【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及混凝土材料，尤其涉及一种尾矿砂骨料、超高性能混凝土及其应用。
技术介绍
1、超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，简称uhpc），uhpc以超高的强度、韧性和耐久性为特征，成为实现水泥基材料性能大跨越的新体系。与普通混凝土相比较，超高性能混凝土可以大量减少材料用量，降低建筑成本，节约资源，减少生产、运输和施工能耗，采用超高性能混凝土将对保护环境作出贡献。
2、尾矿建材资源化利用，将其作为混凝土、砂浆等建材产品的原料是最重要的一种方式。但是，建材化的消纳方式仍然存在固废掺量少、产品性能低、附加值不高、性价矛盾突出等问题。近年来，为高效回收有价金属，选厂通过超细磨技术提高矿物单体解离度，导致目前产出的尾矿越来越细，难以直接作为普通混凝土的骨料。
3、这些细铁尾矿可以部分替代石英砂作为制作超高性能的混凝土的骨料。zhao等人和zhu等人研究了用尾矿替代砂土对uhpc性能的影响。20%的置换，uhpc的28天强度仍然与没有铁矿石尾矿的uhpc相当。pyo等人使用一种石英基尾矿部分替代uhpc的石英砂（30%质量）石英砂，获得了与石英砂的uhpc相当的强度。但是，用尾矿完全替代砂会降低uhpc的强度，用尾矿100%替代天然骨料，显著降低了材料的可加工性和抗压强度。
4、公开号为cn110698098a的中国专利申请公开了一种抗腐蚀性铁尾矿（废石）骨料，包括有以下组分：粒径为25-27mm、18-20mm、15-17mm、8-10mm、4-5mm和2
技术实现思路
1、本专利技术第一专利技术目的是进一步提高利用尾矿骨料的混凝土的抗压强度，在此基础上，本专利技术第一方面提供一种尾矿砂骨料，包括质量比为的1:0.6~3:0.4~2的40-90目、90-400目、400-1250目尾矿砂。优选所述尾矿砂骨料包括质量比为（20-50）：（30-60）：（20-40）的40-90目、90-400目、400-1250目尾矿砂。
2、一般地，采用尾矿砂骨料替代石英砂时，所用尾矿砂骨料基本都是与原石英砂颗粒同等级的毫米级，但由于尾矿砂的强度比石英砂弱，受力时容易自身或与界面过渡区发生开裂，因此，直接采用尾矿骨料替代石英砂作为骨料会降低混凝土的强度。本专利技术通过格里菲斯微裂缝理论计算发现，控制所述尾矿砂骨料粒径在380微米以下，可以明显降低裂缝扩展的可能性，进而提升混凝土的强度；基于此，本专利技术进一步优化尾矿砂的粒径范围及级配，使得本专利技术提供的尾矿砂骨料用于制备混凝土，可实现混凝土的紧密堆积，进而使该混凝土具有更高的抗折和抗压强度，所涉及的混凝土包括但不限于超高性能混凝土。
3、优选地，所述尾矿砂骨料包括质量比为的1:1~1.5:0.5~1的40-90目、90-400目、400-1250目尾矿砂。更加优选所述尾矿砂骨料包括质量比为（30-40）：（40-50）：（20-30）的40-90目、90-400目、400-1250目尾矿砂。
4、本专利技术通过进一步优化所述尾矿砂骨料的级配，所得混凝土的抗折和抗压强度等力学性能更好。
5、在本专利技术一些实施方式中，所述尾矿砂选自铁尾矿、钒钛磁铁尾矿、钼尾矿、铜尾矿和金尾矿中至少一种。本专利技术采用上述sio2为主要成分的硅质尾矿，颗粒强度高，所得尾矿砂骨料用于制备混凝土，提升混凝土抗折强度和抗压强度的效果最佳。
6、本专利技术提供的尾矿砂骨料，用于制备混凝土可通过材料最紧密堆积提高混凝土的抗压强度和抗折强度。
7、本专利技术第二方面提供一种超高性能混凝土，包含30-85wt%上述尾矿砂骨料。优选包含35-70wt%上述尾矿砂骨料。本专利技术提供的超高性能混凝土采用上述尾矿砂骨料的高掺量，实现了全固废尾矿替代混凝土中的石英砂；同时，可大量利用尾矿资源，不仅降低了成本，还合理利用资源，减少环境污染；同时采用本专利技术提供的粒径控制在380微米以下的尾矿砂骨料，可使所述超高性能混凝土紧密堆积，从而克服了现有技术中使用毫米级尾矿砂骨料替代石英砂导致的抗折强度和抗压强度的不足，实现了所得超高混凝土的提高抗折强度和抗压强度等力学性能和采用石英砂所得超高混凝土相当，甚至更高。
8、优选地，所述超高性能混凝土还包括胶凝材料，所述胶凝材料与所述尾矿骨料的质量比为1：0.5~2.5，优选为1:0.5~2.0，更优选为（8-15）：（8-12）。本专利技术中，通过maa模型计算，所述胶凝材料与所述尾矿砂骨料比例在此范围内，可以保证材料整体的紧密堆积。同时，考虑到胶凝材料水化反应后体积收缩，在配料过程中适当提高了胶凝材料的比例。
9、在本专利技术一些优选实施方式中，所述胶凝材料包括水泥和辅助胶凝材料，所述辅助胶凝材料选自粉煤灰、矿渣粉、硅灰、石灰石粉和沸石粉中至少一种。
