本发明属于废弃材料循环利用
技术领域：
，具体涉及一种掺尾矿砂的自流平混凝土。
背景技术：
：尾矿作为一种工业废弃物，在我国的累计堆存量已超600亿吨，且每年还在以16亿吨的惊人速度增长，然而尾矿砂的综合利用率却仅有18.9％，大量没有利用的尾矿仍然以堆积状态存在，尾矿的堆存会占用大量土地，污染周围环境及地下水，给人类的生活带来了污染，对环境造成了破坏。随着我国城市化建设的快速发展，对自然资源的利用量在与日俱增，天然砂石的过渡开采破坏了生态环境的平衡，国家条令已禁止开采天然砂，同时部分省份也开始了对天然石料开采的限制，甚至有地区禁止开山采石。因此，寻找天然砂石的替代品，合理利用工业废弃料则成了近些年来的热点研究方向。自流平混凝土是由水泥、粗细骨料、矿粉、膨胀剂、外加剂、水等原材料组合而成，其流动性大、粘聚性强，具有一定的微膨胀性，在自身重力的作用下混凝土会发生自行流动，而不发生骨料分离和泌水、离析等现象。作为一种高性能混凝土，自流平混凝土通常被用作接缝连接材料、构件灌浆材料、桥梁加固维修材料等。目前，自流平混凝土已经广泛用于公路工程、铁路工程和建筑工程中。然而，制备自流平混凝土所需的砂石材料和外掺剂较多，砂石材料紧缺导致自流平混凝土原材料成本逐渐攀升，材料成本问题严重限制了其推广应用。因此，寻找一种基于性能提升的自流平混凝土中砂石材料替代品，是当前亟待解决的难题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种掺尾矿砂的自流平混凝土，根据尾矿砂原材料的特性，通过配比调整发挥材料性能优势，制备得到一种具有优良性能的自流平混凝土，实现工业废弃料资源化再利用。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种掺尾矿砂的自流平混凝土，所述的自流平混凝土包括：矿料30～40％、磷尾矿砂25～35％、凝胶材料20～25％、水5～10％、外掺剂0.2～5.75％，所述百分含量是质量百分数；其中，所述的凝胶材料包括水泥60～70％、铁尾矿砂15～20％、粉煤灰10～20％，所述百分含量是质量百分数。在进一步的技术方案中，所述矿料包括小粒径矿料10～20％、中等粒径矿料35～45％、大粒径矿料40～50％，所述百分含量为质量百分数；所述小粒径矿料的粒径为d1，且5mm≤d1＜10mm；所述中等粒径矿料的粒径为d2，且10mm≤d2＜16mm；所述大粒径矿料的粒径为d3，且16mm≤d3＜20mm。在进一步的技术方案中，所述铁尾矿砂的粒径小于1.18mm，且粒径小于0.075mm的含量不低于铁尾矿砂含量的70％。在进一步的技术方案中，所述磷尾矿砂的粒径小于4.75mm，且粒径在0.15mm～1.18mm之间的含量不低于磷尾矿砂含量的65％。在进一步的技术方案中，所述自流平混凝土中组分掺量按照以下公式进行计算：mg＝vg·ρg；mm1＝mb·β1；mm2＝mb·β2；mc＝mb-mm1-mm2；其中：mg为矿料质量；ρg为矿料表观密度；vg为矿料体积；ms为磷尾矿砂质量；ρs为磷尾矿砂表观密度；mw为水的质量；ρb为凝胶材料合成密度；mb为凝胶材料的质量；ρc为水泥的表观密度；mc为水泥质量；ρm1、ρm2分别为粉煤灰、铁尾矿砂表观密度；β1、β2分别为粉煤灰、铁尾矿砂占凝胶材料质量比；fce为水泥28d抗压强度；ρw为水的表观密度；fcu,0为混凝土28d抗压强度；m1、m2分别为粉煤灰、铁尾矿砂质量；在进一步的技术方案中，所述的外掺剂选自减水剂、消泡剂、重钙粉、引气剂中的一种或一种以上的组合。根据本发明，本发明中所用的外掺剂为本领域技术人员所常用，本发明对此不做特殊性限定。在进一步的技术方案中，所述的外掺剂包括占凝胶材料总质量1.5～2％的减水剂，占凝胶材料总质量1～1.5％的消泡剂，占凝胶材料总质量13～18％的重钙粉，占凝胶材料总质量1～1.5％的引气剂。与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：1、本发明提供的自流平混凝土，采用磷尾矿砂代替河砂，粉煤灰和铁尾矿砂代替粉料来填充水泥浆体的孔隙，实现了工业废弃料资源化利用，保护了环境，降低了自流平混凝土的生产成本；2、本发明中，粉煤灰与铁尾矿砂中的氧化铝、氧化硅等活性成分与水泥和石灰的水化产物发生反应，从而填满了水泥浆体的孔隙，加快了水泥水化速率，提高了混凝土密实度和早期强度；3、本发明提供的自流平混凝土，将矿料区分为不同粒径的三档，通过控制各档集料的掺配比例，调整矿料合成级配，提升了自流平混凝土的性能，并能够根据自身性能的要求，通过各挡矿料掺配比例的调整，实现自流平混凝土性能的可控；4、本发明提供的自流平混凝土，从性能需求角度，采用粉煤灰和铁尾矿砂混合作为部分凝胶材料，并建立其与凝胶系数间的关系，选用质量参数建立掺尾矿砂自流平混凝土中各组分计算关系，从而有效提升自流平混凝土性能，为自流平混凝土的制备提供较大便利。