CN101180244A - 含有雾化炼钢炉渣的混凝土组合物以及利用该混凝土组合物的混凝土砖 - Google Patents

含有雾化炼钢炉渣的混凝土组合物以及利用该混凝土组合物的混凝土砖 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种含有雾化炼钢炉渣球(也称为PS球)的混凝土组合物。更具体地，本发明提供了含砂子的混凝土组合物，其中雾化炼钢炉渣球部分地或者完全地代替了所述砂子。本发明的混凝土组合物由水、水泥、粒度大于5mm的粗骨料、粒度小于5mm的细骨料、任选添加剂、以及其他不可避免的杂质的余量组成，其中所述细骨料包括大于30vol.％的雾化炉渣球。

Description

含有雾化炼钢炉渣的混凝土组合物以及利用该混凝土组合物的混凝土砖
技术领域
本发明涉及一种含有雾化炼钢炉渣球(也称为PS(精制炉渣(Precious Slag))球)的混凝土组合物。更具体地，本发明涉及含砂子的混凝土组合物，其中雾化炼钢炉渣球部分地或者完全地代替了所述砂子。
背景技术
通常，混凝土是利用水泥和水在反应时的固化现象的水捏合的水泥浆和建筑骨料的夯实混合物。混凝土技术规范也明确定义了混凝土的标准要求。在回顾这个技术规范时，我们可以看出混凝土是由水泥、水、粗骨料、细骨料、以及混凝土添加剂等组成。
根据混凝土技术规范，混凝土组合物中的细骨料是指达到下列表1中的粒度分布要求的骨料。除了表1中给出的详细的范围和要求之外，为了保证混凝土的高性能，也必须满足以下的要求：洁净，高强度和耐受性，不含有诸如灰尘、泥土、有机杂质、盐之类的有害物质。另外，混凝土的颗粒外形应该呈正方或者圆形，表面结构与水泥之间具有高粘附力，足够达到要求的重量以避免因为太轻而产生的材料断裂的危险，以及任选的耐磨性。
表1：
    筛径尺寸     通过筛子的骨料的质量百分数
    10mm     100％
    5mm     95-100％
    2.5mm     85-100％
    1.2mm     50-85％
    0.6mm     20-60％
    0.3mm     10-30％
    0.15mm     2-10％
同时，主要采用河砂作为细骨料，但是随着人们对环境保护越来越关注使得河砂的使用量逐渐减少。因此，作为河砂的代替物，海砂、碾碎的砂子和再生砂的使用量逐渐增加。但是，和河砂的情况一样，不加选择地采集海砂也会破坏近海水域，这因此导致采砂工作从近海水域向远海水域转变，因此出现很多不利点，如采砂费用增加，由于盐的存在需要特殊的处理，以及使用这种处理时需要小心。另外，粉碎砂的质量不好，对它的另外处理会导致额外开支的增加。此外，再生砂还会遇到与将其应用到高质量混凝土的应用相关联的各种各样的困难，例如不稳定和质量多变等。
因此人们投入大量的研究去寻找替代物来取代传统的细骨料。因此，已经发展出各种各样的替代物料，例如高炉炉渣(BF炉渣)骨料，铜渣骨料，铅渣骨料等。韩国工业标准(KS)已经确定了这些替代物的必要的要求。
在这些代替物中，高炉炉渣作为细骨料使用，这种细骨料是通过粉碎较大的物块(例如水淬炉渣)使其达到足够的颗粒尺寸要求。但是这种炉渣因具有水硬性，因此在高温和高湿度的时候易产生颗粒凝聚。为了稳定保存，需要将可用于水泥和不可用于水泥的炉渣分开保存，或者需要将炉渣与其他天然物料混合存放。鉴于以上，高炉炉渣存在各种各样的问题，这些问题使其不适合作为细骨料使用而是非常适合作为水泥炉渣使用，因此，它作为细骨料使用并不广泛。
铜渣骨料通过将熔融炉渣水淬或者空气冷却制备而得，所用的熔融炉渣是通过一系列的方法包括连续熔炼、反射炉熔炼和闪速熔炼等从铜的硫化矿中提炼铜之后，并将其炉渣粒度调节到所需的水平所得。由于比重大，建议将铜渣和其他天然砂混合使用。另外，根据KS指定的相关测试方法，规定了这种铜渣骨料必须具有确定的化学稳定性，并且因此由于其复杂的步骤难于使用。
