一种尾矿砂与人工砂复合混凝土的制备方法与流程

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种尾矿砂与人工砂复合混凝土制备方法。

背景技术：

尾矿是选矿后的废弃物，是工业固体废弃物的主要组成部分。据不完全统计，全世界每年排出的尾矿及废石在100亿t以上。我国现有8000多个国营矿山和11万多个乡镇集体矿山，堆存的尾矿量近50亿t，年排出尾矿量高达5亿t以上，其中黑色冶金矿山年排放尾矿量达1.5亿t。目前，我国的尾矿综合利用率只有7％，因此，尾矿的综合回收利用问题已受到全社会的广泛关注。

混凝土是当今最主要的土木工程材料之一。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而其使用量越来越大。不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。但是混凝土的制作需要耗费大量的胶凝材料以及石砂，将尾矿砂作为混凝土原料使用能够很好的解决尾矿的综合回收利用问题，并且能够降低混凝土的生产成本。

在当前利用尾矿砂制备的混凝土中，多用尾矿砂中较粗的粒级(砂砾细度目数≥2.3)，而较细尾矿砂流动性差，不适合大量应用于混凝土制备，导致细砂砾度尾矿砂应用量小，大量细粒度尾矿砂不能得到应用。

技术实现要素：

为此，本发明提供一种尾矿砂与人工砂复合混凝土制备方法，用以克服现有技术中细砂砾尾矿砂制备的混凝土流动性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种尾矿砂与人工砂复合混凝土制备方法，包括：

步骤一、检测尾矿砂与人工砂的吸水率，根据二者吸水率调节混凝土制备时水与胶材的加入量；

步骤二、按照步骤一计算完成的加入量试制混凝土，计算混凝土坍落度，根据试制混凝土的坍落度对制备时水与胶材的加入量进行进一步调节；

步骤三、确定混凝土需要量，根据需要量确定混凝土搅拌时长，根据搅拌时长进一步调节混凝土制备时水的加入量。

在采用所述混凝土制备方法制备混凝土时，设有中控模块，用以调节各阶段原料加入量。

进一步地，所述中控模块内设有各原料添加量矩阵a0(b,c,d,e,f,g),其中，b为预设水泥加入量,c为预设胶材加入量,d为预设水加入量,e为预设尾矿砂加入量,f为预设人工砂加入量，g为预设石料加入量；

所述中控模块内还设有人工砂吸水率判定参数矩阵h0、尾矿砂吸水率判定参数矩阵j0、人工砂吸水率对水加入量调节参数矩阵k0、尾矿砂吸水率对水加入量调节参数矩阵l0和水的加入量对胶材加入量调节参数m；

对于人工砂吸水率判定参数矩阵h0，h0(h1,h2)，其中，h1为第一预设人工砂吸水率判定参数，h2为第二预设人工砂吸水率判定参数，h1＜h2；

对于尾矿砂吸水率判定参数矩阵j0，j0(j1,j2)，其中，j1为第一预设尾矿砂吸水率判定参数，j2为第二预设尾矿砂吸水率判定参数，j1＜j2；

对于人工砂吸水率对水加入量调节参数矩阵k0，k0(k1,k2)，其中，k1为第一预设人工砂吸水率对水加入量调节参数，k2为第二预设人工砂吸水率对水加入量调节参数；

对于尾矿砂吸水率对水加入量调节参数矩阵l0，l0(l1,l2)，其中，l1为第一预设尾矿砂吸水率对水加入量调节参数，l2为第二预设尾矿砂吸水率对水加入量调节参数。

进一步地，在采用所述制备方法制备混凝土前，分别检测人工砂吸水率h和尾矿砂吸水率j并将检测结果传递至所述中控模块，中控模块分别将h与人工砂吸水率判定参数矩阵h0内参数进行对比、将j与尾矿砂吸水率判定参数矩阵j0内参数进行对比：