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。具体实施方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。本发明中所有的原料，对其来源没有特别限定，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本发明中所有的原料，对其纯度没有特别限定，本发明优选采用分析纯或复合材料领域使用的常规纯度。实施例1以下选用铁尾矿砂、磷尾矿、水泥、粉煤灰以及外掺剂制备强度为c40的一立方自密实混凝土，采用碎石作为矿料。原材料的表观密度如表1所示。表1：原材料表观密度材料表观密度(kg/m3)碎石(矿料)3000磷尾矿砂2800粉煤灰2800铁尾矿砂3000水泥3000配制混合料使用水泥为42.5普通硅酸盐水泥，每立方米混凝土中碎石体积取0.3m3，碎石质量：mg＝vg·ρg＝0.3×3000kg＝900kg其中，粒径d3为16mm≤d3＜20mm的大粒径碎石占碎石总质量的50％，其质量为：mg1＝0.5·mg＝0.5×900kg＝450kg粒径d2为10mm≤d2＜16mm的中等粒径碎石占碎石总质量的40％，其质量为：mg2＝0.4·mg＝0.4×900kg＝360kg粒径d1为5mm≤d1＜10mm的小粒径碎石占碎石总质量的10％，其质量为：mg3＝0.1·mg＝0.1×900kg＝90kg磷尾矿砂的质量：粉煤灰占凝胶材料β1为12％，铁尾矿砂占凝胶材料质量比β2为8％，凝胶材料密度计算如下：参照《自密实混凝土应用技术规程》(jgj/t283-2012)中fce和fcu,0的确定方法，水胶比计算如下：凝胶材料质量：粉煤灰的质量：mm1＝mb·β1＝554.4×0.12kg＝66kg铁尾矿砂的质量：mm2＝mb·β2＝554.4×0.08kg＝44kg水泥的质量：mc＝mb-mm1-mm2＝(554.4-66.528-44.352)kg＝444kg水的质量：mw＝mb·mw/mb＝554.4×0.36kg＝200kg最终制备c40自密实混凝土配方如下表2所示。表2制备一立方c40自密实混凝土所需各组分质量材料每方混凝土消耗质量(kg)碎石(16mm≤d3＜20mm)450碎石(10mm≤d2＜16mm)360碎石(5mm≤d1＜10mm)9042.5普通硅酸盐水泥444磷尾矿砂823铁尾矿砂44粉煤灰66水200减水剂8.32消泡剂5.45重钙粉81.6引气剂5.45实施例2如实施例1提供的掺尾矿砂的自流平混凝土，不同的是，在该实施例中：粒径d3为16mm≤d3＜20mm的大粒径碎石占碎石总质量的40％；粒径d2为10mm≤d2＜16mm的中等粒径碎石占碎石总质量的40％；粒径d1为5mm≤d1＜10mm的小粒径碎石占碎石总质量的20％；其余不变，最终制备c40自密实混凝土配方如下表3所示。表3制备一立方c40自密实混凝土所需各组分质量材料每方混凝土消耗质量(kg)碎石(16mm≤d3＜20mm)360碎石(10mm≤d2＜16mm)360碎石(5mm≤d1＜10mm)18042.5普通硅酸盐水泥444磷尾矿砂823铁尾矿砂44粉煤灰66水200减水剂8.32消泡剂5.45重钙粉81.6引气剂5.45对比例1传统的制备一立方c40自密实混凝土所需各组分质量如下表4所示。表4：测试上述实施例1-2、对比例1给出的混凝土的性能，测试数据如表5所示。表5：初始扩展度/mm24h抗压强度/mpa3d抗压强度/mpa实施例18503548实施例28203245对比例16152232结合上述测试数据可以看出：本发明提供的自流平混凝土通过掺杂磷尾矿砂来代替传统的河砂、以粉煤灰和铁尾矿砂来代替传统的粉料，实现了工业废弃料的资源化利用，不仅保护了环境，降低了自流平混凝土的生产成本，还提高了混凝土的密实度和早期强度，具备较好的应用前景。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12