铅渣骨料通过将熔融炉渣水淬或者空气冷却制备而得，所用的炉渣是通过连续熔融，并在熔炉中减少铅矿含量，从而调节其粒度到所需的水平制备所得。但是，韩国最先使用铅渣作为混凝土物料，并且到目前为止它的实用性仍没有得到广泛的证实。此外，重金属铅的存在将该铅渣的使用限制在一个很窄的范围内。因此说，铅渣不适合作为细骨料使用。
有人建议使用转炉炉渣的技术来解决使用高炉炉渣(BF炉渣)、铜渣或铅渣所带来的问题。这种转炉炉渣具有很多的优点，例如与铅渣相比具有较小的重金属含量，与铜渣相比比重较小，与高炉炉渣相比没有水硬性等。
但是，从转炉的操作特点来看，在转炉操作中，通过增加CaO含量进行基本操作，使用转炉炉渣会带来诸如由于CaO水解的降解途径和析出大块炉渣的问题，因此需要老化经过非常长的时间以作为混凝土骨料。因此，不幸的是转炉炉渣不能在炼钢过程后直接作为混凝土物料使用。
总的来说，混凝土中使用的天然细骨料面临着开采量有限和需要额外附加的处理等类似的问题。此外，用于取代这些天然细骨料的替代细骨料也因为其本身的稳定性和额外的化学处理等问题使它们的使用受到了限制。
发明内容
技术问题
因此，本发明鉴于以上提出的问题，并且本发明的目的是提供一种包含细骨料的混凝土，细骨料中不用洗脱重金属并且不含任何一种不期望出现的成分，不需要特殊的预处理和检查步骤，并且物理性能优于传统混凝土组合物。
技术方案
本发明所涉及的内容，可以通过一种混凝土组合物包括水、水泥、粒度大于5mm的粗骨料、粒度小于5mm的细骨料、任选添加剂、以及其他不可避免的杂质的余量来实现上述的和其它目的，其中细骨料包括大于30vol.％的雾化炉渣球。添加剂指由本发明所属技术领域中的普通技术人员所选择和易于使用的添加物。
这里，当打算使用上述混凝土组合物作为用于高强度贫混凝土(lean-mix concrete)的混凝土组合物时，优选细骨料含有大于50vol.％的雾化炉渣球。
优选贫混凝土组合物每立方米的混凝土组合物中含有50-80kg的水、140-170kg的水泥、800-1600kg的炉渣球、0-600kg的砂子、1200-1300kg的粗骨料、任选添加剂以及其他不可避免的杂质的余量。
当需要采用混凝土组合物作为用于具有高强度和高耐磨性的表面层混凝土的混凝土组合物时，优选细骨料含有大于30vol.％的雾化炉渣球。
优选表面层混凝土组合物每立方米混凝土组合物中含有140-160kg的水、300-350kg的水泥、200-1000kg的炉渣球、0-500kg的砂子、1000-1100kg的粗骨料、任选添加剂以及其他不可避免的杂质的余量。
此外，对于常规强度的混凝土组合物，优选含有30-50vol.％的雾化炉渣球的细骨料。
常规强度的混凝土组合物每立方米混凝土中含有150-180kg的水、300-350kg的水泥、300-550kg的炉渣球、370-520kg的砂子、1000-1100kg的粗骨料、任选添加剂以及其他不可避免的杂质的余量。
此外，在需要采用上述混凝土组合物作为用于辐射屏蔽性材料的混凝土组分的情况下，优选细骨料含有大于50vol.％的雾化炉渣球。
优选辐射屏蔽性混凝土组合物每立方米混凝土中含有160-180kg的水、450-550kg的水泥、500-1000kg的精制炉渣球(PS球)、0-370kg的砂子、870-970kg的粗骨料、任选添加剂以及其他不可避免的杂质的余量。
含有炉渣球的高强度混凝土组合物的另外一个例子，可提到的是由高强度水泥砖制备，所述高强度水泥砖每体积的水泥中包含2-4份体积的高炉矿渣(BF炉渣)和4-6份体积的炉渣球。
优选组成水泥砖的高炉矿渣和炉渣球的体积比为2∶6-4∶4。
发明效果：
根据本发明的内容，可以制备一种比传统混凝土组合物具有更高强度，更好辐射屏蔽性和耐磨性能的高质量混凝土组合物，同时使用降低量的高性能减水剂。此外，本发明的另一个优点在于，能够利用高处理成本的转炉和电炉炉渣作为混凝土组合物来源。
本发明的最佳实施方式
