本发明涉及水泥基施工材料领域，尤其是涉及一种增强型矿山充填材料及其制备方法。
背景技术：
1、钢铁为工程建设大宗工业原材料，钢铁生产过程中会产生大量的工业固体废弃物。
2、工业固体废弃物的大量堆存不仅会破坏土地和植被，其中的有害物质还会污染土壤和水源。
3、如果采用工业固体废弃物制备矿山充填材料，可以获得一种新型绿色高性能矿山充填材料。
4、与混凝土相比，矿山充填材料的制备大大减少了水泥用量，降低了生产能耗，从而有效地降低了碳排放。
5、此外，采用工业固体废弃物制备矿山充填材料有助于提高工业废料的利用率，从而解决工业固体废弃物堆存引发的环境问题。
6、石英粉是一种新型建筑材料外加剂。
7、微纳米级石英粉通过填充浆体与骨料间的微小孔隙，能够优化矿山充填材料的性能，提高矿山充填材料的抗裂性。
8、此外，微纳米级石英粉具有一定的活性，可以促进水泥水化，从而填充毛细孔隙，进而降低充填材料的孔隙率、改善充填材料的孔结构。
9、sap是一种新型内养护材料。
10、微米级sap在矿山充填材料拌合阶段吸水膨胀，在养护阶段微米级sap通过释放吸收的水分，促进了周围水泥的水化，提升了充填材料的密实性，从而提高了充填材料的耐久性。
11、在充填材料初凝时，sap颗粒通过释放吸收的水分，促进水泥基材料内部水化，从而减少充填材料的自收缩，避免早期开裂的风险。
12、此外，sap可在充填材料拌合阶段吸水膨胀，在充填材料养护阶段释水收缩，从而形成分布均匀、稳定的sap孔结构。
13、这些sap孔与气孔的功能类似，具有提升矿山充填材料抗冻性的潜力。
14、发明人在前期也通过在矿山充填材料总添加sap提高其抗冻性并申请了发明专利，然而并未对矿山充填材料的力学增强性能进行研究。
15、文献1(xiaodong wang,experimental study on the performance of goaffilling materials with high content of flyash,earth and environmentalscience,2020,012014)中公布了一种利用粉煤灰和碱激发剂共同促进水泥水化反应以提升充填材料力学性能的方法。
16、该方法是通过碱激发剂来提高粉煤灰的活性，以加速水泥的水化反应，从而降低充填材料的孔隙率，进而较好地提高充填材料的早期强度。
17、此外，掺加碱激发剂后，充填材料的抗渗性能也得到明显改善。
18、文献2(jie wang, jianxin fu, weidong song, yongfangzhang,effect ofrice husk ash (rha) dosage on pore structural and mechanical properties ofcemented paste backfill,journal of materials research and technology,2022,2238-7854)中公布了一种利用稻壳灰改善充填材料力学性能的方法。
19、该方法是通过在充填材料中掺加稻壳灰，从而促进水化产物c-s-h凝胶的增加，使充填材料结构更密实，进而提升充填材料的力学性能。
20、文献3(bingqian yan, fenhua ren, meifeng cai, chen qiao,influence ofnew hydrophobic agent on the mechanical properties of modified cemented pastebackfill,journal of materials research and technology,2019,2238-7854)中公布了一种利用疏水剂提高充填材料力学性能的方法。
21、该方法是通过在充填材料中掺加一定量的疏水剂，从而提高充填材料的脱水效率、促进水泥的水化作用，进而提高充填材料的力学性能。
22、上述技术的不足在于：(1)文献1中掺加粉煤灰的充填材料早期强度较低。
23、在低温时，大掺量的粉煤灰可能导致充填材料凝结缓慢。
24、掺加粉煤灰的充填材料早期孔隙率大，可能会加速充填材料的碳化。
25、粉煤灰对水敏感，在无保湿的条件下，由于充填材料内部黏度的增加会阻碍持续泌水进而加剧塑性开裂。
26、优质的粉煤灰可以改善拌合物的工作性，但塌落度太大时，粉煤灰颗粒易上浮发生泌浆。
27、此外，在粉煤灰的质量较差、粗颗粒较多和含碳量较高的情况下，充填材料的抗冻性会显著降低。
28、(2)文献2中掺入稻壳灰的充填材料孔隙率变大，导致充填材料的抗渗性能降低。
29、随着稻壳灰掺量的增加，充填材料更容易产生塑性破坏。
30、稻壳灰的掺量越大，充填材料的塑性破坏越明显。
31、此外，随着稻壳灰掺量的持续增大，充填材料的抗压强度显著降低。
