细微裂缝， 随着陶粒掺量越大，混凝土表面可见裂纹出现时间越晚。随着试件应力不断增大，混凝土出 现多条竖直方向微裂缝。裂缝不断发展，宽度逐渐增大，最后形成斜裂缝贯通整个界面破 坏。
[0105] 新型材料混凝土棱柱体试块轴心抗压试验结果如表9所示。
[0106] 表9新型材料混凝土轴心抗压强度试验结果
[0107]
[0108] 对于陶粒、钢渣及水渣砂混凝土，由于其组成的原材料与普通混凝土不同，试件内 部的结构与其强度形成机理也存在差异，故陶粒、钢渣及水渣砂混凝土的破坏过程也有其 自身的特点。陶粒、钢渣及水渣应力-应变全曲线见图3-图11。
[0109] 根据应力-应变全曲线试验结果(图3-图11)可以看出：
[0110] 1)不同配合比混凝土棱柱体应力-应变全曲线上升段均可以看作一条直线，说明 混凝土受力达到峰值应力前处于弹性阶段；当混凝土到达峰值应力后，陶粒、钢渣及水渣砂 混凝土裂缝加速扩展延伸，由于混凝土存在一定的变异性，个别试件应力有陡降现象出现。 随着陶粒掺量的增加，钢渣掺量的减少，混凝土应力-应变全曲线反弯点逐渐趋于不明显。 原因在于陶粒属于多空材料，陶粒的掺入使得新型材料混凝土达到极限荷载后，混凝土内 部陶粒所压缩的能量释放，试件表面裂缝发展速度加快，最后混凝土试件裂缝贯通而破坏。
[0111] 2)随着水渣代砂率的增加，混凝土的峰值应力先上升后降低。在峰值前段，水渣细 骨料混凝土的应力上差异较小，表明水渣细骨料自身孔隙、裂纹较多，但仍弹性可用。在受 压应力-应变全曲线峰值后段，曲线下降随着水渣掺量增加而趋缓，水渣细骨料混凝土脆性 降低，延性增大，可见水渣砂细骨料对混凝土的延性有利。
[0112] 3)根据各配合比应力-应变全曲线的下升段可以看出，陶粒脆性大，但水渣可增加 混凝土延性，对陶粒的脆性有一定的中和，减缓了新型材料混凝土应力-应变全曲线下降段 的陡峭程度。
[0113] 4)部分的应力-应变全曲线下降段较为陡峭，强度跌落快。其原因在于陶粒抗压强 度比水泥砂浆低，粗骨料陶粒无法阻止裂缝的发展，从而导致裂缝在水泥砂浆出现后迅速 穿过陶粒扩展延伸，混凝土试件宣布破坏。
[0114] 峰值应力与峰值应变
[0115] 与峰值应力相对应的应变为陶粒、钢渣及水渣砂混凝土的峰值应变。陶粒、钢渣及 水渣砂混凝土应力-应变全曲线在其下降段、收敛段与普通混凝土存在差异。同时，根据混 凝土的配合比不同，其峰值应变、峰值应力也不一样。各掺量对混凝土峰值应力和峰值应变 都的影响程度由大到小分别为:陶粒、钢渣、水渣。陶粒、钢渣及水渣砂混凝土的峰值应力与 峰值应变如表10所示。
[0116] 表10混凝土峰值应力与峰值应变
[0118]从表10可看出，随着陶粒掺量增大，钢渣掺量的减少，混凝土密度逐渐减小，混凝 土峰值应力显著下降，而峰值应变逐渐增大。陶粒、钢渣及水渣砂混凝土的峰值应变高于普 通混凝土的峰值应变，其主要原因是随着混凝土体积密度的降低，其弹性模量也显著下降， 且圆球形矿渣陶粒骨料的弹性模量比较低，本身的变形大，相同应力情况下应变增加，从而 导致新型材料混凝土的变形性能增大。
[0119]轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系
[0120]混凝土立方体试件在受压时，由于"环箍效应"的存在，使得抗压测试结果比真实 情况偏大。为了使测试结果更能反应混凝土真实的抗压强度，我国采用100X100X300的棱 柱体试件进行轴心抗压强度试验，以轴心抗压强度作为结构混凝土最基本的强度指标。但 是由于混凝土立方体试件在试验中比较方便制作，并且能够节省混凝土原材料，减少试验 成本，因此研究陶粒、钢渣及水渣砂混凝土立方体与棱柱体之间的换算关系是非常必要的。
[0121] 陶粒、钢渣及水渣砂混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的关系受以下几个方 面因素影响：
[0122] (1)陶粒密度小，在陶粒、钢渣及水渣砂混凝土振捣时易造成上浮现象。混凝土试 件在受力过程中，陶粒上浮区与砂浆区容易出现裂缝，使混凝土试件抗压强度减弱。
[0123] (2)在试件加载时没有完全对中，容易出现偏心受压，导致试验结果受到影响。
[0124] (3)由于混凝土试模的各边角垂直度和表面平整度存在一定的偏差，制作的混凝 土试件存在一定的误差，因此其受力性能也会受到影响。
[0125] 本试验共进行9组对比试验，得到立方体抗压强度和棱柱体轴心抗压强度之间的 关系如表11所示。
[0126] 表11立方体抗压强度与轴心抗压强度的关系
[0127]
[0128] 从表11可以看出，新型材料混凝土轴心抗压强度明显比立方体抗压强度低，两者 之间的比值fc/f?在0.89~0.94之间波动，符合一般规律。对试验9组数据进行回归分析，通 过线性拟合，如图12所示。
[0129] 新型材料混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度之间存在明显的线性关系。目前 轻骨料混凝土主要以公式fc = 〇.93fcu作为两者之间的换算关系，陶粒、钢渣及水渣砂混凝 土的轴压比比普通混凝土略高，拟合后得到直线回归方程为:f c = 〇.92f?，具有较高的相关 性。因此陶粒、钢渣及水渣砂混凝土可以采用公式fc = 0.93fcu作为两种抗压强度换算公式。