本发明所涉及到的术语“雾化”是指这样的方法，其包括在炉渣罐中装入液态炉渣，其中所述液态炉渣是作为炼钢厂中炼钢过程的副产物而制得，并使炼钢炉渣流这样的区中，其中与水混合的高压气体喷射所述区，使得所述炼钢炉渣被供应所述混合气体的动能，然后被分裂成大量的细小的液体颗粒，并且水-或空气-冷却的所述分离的、由于其表面能而具有球形的细小液滴，从而得到球状固体。所使用的炼钢炉渣可以包括转炉炉渣、电炉炉渣等。还包括在煤渣罐中处理的重熔煤渣。
由于对上述的雾化炼钢煤渣球的物理性质广泛而深入地研究，本发明的研究者发现，当使用所述雾化炉渣球作为混凝土的细骨料时，不仅可以提高混凝土的物理性能，而且还可以解决使用传统的混凝土细骨料替代物所产生的问题。本发明基于这些发现已经完成。
首先，在比较了韩国工业标准所提出的细骨料所必须具有的特性和本发明涉及的在混凝土中使用的炉渣球特性之后，下面将描述使用炉渣球的混凝土组合物的性质。
1.细骨料的所需粒度
上文表1中详细说明了作为细骨料物料的粒度，为比较这些特定要求本发明所采用的炉渣球的粒度要求如下表2所示。
表2
  筛径尺寸 粒度分布要求标准(wt％) 炉渣球粒度分布(wt％)
    10mm     100％     100
    5mm     95-100％     100
    2.5mm     85-100％     95
    1.2mm     50-85％     80
    0.6mm     20-60％     52
    0.3mm     10-30％     17
    0.15mm     2-10％     3
如表2所示，可以看出，本发明所采用的煤渣球的粒度完全可以满足KS规定的标准。
当然，通过调整生产条件和另外的筛选过程来对付标准的修改，可以将煤渣球的粒度完全控制在需要的最佳水平。因此可以看出，本发明所描述的炉渣球的粒度仅仅是许多可能实施方式中的一些的一个示例。也就是说，可以通过改变多种条件来改变煤渣球的粒度，例如混合气吹入的压力、液态炉渣的提供速度、喷嘴的角度、炉渣的温度等等。另外，所需要的炉渣球粒度也可以通过筛子的筛选过程完全分离出来。
2.细骨料的形状
细骨料的形状要求是立方体或球形。本发明的炉渣球由于在熔融液滴的状态时其表面能具有球形，从而满足细骨料的形状要求。
3.硬度和耐磨性
炉渣球通过将熔融态的炼钢炉渣淬火得到，其中包含CaO、SiO2、MgO、Fe2O3、Al2O3和MnO等多种成分。这些组成不在单相中，而是与其他成分结合形成复杂的多相。对复杂多相的淬火使材料具有很高的硬度，从而具有极好的耐磨性能。
4.其他物理性能
炉渣球通过上文所述的雾化炼钢炉渣制得，由于不存在诸如灰尘和泥土之类的外来物质粘附在上面，因此其表面非常洁净。
同样，本发明所涉及的包含在混凝土组合物中的炉渣球具备了混凝土细骨料所需要的所有性能要求。另外，使用上述的炉渣球作为混凝土组合物的组成，还可以制得比传统混凝土组合物具有更优异物理性能的混凝土组合物。
下文将描述根据本发明的混凝土组合物的性质和优点。
根据本发明的混凝土组合物包括水、水泥、粒度大于5mm的粗骨料、粒度小于5mm的细骨料、任选添加剂、以及其他不可避免的杂质的余量，其中所述细骨料包括大于30vol.％的雾化炉渣球。
本发明的主题混凝土组合物是不特定被束缚于预期的应用和进而预期组分体系的混凝土组合物。任何混凝土组合物，只要其中的细骨料含有30vol.％以上的雾化炉渣球都会落入本发明的范围。
但是，对于为了使混凝土具有更多的优点效果，在以下实施例和所附权利要求中公开了打算用于个别应用的混凝土组合物的特定条件。
细骨料中包括大于30vol.％的雾化炉渣球的混凝土具有以下性质特点。
强度(压缩强度、拉伸强度和弯曲强度)：如前所述，炉渣球通过雾化炼钢炉渣制备，由于炼钢炉渣中存在大量的铁氧化物导致所述铁氧化物组分和浆之间增强的粘合力。另外，由于炉渣球呈球形，使炉渣球与所述浆之间可以均一地混合，从而使得所述浆具有更优异的粘合性。因此，与传统的混凝土组合物相比，含有炉渣球的混凝土组合物具有更高的压缩强度、拉伸强度和弯曲强度。