当h≤h1时，所述中控模块判定人工砂吸水率过低，中控模块从人工砂吸水率对水加入量调节参数矩阵k0内选取k1作为人工砂吸水率对水加入量调节参数；

当h1＜h≤h2时，所述中控模块判定人工砂吸水率合格，中控模块不因人工砂吸水率对水加入量进行调节；

当h＞h2时，所述中控模块判定人工砂吸水率过高，中控模块从人工砂吸水率对水加入量调节参数矩阵k0内选取k2作为人工砂吸水率对水加入量调节参数；

当j≤j1时，所述中控模块判定尾矿砂吸水率过低，中控模块从尾矿砂吸水率对水加入量调节参数矩阵l0内选取l1作为尾矿砂吸水率对水加入量调节参数；

当j1＜j≤j2时，所述中控模块判定尾矿砂吸水率合格，中控模块不因尾矿砂吸水率对水加入量进行调节；

当j＞j2时，所述中控模块判定尾矿砂吸水率过高，中控模块从尾矿砂吸水率对水加入量调节参数矩阵l0内选取l2作为尾矿砂吸水率对水加入量调节参数；

所述中控模块根据h与人工砂吸水率判定参数矩阵h0内参数的对比结果和j与尾矿砂吸水率判定参数矩阵j0内参数的对比结果，中控模块将水加入量调节为d’,

当所述中控模块选取ka作为人工砂吸水率对水加入量调节参数且中控模块不因尾矿砂吸水率对水加入量进行调节时，a＝1,2,d’＝d×ka；

当所述中控模块选取lb作为尾矿砂吸水率对水加入量调节参数且中控模块不因人工砂吸水率对水加入量进行调节时，b＝1,2,d’＝d×lb；

当所述中控模块选取ka作为人工砂吸水率对水加入量调节参数且选取lb作为尾矿砂吸水率对水加入量调节参数时，d’＝d×ka×lb；

进一步地，当所述中控模块将加水量调节为d’时，中控模块将胶材加入量调节至c’，c’＝d’×m×c；

进一步地，所述中控模块内设有混凝土试制参数c，在正式制备混凝土前，按照所述中控模块调节后的各添加量试制混凝土测试混凝土的坍落度，中控模块计算各原料试制时添加量：

所述中控模块计算水泥加入量bs,bs＝b×c；

所述中控模块计算胶材加入量cs,cs＝c’×c；

所述中控模块计算水加入量ds,ds＝d’×c；

所述中控模块计算尾矿砂加入量es,es＝e×c；

所述中控模块计算人工砂加入量fs,fs＝f×c；

所述中控模块计算石料加入量gs,gs＝g×c；

进一步地，所述中控模块内还设有坍落度参数矩阵p0和坍落度对水加入量调节参数矩阵q0。

对于坍落度参数矩阵p0(p1,p2)，其中，p1为第一预设坍落度参数，p2为第二预设坍落度参数，p1＜p2；

对于坍落度对水加入量调节参数矩阵q0，q0(q1,q2),其中，q1为第一预设坍落度对水加入量调节参数，q2为第二预设坍落度对水加入量调节参数；

根据所述中控模块计算结果调节试制混凝土，当混凝土搅拌完成后，检测混凝土坍落度p并将检测结果传递至所述中控模块，中控模块将p与坍落度参数矩阵p0内参数进行对比：

当p≤p1时，所述中控模块判定混凝土坍落度过低，中控模块通过加大加水量，中控模块从坍落度对水加入量调节参数矩阵q0中选取q1为坍落度对水加入量调节参数；

当p1＜p≤p2时，所述中控模块判定混凝土坍落度合格，中控模块不因坍落度调节水的添加量；

当p＞p2时，所述中控模块判定混凝土坍落度过低，中控模块通过减小加水量，中控模块从坍落度对水加入量调节参数矩阵q0中选取q2为坍落度对水加入量调节参数。

当所述中控模块选取qc作为坍落度对水加入量调节参数时，c＝1,2,中控模块计算坍落度超差值△p并根据qc与△p将加水量调节为d”：

当p≤p1时，△p＝p1-p，d”＝d’+△p×qc；

当p＞p2时，△p＝p-p2，d”＝d’-△p×qc；

当所述中控模块将加水量调节为d”时，中控模块将胶材加入量调节至c”，c”＝d”×m×c’。

进一步地，所述中控模块内还设有单份标准混凝土质量生成的混凝土体积计算参数y,所述中控模块计算调节后的单份混凝土标准体积r,r＝(b+c”+d”+e+f+g)×y。

进一步地，所述中控模块内还设有标准搅拌时间t与单次搅拌所需质量与标准质量判断比值v,当采用所述制备方法正式制备混凝土时，向中控模块内输入需要混凝土体积rz，中控模块计算rz与r的比值vz,vz＝rz/r,中控模块将vz与v进行对比：

