[发明专利]以金矿尾矿粉为全集料的混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以金矿尾矿粉为全集料的混凝土及其制备方法，其中，该混凝土由主料和外加剂两部分组成，主料由1.0重量份胶凝材料、0.5‑7.0重量份金矿尾矿粉和0.25‑1.50重量份水组成，外加剂由高效减水剂、改性密结剂和扩散催化剂组成，三者的用量分别为胶凝材料重量的0.5％‑1.5％、0.25‰‑0.6‰和0.05‰‑1‰。本发明的有益之处在于：1、采用金矿尾矿粉为混凝土的全集料，通过原料选择和配比设计，使得水泥浆体与金矿尾矿粉集料的界面结合性得到优化、金矿尾矿粉之间的堆积密度得到增加，从而使得硬化混凝土28d抗压强度最低可以达到18Mpa、最高可以达到65Mpa，可以满足一觙建筑工程的強度要求；2、实现了固废规模化利用，既保护了环境，又节约了资源。

技术领域

本发明涉及一种混凝土及其制备方法，具体涉及一种以金矿尾矿粉为全集料的混凝土及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

混凝土是土木工程使用的主要材料之一，随着我国基本建设工程的进行，混凝土会一直保持很高的需求量。

砂石骨料一直是制备混凝土必不可少的原料。但由于环境保护的要求，很多地方的天然砂石骨料已经不能开采。这不仅导致了混凝土工程所需的骨料价格猛涨，建筑工程成本上升，而且在很多地方出现了骨料紧缺的局面，影响了基建工程的顺利进行。

尾矿是矿山选矿工程形成的废料。目前，我国的尾矿大多没有得到有效利用，造成尾矿大量堆积，不仅占用大量土地、污染环境，而且容易形成溃坝、泥石流等安全隐患，成为一种公害。

若能以尾矿代替天然砂石作为混凝土的全部集料，不仅可以弥补混凝土生产原料的缺口，还可以变废为宝。

与传统混凝土砂石骨料不同的是，尾矿大多是粒度极细的粉料，一般粒度在200目(0.075mm)以下，这不仅不符合一般混凝土细骨料的技术要求，而且不符合混凝土特细集料的技术要求。在现行的国家标准及行业标准中，这种粒度的矿料被认为是有害成分，在混凝土集料成分中的含量比例被严格限制。因此，截止目前，尚未见到这种粒度的材料取代混凝土的全部集料而规模化应用于混凝土工业中。

我们前期的研究结果显示，以尾矿粉代替全部砂石集料制备混凝土时，存在以下几个重要技术问题：

1、混凝土拌合用水量过大，影响硬化混凝土强度

以尾矿粉取代全部砂石制备混凝土时，由于尾矿粉颗粒粒度小、比表面积大，因而导致混凝土的拌合用水量大大增加，从而使硬化混凝土中孔隙率增加、强度降低。

2、界面区域面积增大，影响硬化混凝土强度

传统混凝土是一种非均质材料，其中，粗骨料起到骨架作用，细骨料充填在粗骨料之间的空隙中，水泥浆则将粗骨料和细骨料粘结在一起，形成一个完整的承载结构。

在以尾矿粉取代全部砂石而制备得到的混凝土(以下简称尾矿集料的混凝土)中，由于尾矿粉的粒度与水泥的粒度相近，因此，尾矿集料的混凝土呈现出一种准均质结构，这是一种与传统混凝土结构不同的混凝土。

可见，与传统混凝土相比，尾矿集料的混凝土在结构上发生了很大变化。

在传统混凝土中，由于集料与水泥浆体的界面区域一般具有高的水灰比，所以在混凝土硬化后，界面区域存在较多的粗大且取向生长的CH和AFt结晶颗粒，使得此区域毛细孔隙率大、结构疏松，进而易产生裂纹并诱导裂纹扩展。因此，在硬化混凝土中的集料与水泥石的界面区域往往存在较多的微裂纹和缺陷，致使界面区域成为一个薄弱区域。在普通混凝土中，界面区域的体积约占胶凝材料体积的30-40％。

而在尾矿集料的混凝土中，由于尾矿粉颗粒细小，所以使得尾矿集料与水泥浆体的界面区域面积大幅度增加，即薄弱区域大幅增多，从而影响硬化混凝土的强度。

3、难以紧密堆积形成高强度致密结构体，影响硬化混凝土强度