耐磨性：如前所述，由于炉渣球具有很高的硬度和强度，从而将炉渣球结合到混凝土中能够从整体上提高混凝土的强度。
混合均一性：由于炉渣球呈球形并且其表面形态光滑，这使得将炉渣球均匀地混合到混凝土中比较容易。结果这也大大减少了高性能减水剂的用量，大大节省了开支。
辐射屏蔽性能：由于炉渣球中含有铁氧化物成分，与原来用作细骨料的砂子的2.55到2.65的低比重相比，所述炉渣球表现出非常高的比重3.4到3.8。因此，所述炉渣球的单位重量相对较高。因此，由于其高单位重量，含有炉渣球的混凝土具有更优异的辐射屏蔽性。
综上所述，根据本发明的混凝土组合物均具有上述的优异性能，并且可以根据使用混凝土组合物的特定应用，通过调节炉渣球在细骨料中的含量来大大提高混凝土的某些性能，如下所述。
高性能贫混凝土组合物
贫混凝土是指每立方米的混凝土组合物中含有50-80kg的水、140-170kg的水泥、600-1200kg的砂子、1200-1300kg的粗骨料、任选添加剂以及其他不可避免的杂质的余量，其中砂子单独作为普通细骨料，并且与传统的混凝土相比水泥的混合比低，因而具有高的强度。
当所述高强度贫混凝土中多于50vol.％的细骨料用炉渣球代替，与仅使用天然物料的混凝土相比，可以得到压缩强度、拉伸强度和弹性模量显著提高的效果。因此，用贫混凝土作为混凝土底料可以提高路面层的承载力。这里，当炉渣球的比小于50vol.％，其强度提高不明显。因此，细骨料中炉渣球的量应该高于50vol.％。
同样，考虑到炉渣球的比重和比例，本发明的贫混凝土组合物中，每立方米的混凝土组合物中含有50-80kg的水、140-170kg的水泥、800-1600kg的炉渣球、0-600kg的砂子、1200-1300kg的粗骨料、任选添加剂以及其他不可避免的杂质的余量。添加剂指由本发明所属的技术领域中的普通技术人员所选择和易于使用的添加物。
表面层混凝土组合物
表面层混凝土是指每立方米的混凝土组合物中含有140-160kg的水、300-350kg的水泥、650到750kg的细骨料、1000-1100kg的粗骨料、任选添加剂以及其他不可避免的杂质的余量，其中砂子单独作为普通细骨料。
当所述表面层混凝土预期用于要求高强度和高耐磨性的混凝土并且所述表面层混凝土的细骨料多于30vol.％用炉渣球代替时，与传统的仅利用天然物料相比，可以使弯曲强度提高20％以上，并且由于炉渣球优异的耐磨性，还可以减低表面层混凝土维护费用。如果炉渣球的替代比小于30vol.％，强度和耐磨性的提高效果不充分。
因此，考虑到炉渣球所使用的比例，本发明的表面层混凝土组合物中，每立方米的混凝土中含有140-160kg的水、300-350kg的水泥、200-1000kg的炉渣球、0-500kg的砂子、1000-1100kg的粗骨料、任选添加剂以及其他不可避免的杂质的余量。添加剂指由本发明所属技术领域中的普通技术人员所选择和易于使用的添加物。
常规强度混凝土组合物
常规强度混凝土是指每立方米的混凝土中含有150-180kg的水、300-350kg的水泥、740-790kg的细骨料、1000-1100kg的粗骨料、任选添加剂以及其他不可避免的杂质的余量，其中砂子单独作为普通细骨料。
如果炉渣球代替细骨料的比在30％-50vol.％之间时，传统的常规强度混凝土也可以大大提高混凝土的压缩强度、拉伸强度和弯曲强度，此外，由于炉渣球均匀的混合增强效果，还可以减少高性能减水剂的用量。当炉渣球的替代比低于30vol.％时，强度提高的效果会降低。相反，当替代比高于50vol.％时，就可能会导致出现新的问题，例如在浇灌过混凝土之后出现炉渣球材料分离和向下沉降现象，以及大大增加了最终灌注的混凝土自身重量等。
因此，考虑到炉渣球所使用的比例，本发明的常规强度混凝土组合物中，每立方米的混凝土中含有150-180kg的水、300-350kg的水泥、300-550kg的炉渣球、370-520kg的砂子、1000-1100kg的粗骨料、任选添加剂以及其他不可避免的杂质的余量。添加剂指由本发明所属技术领域中的普通技术人员所选择和易于使用的添加物。