[0130] 本发明利用圆球形矿渣陶粒、钢渣、水渣等工业废渣作为原材料研制的新型混凝 土，有利于实现工业废渣的再利用，节省废渣占用土地量，减少了废渣对自然环境的破坏， 发展循环经济，减轻自然环境承受的负担。本发明的新型混凝土中，陶粒、钢渣及水渣混凝 土具有轻质、保温隔热性能良好等特点，在建筑结构中可以有效减轻建筑荷载，提高建筑墙 体的保温隔热能力，以节省能源，并改善居室的舒适性。陶粒、钢渣及水渣混凝土配合比的 确定，方法简单合理，各参量物理意义明确，操作简单，适应性强。本发明的新型混凝减轻了 工业废渣的污染，节约了天然资源的开采，体现了绿色环保的主题。有利于缓解大量工业废 渣的处置问题和日益严重的资源问题。符合目前建筑"绿色、环保、节能"的主题要求，有利 于实现社会的可持续发展。
[0131] 如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定成分或方法。本领域技术 人员应可理解，不同地区可能会用不同名词来称呼同一个成分。本说明书及权利要求并不 以名称的差异来作为区分成分的方式。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的"包含"为 一开放式用语，故应解释成"包含但不限定于"。"大致"是指在可接收的误差范围内，本领域 技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续 描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非 用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0132] 还需要说明的是，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的 包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确 列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情 况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还 存在另外的相同要素。
[0133] 上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明 并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、 修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识 进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发 明所附权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种新型混凝土，其特征在于，包括水、水泥、陶粒、钢渣、水渣和天然砂，以质量比 计，水：水泥：陶粒：钢渣：水渣：天然砂=O · 47 :1:0 · 17~O · 40 :1 · 27~2 · 97:0~1 · 05 :0~ 1.34〇2. 如权利要求1所述的新型混凝土，其特征在于，以质量比计，水：水泥：陶粒：钢渣：水 渣：天然砂= 0.47:1:0.40:1.27:0.53:0.67。3. 如权利要求1所述的新型混凝土，其特征在于，以质量比计，水：水泥：陶粒：钢渣：水 渣：天然砂= 0.47:1:0.29:2.12:0.53:0.67。4. 如权利要求1所述的新型混凝土，其特征在于，以质量比计，水：水泥：陶粒：钢渣：水 渣:天然砂= 0.47:1:0.17:2.97:0.53:0.67。5. -种新型混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 陶粒预湿:将陶粒在水中浸泡，然后捞出晾干至表面无积水； (2) 混合:将预湿后的所述陶粒与钢渣、水渣、天然砂进行混合，搅拌均匀，再加入水泥 搅拌均匀，最后加水搅拌，得到混凝土拌合物； (3) 成型:将所述混凝土拌合物注入模具成型； (4) 养护:对成型后的所述混凝土进行保潮养护。6. 如权利要求5所述的新型混凝土的制备方法，其特征在于，所述混合步骤具体为:将 预湿后的所述陶粒与钢渣、水渣、天然砂进行混合，搅拌30s;再加入水泥搅拌30s;最后加水 搅拌2min，得到混凝土拌合物。7. 如权利要求6所述的新型混凝土的制备方法，其特征在于，所述成型步骤采用二次装 模、二次振捣的方法，具体包括： (1) 第一次装模，将所述混凝土拌合物装至模具高度的三分之二处，振捣密实； (2) 第二次装模，使所述混凝土拌合物高出所述模具，振捣； (3) 对振捣密实后的混凝土模块，进行抹压，防止陶粒浮起； (4) 若陶粒上浮，可在成型后Ih再进行一次人工抹面。8. 如权利要求7所述的新型混凝土的制备方法，其特征在于，所述养护步骤具体为:温 度18-22Γ、相对湿度>95%的条件下对成型后的所述混凝土养护28d，当温度高于20°C，用 塑料布覆盖在所述混凝土上进行保温保湿养护，并且每隔12小时浇一次水。9. 如权利要求8所述的新型混凝土的制备方法，其特征在于，所述陶粒预湿步骤中，陶 粒在水中浸泡1小时。10. 如权利要求9所述的新型混凝土的制备方法，其特征在于，所述混合步骤中，以质量 比计，水:水泥：陶粒:钢渣:水渣:天然砂= 0.47:1:0.17~0.40:1.27~2.97:0~1.05:0~ 1.34〇
【文档编号】B28B11/24GK105884297SQ201610220423
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】邓志恒, 孔德辅, 宁纪源, 杨海峰, 冯超
【申请人】广西大学