10、在本专利技术一些优选实施方式中，所述辅助胶凝材料的粒径为10~150μm。
11、在本专利技术一些优选实施方式中，所述水泥为硅酸盐水泥，如p.i 42.5水泥或p.i52.5水泥。
12、本专利技术采用上述胶凝材料与所述尾矿砂骨料按照特定配比复配，可进一步提高超高性能混凝土的抗折和抗压强度。
13、在本专利技术一些优选实施方式中，所述超高性能混凝土还包括外加剂1.5-2wt%。
14、在本专利技术一些优选实施方式中，所述外加剂选自膨胀剂、减水剂、缓凝剂、消泡剂中至少一种。
15、在本专利技术一些优选实施方式中，所述超高性能混凝土还包括纤维0.2-20wt%；优选所述纤维的长径比为10-200，更优选所述纤维选自聚丙乙烯纤维、钢纤维、碳纤维、聚甲醛纤维、聚乙烯醇纤维中至少一种。
16、在本专利技术一些优选实施方式中，按重量份计，所述超高性能混凝土包括组分：水泥400-1500份，尾矿砂骨料600-1800份，硅灰100-200份，粉煤灰0-200份，矿粉0~150份，纤维5-200份，减水剂25-40份，消泡剂0.01-0.2份，水150-190份。
17、在本专利技术一些优选实施方式中，按重量份计，所述超高性能混凝土包括组分：水泥450-1000份，尾矿砂骨料600-1600份，硅灰120-180份，粉煤灰50-150份，矿粉50-100份，纤维100-150份，减水剂30-40份，消泡剂0.05-0.15份，水160-180份。
18、本专利技术提供的超高性能混凝土的制备方法，包括如下步骤：
19、（1）将胶凝材料和尾矿砂骨料混合，搅拌30s，得混合料；
20、（2）将水、减水剂、消泡剂和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种尾矿砂骨料，其特征在于，包括质量比为的1:0.6~3:0.4~2的40-90目、90-400目、400-1250目尾矿砂。
2.根据权利要求1所述的尾矿砂骨料，其特征在于，包括质量比为的1:1~1.5:0.5~1的40-90目、90-400目、400-1250目尾矿砂。
3.根据权利要求1所述的尾矿砂骨料，其特征在于，所述尾矿砂选自铁尾矿、钒钛磁铁尾矿、钼尾矿、铜尾矿和金尾矿中至少一种。
4.一种超高性能混凝土，其特征在于，包含30-85wt%权利要求1-3任一项所述的尾矿砂骨料。
5.根据权利要求4所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述尾矿砂骨料的含量为35-70wt%。
6.根据权利要求4或5所述的超高性能混凝土，其特征在于，还包括胶凝材料，所述胶凝材料与所述尾矿砂骨料的质量比为1：0.5~2.5，优选为1:0.5~2.0；
7.根据权利要求6所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述超高性能混凝土还包括外加剂1.5-2wt%；优选地，所述外加剂选自膨胀剂、减水剂、缓凝剂中至少一种。
8.
9.根据权利要求4所述的超高性能混凝土，其特征在于，按重量份计，包括组分：水泥400-1500份，尾矿砂骨料600-1800份，硅灰100-200份，粉煤灰0-200份，矿粉0~150份，纤维5-200份，减水剂25-40份，消泡剂0.01-0.2份，水150-190份；
10.权利要求4-9任一项所述超高性能混凝土在建筑材料、路面材料和桥梁工程中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种尾矿砂骨料，其特征在于，包括质量比为的1:0.6~3:0.4~2的40-90目、90-400目、400-1250目尾矿砂。
2.根据权利要求1所述的尾矿砂骨料，其特征在于，包括质量比为的1:1~1.5:0.5~1的40-90目、90-400目、400-1250目尾矿砂。
3.根据权利要求1所述的尾矿砂骨料，其特征在于，所述尾矿砂选自铁尾矿、钒钛磁铁尾矿、钼尾矿、铜尾矿和金尾矿中至少一种。
4.一种超高性能混凝土，其特征在于，包含30-85wt%权利要求1-3任一项所述的尾矿砂骨料。
5.根据权利要求4所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述尾矿砂骨料的含量为35-70wt%。
6.根据权利要求4或5所述的超高性能混凝土，其特征在于，还包括胶凝材料，所述胶凝材料与所述尾矿砂骨料的质量比为1：0.5~2.5...
【专利技术属性】
技术研发人员：李扬，赵宇翔，王帅，韩康，周钰沦，郑宏飞，
申请(专利权)人：北京建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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