32、而且，充填体的劈裂抗拉强度和抗折强度也随着稻壳灰用量的增多而相应地减小。
33、(3)文献3中疏水剂有一定的引气作用，随着疏水剂用量的增加，砂浆中的含气量也增加，从而导致硬化砂浆的孔隙率增加，硬化砂浆的体积密度下降，进而影响充填材料的抗压强度。
34、此外，疏水剂用量的增加会导致充填材料收缩率的提高，这会对充填材料的体积稳定性产生不利影响。
35、(4)文献3中疏水剂是一种含氟材料，大量使用疏水剂会对环境造成不利影响。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种增强型矿山充填材料，具体的，本发明通过在矿山充填材料中添加微纳米级石英粉和钛负载微米sap用以改善充填材料的力学性能，微纳米级石英粉具有一定的活性可以促进水泥的水化并发挥微充填效应，进而降低充填材料的孔隙率、改善充填材料的孔结构，添加钛负载微米sap进行内养护，保持充填材料的内部湿度和促进水泥的水化，并且钛负载微米sap抗拉强度得到增强，进而提升矿山充填材料的力学性能和抗裂性，矿渣研磨制备得到粒径较粗的矿粉，可发挥部分火山灰效应，并可对尾砂级配进行优化，避免现有技术中细颗粒矿粉造成的充填材料泌浆导致开裂。
2、具体的，本发明增强型矿山充填材料的制备方法，包括如下制备步骤：
3、1）按照3:1:2:14的质量比将二乙二醇、氧化锆、聚醚醇胺和水混合均匀制备助磨剂悬浮液，将助磨剂悬浮液按1-3%质量比掺入到石英砂中进行研磨，筛析，清洗，干燥，得0.1-10μm微纳米级石英粉，
4、2)将纳米tio2按质量比1-3%加入高吸水性树脂中搅拌均匀，研磨，筛分，利用280-320nm紫外线辐射10-25min，得20-50μm钛负载微米sap，
5、3）将矿渣研磨，筛分，得80-200μm矿粉，
6、4）将1-2份微纳米级石英粉、0.5-1份钛负载纳米sap混合均匀，加入矿粉45-65份、水泥10-20份、石膏30-50份混合均匀，加入0.8-1.5份减水剂、0.1-0.3份引气剂、0.5-1份增稠剂、50-80份水搅拌均匀，最后加入200-300份尾砂搅拌均匀，
7、5）将拌合物成型，表面覆盖薄膜后进行养护。
8、优选的，步骤1）研磨时间为60-80min。
9、优选的，步骤2）高吸水性树脂采用聚丙烯酸交联丙烯酰胺型sap颗粒，研磨时间为30-40min。
10、优选的，步骤3）研磨时间为0.5-1h。矿渣研磨制备得到粒径较粗的矿粉，可发挥部分火山灰效应，并可对尾砂级配进行优化，避免现有技术中细颗粒矿粉造成的充填材料泌浆导致开裂。
11、优选的，步骤4）减水剂为聚羧酸减水剂。
12、优选的，步骤4）引气剂为松香树脂类引气剂。
13、优选的，步骤4）增稠剂为纤维素醚。
14、优选的，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚。
15、优选的，步骤5）采用浇筑成型，标准养护。更优选的，所用模具尺寸为40mm×40mm×40mm，拌合物入模之前，试模内要刷一层矿物油，以便于脱模。
16、本发明研究发现，在矿山充填材料中添加微纳米级石英粉和钛负载微米sap可提高其力学性能和抗裂性，微纳米级石英粉具有一定的活性，可以促进水泥水化，并利用微填充效应从而填充毛细孔隙，进而降低充填材料的孔隙率、改善充填材料的孔结构，同时在研磨时候加入的tio2在吸收辐射能量之后对sap的结构进行优化，经试验证明可以有效增加sap的抗拉强度，从而提升充填材料的抗裂性能，钛负载微米级sap在矿山充填材料拌合阶段吸水膨胀，在养护阶段，钛负载微米级sap释放吸收的水分，促进了周围水泥的水化并提升了充填材料的密实性，从而提高了充填材料的耐久性，在充填材料初凝时，钛负载微米级sap颗粒通过释放吸收的水分，促进水泥基材料内部水化，从而减少充填材料的自收缩，避免早期开裂的风险。
17、该方法简单有效，可对钛负载微米级sap内养护的特性进行深度设计，从而进一步提高矿山充填材料的力学性能和抗裂性。
18、本发明还涉及增强型矿山充填材料，具体的，由上述制备方法制备得到。
19、本发明具有以下技术优势：
20、1）本发明方法简单。本发明采用特殊工艺制备微纳米级石英粉和钛负载微米级sap，两者在矿山充填材料中具有良好分散效果，无需超声分散，只需通过干拌便可分散均匀，
21、2）微纳米级石英粉和钛负载微米级sap的可设计性强，可通过改变微纳米级石英粉和微米级sap的粒径和掺量，对矿山充填材料的力学性能进行调控，
22、3）微纳米级石英粉和钛负载微米级sap可充分发挥微填充效应、火山灰效应、内养护和抗裂增强特性，共同提高矿山充填材料的力学性能和抗裂效果，矿渣研磨制备得到粒径较粗的矿粉，可发挥部分火山灰效应，并可对尾砂级配进行优化，避免现有技术中细颗粒矿粉造成的充填材料泌浆导致开裂。