辐射屏蔽性混凝土组合物
为了增强混凝土的辐射屏蔽性，必须通过增加混凝土的饱和表面干密度(SSDD)来降低辐射。当在根据本发明的混凝土组合物中多于50vol.％的细骨料被炉渣球代替时，由于炉渣球具有较高的比重，可以提高混凝土的表面干密度。在细骨料被50vol.％炉渣球的替代的辐射屏蔽性混凝土组合物中，每立方米混凝土含有160-180kg的水、450-550kg的水泥、500-1000kg的PS球、0-370kg的砂子、870-970kg的粗骨料、任选添加剂以及其他不可避免的杂质的余量。添加剂指任由本发明所属技术领域中的普通技术人员所选择和易于使用的添加物。
由于上述炉渣球的许多优点，本发明所涉及的技术方法可以用于各种各样的混凝土组合物。与在混凝土中加入炉渣球所导致的多种优点效果一起，进一步加入颗粒状高炉炉渣可以提高混凝土强度，并且还可以解决由于炉渣球比重较高引起的混凝土单位重量增加的问题。
换句话说，颗粒状高炉炉渣具有低的压缩强度，并且因此不能单独用于制备要求高压缩强度的混凝土，例如水泥砖。但是，将颗粒状的高炉炉渣和具有高压缩强度而比重较大的炉渣球混合使用时，就可以使双方优点互补，因而适合用作高强度的混凝土组合物，例如水泥砖，并解决了单位重量的限制问题。当需要用颗粒状高炉炉渣制造混凝土砖，首选的最佳比例是相对于水泥体积，含有2-4倍体积的高炉炉渣和4-6倍体积的炉渣球。另外，优选颗粒状高炉炉渣和炉渣球之间最佳体积比是在2∶6-4∶4。
实施例
实施例1
本实施例用于说明贫混凝土的混合设计和制备。
根据下表3给出的详细说明的混合配方，贫混凝土基分别对应于通过仅使用砂子作为细骨料的情况和在细骨料中使用50％体积比的炉渣球的情况制备。如前所述，炉渣球的比重比传统使用的砂子高，因此基于重量，其中含有的量比砂子大。用现场辊碾压法(field rollercompaction)和在KS F2312中详细说明的碾压方法E两种碾压法分别测定两种贫混凝土基。为了能够对实验结果进行评价，分别通过KS F2312碾压方法E制备成直径15cm高度30cm的圆柱形样品，以及用现场辊碾压法从混凝土制备的芯样品，来确定测试样品的强度。
表3
  实施例号   水泥(kg)   水(kg)     骨料(kg)
  320□(粗骨料)   砂   炉渣球
  对比例1     160     85     1273   1148     0
  实施例1     158     60     1273   574     818
贫混凝土基的制备通常是用沥青铺路机将混凝土混合物铺开，首先用振动压路机碾压，再用轮箍轧机碾压，然后再用二轮压路机碾压。最终所形成的混凝土厚度通常为约15cm。在本实施例中，为了能够比较两种混凝土的压缩强度，通过挖空一所选的层至约15cm的深度来从上述混凝土基获得芯样品。为了避免出现因为选择挖掘区域厚度不均而出现的缺陷，在用沥青铺路机将混凝土混合物铺开之前，使用挖掘机将贫混凝土展开，然后用振动压路机碾压预碾压，从而确保在选择区域层横向和纵向不会出现厚度不均。接下来的制备步骤与常规的贫混凝土相同。
表4列出了对这样制备的样品的测试结果。
表4
实验序号 老化(天) 根据方法E，KS，F2312(实验室)碾压              现场辊碾压
压缩强度(MPa) 拉伸强度(MPa) 弹性模量 压缩强度(MPa) 拉伸强度(MPa) 弹性模量
对比例1     4     6.4     0.77     1.05     -     -
    7     6.7     1.03     1.40     7.1     1.03     1.40
    28     10.8     1.75     1.86     11.1     1.22     1.71
实施例1     4     6.9     0.92     1.41     -     -     -
