一种掺尾矿砂的自流平混凝土制造技术

本发明专利技术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，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；本发明专利技术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；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。

A Self-leveling Concrete Mixed with Tailings Sand

The invention belongs to the recycling technology field of waste materials, in particular to a self leveling concrete mixed with tailings ores. The self leveling concrete includes: ore materials 30 to 40%, phosphorus tailings 25 to 35%, gel materials 20 to 25%, water 5 to 10%, and admixtures 0.2 to 5.75%. Iron tailings sand 15-20%, fly ash 10-20%, the percentage is the mass percentage; the phosphorus tailings sand is used to replace River sand, fly ash and iron tailings sand are used to fill the pore of cement paste instead of powder, realizing the resource utilization of industrial waste, protecting the environment and reducing the production cost of self-leveling concrete; alumina and oxygen in fly ash and iron tailings sand are used to fill the pore of cement paste. Active components such as silicon carbide react with hydration products of cement and lime, thus filling the pore of cement paste, speeding up the hydration rate of cement, improving the compactness and early strength of concrete.

【技术实现步骤摘要】
一种掺尾矿砂的自流平混凝土
本专利技术属于废弃材料循环利用
，具体涉及一种掺尾矿砂的自流平混凝土。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。根据本专利技术，本专利技术中所用的外掺剂为本领域技术人员所常用，本专利技术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，本专利技术具有以下技术效果：1、本专利技术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、本专利技术中，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、本专利技术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、本专利技术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。本专利技术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专利技术实现的技术手段、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，进一步阐明本专利技术。本专利技术中所有的原料，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。本专利技术中所有的原料，对其纯度没有特别限定，本专利技术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磷尾矿砂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺尾矿砂的自流平混凝土，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种掺尾矿砂的自流平混凝土，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的掺尾矿砂的自流平混凝土，其中，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。3.根据权利要求1所述的掺尾矿砂的自流平混凝土，其中，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％。4.根据权利要求1所述的掺尾矿砂的自流平混凝土，其中，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％。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈修和，张玉斌，任园，葛安康，方肖立，邵静，王春红，杨航，牛京涛，鲍世辉，于恒峰，
申请(专利权)人：安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，公路交通节能与环保技术及装备交通运输行业研发中心，
类型：发明
国别省市：安徽,34