    7     9.3     1.35     2.09     9.3     1.35     2.09
    28     15.4     2.11     2.58     12.3     1.41     1.82
如表4所示，同仅加入天然砂子的混凝土相比，根据本发明的加入炉渣球的混凝土试样的老化七天时的压缩强度表现出39％(试验室碾压)和31％(现场辊碾压)的改进。另外还可以看出，本发明的混凝土组合物实施例1的压缩强度在老化28天时比对比例1制得的混凝土压缩测量值表现出46％(试验室碾压)和11％(现场辊碾压)的改进。
除了压缩强度之外，还可以看出实施例1中本发明所涉及的混凝土组合物拉伸强度和弹性模量比仅使用天然砂子的对比例都有明显提高。
实施例2
用于制备表面层混凝土以检测由于加入炉渣球所产生的压缩强度和弯曲强度的改善效果的组成配方如下表5所示。
表5
实施例号 水/水泥(％)   细骨料比例(％)     细骨料中炉渣球体积比     单位重量(Kg/m3)
水 水泥 砂 粗骨料(32mm) 炉渣球
对比例2     43.1     40     0％ 161  374 694   1057
实施例2-1     45     40     30％ 153  340 499   1082   214
实施例2-2     45     40     50％ 145  332 364   1104   509
这里，细骨料比例是指包含在总骨料中的砂子和炉渣球的细骨料的体积分数，用以下的等式表示：
细骨料比例(％)＝[(砂+炉渣球)/(砂+炉渣球+粗骨料)]×100
实施例2-1表示炉渣球在细骨料中的比例为30％的情况，例2-2表示炉渣球在细骨料中的比例为50％的情况。
根据表5的组成配方的表面层混凝土的压缩强度和弯曲强度的测量值如下表6所示。
表6
    实施例号     老化(天)     强度(MPa)
    压缩强度     弯曲强度
    对比例2     3     23.4     -
    7     32.5     4.3
    28     42.1     5.2
    实施例2-1     3     25.0     -
    7     33.0     4.9
    28     41.0     6.0
    实施例2-2     3     24.4     -
    7     34.3     5.3
    28     42.7     6.4
从表6的老化阶段的结果可以看出，与仅加入天然砂的混凝土组合物的对比例2相比，根据本发明的混凝土组合物(实施例2-1和2-2)的强度值大大提高。此外还可以看出其成分增加。
实施例3
为了提高常规强度混凝土的强度，根据用于在下表7中制定的实施例和对比例的组成配方，制备混凝土组合物。在表7中分别被指定为相同数字的实施例和对比例各自的混凝土组合物在相同的制备条件下制备，除了实施例的组分在细骨料中含有50vol.％的炉渣球。
表7
实施例号 Gmax(□)  水/水泥   S/a(％)     混合重量(□/m3)
  水   水泥   砂  炉渣球 粗骨料(G)
对比例3-1     25     45   43   156   346   764     -     1041
实施例3-1     25     45   43   156   346   382     526     1041
对比例3-2     25     50   42   167   334   739     -     1048
实施例3-2     25     50   42   167   334   370     509     1048
对比例3-3     25     53   43   167   315   764     -     1039
实施例3-3     25     53   43   167   315   382     526     1039
混凝土的实验样品根据上表7的混凝土组合物制备，并且根据对应的老化阶段，比较它们的压缩强度。另外，老化28天时测量了各个样品的弯曲强度。
表8
    实验序号     压缩强度(MPa)     弯曲强度(MPa)
  7天     28天     91天     28天
  对比例3-1   25.6     29.9     34.7     7.7
  实施例3-1   30.9     34.4     47.3     8.9
  对比例3-2   20.1     24.3     31.7     6.9
  实施例3-2   23.2     34.3     41.4     8.5
  实施例3-3   19.8     21.3     23.6     6.4
  对比例3-3   28.5     34.3     42.9     8.0
分别将实施例和对比例对比，从对照结果可以看出，各组实施例的压缩强度都是相应对比例的1.31到1.82倍。除此之外，根据本发明的实施例的混凝土的弯曲强度也远远高于相应的对比例。
实施例4
根据下表9中的混凝土组合物结构制备混凝土组合物，来检验用炉渣球代替细骨料中砂成分所施加的辐射屏蔽性。与对应的成分条件有关的水/水泥的比例被调整到35％，然后进行性能测试。
表9
实施例 炉渣球取代比例   目标衰退(Targetslump)     细骨料比例(％) 高性能减水剂 混合物质量(g/m3)
水  水泥 砂   炉渣球   粗骨料(碾碎石)
  4-1     0     18±2     46     0.5 175  500 743   0     872
  4-2     25     18±2     46     0.5 175  500 557   257     872
  4-3     50     18±2     46     0.5 175  500 371   514     872
  4-4     75     18±2     46     0.5 175  500 186   771     872
  4-5     100     18±2     46     0.5 175  500 0   1028     872
表9给出了在不同的炉渣球替代比例的情况下辐射屏蔽性的检验变化，其中在细骨料中炉渣球的体积比例分别为0、25、50、75和100％。测定按照表9所列的条件制备的混凝土的饱和表面干密度，辐射屏蔽性和屏蔽系数，每项测三个数取平均值，表10列出了测定结果。
表10
    实施例号   饱和表面干密度     屏蔽性能     屏蔽率(％)
    4-1     2.32     7.5     73.3
    4-2     2.42     7.2     74.3
    4-3     2.50     6.9     75.6
    4-4     2.56     6.7     76.4
    4-5     2.67     6.3     77.6
在表10中，对于屏蔽性能，数值越低表示屏蔽性能越好。从表中可以看出，炉渣球替代的比例越高就会使屏蔽性能和屏蔽率越高。以屏蔽性能的测试值为基本数据，利用电脑编码分析屏蔽。从获得的结果来看，各种混凝土组合物在对中子的屏蔽上没有明显的差别，但对于光子束如伽玛射线的屏蔽效果差别很大。另外，可以看出，当炉渣球的替代的体积比例大于50％时，该混凝土可以用作为具有高屏蔽性能的混凝土。
实施例5
由上面知道，炉渣球是从炼钢炉渣制得并且含有很多铁质，因而其本身重量较大。因此，当采用这种炉渣球制备混凝土组合物并且预期将所得的混凝土组合物用到有重量限制的应用如水泥砖中时，不可能单独使用炉渣球。因此，为了解决由于炉渣球重量太大而引起的这类问题，必须将炉渣球和颗粒状高炉炉渣混合使用作为细骨料。下表11显示了将根据本发明的含有炉渣球的混凝土组合物用做水泥砖的例子，表11中的砖块的尺寸为190mm(宽)×90mm(长)×57mm(高)。
表11
  实施例号     混合比例(v/v)   砖重量(g/EA)   压缩强度(MPa)
    颗粒状炉渣     炉渣球     水泥
    5-1     1     7     1     334     12.7
    5-2     2     6     1     312     9.1
    5-3     3     5     1     302     8.8
    5-4     4     4     1     285     8.7
    5-5     5     3     1     270     8.5
    5-6     6     2     1     266     8.2
    5-7     7     1     1     246     7.8
从表11可以看出，随着炉渣球的比例的增加，混凝土砖的重量和压缩强度随之增加。同时，优选混凝土砖的压缩强度较大，同时要将其重量要限制在预设的范围内。鉴于此，用于本例中的砖最佳质量范围是在250-270g之间。根据这些标准，炉渣球和颗粒状炉渣之间的优选体积比为2∶6-4∶4。
尽管为了说明性的目的已经公开了本发明的优选实施方式，但是在不偏离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员将领会到各种各样的修改、添加和取代是可能的。

Claims (11)

1.一种混凝土组合物，包括水、水泥、粒度大于5mm的粗骨料、粒度小于5mm的细骨料、任选添加剂、以及其他不可避免的杂质的余量，其中所述细骨料包括大于30vol.％的雾化炉渣球。
2.根据权利要求1所述的混凝土组合物，用于高强度贫混凝土，其中所述细骨料包括大于50vol.％的雾化炉渣球。
3.根据权利要求1所述的混凝土组合物，用于具有高强度和高耐磨性的表面层混凝土，其中所述细骨料包括大于30vol.％的雾化炉渣球。
4.根据权利要求1所述的具有优异强度的标准强度混凝土组合物，其中所述细骨料中包括30-50vol.％的雾化炉渣球。
5.根据权利要求1所述的辐射屏蔽性混凝土组合物，其中所述细骨料包括大于50vol.％的雾化炉渣球。
6.根据权利要求2所述的组合物，其中所述混凝土组合物每立方米所述混凝土组合物中包括50-80kg的水、140-170kg的水泥、800-1600kg的炉渣球、0-600kg的砂子、1200-1300kg的粗骨料、任选添加剂、以及其他不可避免的杂质的余量。
7.根据权利要求3所述的组合物，其中所述混凝土组合物每立方米所述混凝土组合物中包括140-160kg的水、300-350kg的水泥、200-1000kg的炉渣球、0-500kg的砂子、1000-1100kg的粗骨料、任选添加剂、以及其他不可避免的杂质的余量。
8.根据权利要求4所述的组合物，其中所述混凝土组合物每立方米所述混凝土组合物中包括150-180kg的水、300-350kg的水泥、300-550kg的炉渣球、370-520kg的砂子、1000-1100kg的粗骨料、任选添加剂、以及其他不可避免的杂质的余量。
9.根据权利要求5所述的组合物，其中所述混凝土组合物每立方米所述混凝土组合物中包括160-180kg的水、450-550kg的水泥、500-1000kg的精制炉渣球(PS)、0-370kg的砂子、870-970kg的粗骨料、任选添加剂、以及其他不可避免的杂质的余量。
10.一种高强度混凝土砖，每体积的水泥中含有2-4倍体积的高炉炉渣(BF炉渣)和4-6倍体积的炉渣球。
11.根据权利要求10所述的高强度混凝土砖，其中所述高炉炉渣和炉渣球的体积比为2∶6-4∶4。
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