当vz≤v时，所述中控模块不对搅拌时间进行调节；

当vz＞v时，所述中控模块判定所需混凝土质量过大需延长搅拌时间；

所述中控模块内设有质量对搅拌时长调节参数s，当vz＞v时，中控模块将搅拌时间调节至t’，t’＝(vz-v)+t。

进一步地，所述中控模块内还设有搅拌时长对加水量调节参数u,所述中控模块计算搅拌体积rz的混凝土所需理论加水量dx，dx＝vz×d”，中控模块根据搅拌时长t’与加水量调节参数u计算最终加水量dz，dz＝dx+(t’-t)×u；

所述中控模块计算其他各最终实际添加量，包括：

水泥最终加入量bz,bz＝b×vz；

胶材最终加入量cz,cz＝c”×vz；

尾矿砂最终加入量ez,ez＝e×vz；

人工砂最终加入量fz,fz＝f×vz；

石料最终加入量gz,gz＝g×vz；

进一步地，向搅拌机内加入质量为bz的水泥、质量为cz的胶材、质量为dz的水、质量为ez的尾矿砂、质量为fz的人工砂和质量为gz的石料并搅拌t’时长，生成混凝土。

所述尾矿砂的砂砾细度目数≤2，所述人工砂的砂砾细度目数≥2.9，预设水泥加入量b的范围是260-280kg,预设胶材加入量c的范围是390-420kg,预设水加入量d的范围是160-180kg,预设尾矿砂加入量e的范围是400kg-550kg,预设人工砂加入量f的范围是180kg-300kg，预设石料加入量g的范围是1100-1200kg；坍落度参数p1为180mm，坍落度参数p2为200mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明采用尾矿砂与人工砂代替河砂，因尾矿砂颗粒级分配比较集中，较小的尾矿砂粘聚性大，流动性差，为此对较小的尾矿砂配比粒度较大的人工砂，加大混凝土的坍落度，使制备的混凝土保持优良的流动性；同时，制备混凝土之前检测尾矿砂与人工砂的吸水率，通过吸水率对混凝土制备时的水与胶材的添加量进行调节，进一步使制备的混凝土保持优良的流动性，加大了细粒度尾矿砂的应用，节约了有限的河砂资源，也充分利用了尾矿砂，减少了环境污染。

在正式制备混凝土前，按照所述中控模块调节后的各添加量试制混凝土测试混凝土的坍落度，根据试制混凝土的坍落度对混凝土制备时的水与胶材的添加量进行调节，进一步使制备的混凝土保持优良的流动性。

当采用所述制备方法正式制备混凝土时，根据单次制备所需混凝土体积计算混凝土搅拌时长，因混凝土搅拌会释放热量带走水份，而水份降低会降低混凝土的流动性，为避免此类现象发生，本发明根据混凝土搅拌时长对混凝土制备时的水的添加量进行调节，进一步使制备的混凝土保持优良的流动性。

进一步地，在对混凝土原料添加量进行调节时设有中控模块，中控模块内部设有矩阵与调节公式，根据矩阵与调节公式对混凝土中各原料添加量进行精准调节，减少混凝土配比时的人工参与，精确混凝土各原料的添加量，保证混凝土制备质量的稳定性。

附图说明

图1为本发明所述尾矿砂与人工砂复合混凝土制备方法制备流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明所述尾矿砂与人工砂复合混凝土制备方法制备流程示意图，本发明提供一种尾矿砂与人工砂复合混凝土制备方法，包括：

步骤一、检测尾矿砂与人工砂的吸水率，根据二者吸水率调节混凝土制备时水与胶材的加入量；

步骤二、按照步骤一计算完成的加入量试制混凝土，计算混凝土坍落度，根据试制混凝土的坍落度对制备时水与胶材的加入量进行进一步调节；

步骤三、确定混凝土需要量，根据需要量确定混凝土搅拌时长，根据搅拌时长进一步调节混凝土制备时水的加入量；

步骤四、根据步骤三确定的各原料最终添加量向搅拌机内按比例添加各原料并进行搅拌，当搅拌经过确定的搅拌时长时，混凝土制备完成；

在采用所述混凝土制备方法制备混凝土时，设有中控模块，用以调节各阶段原料加入量；

所述中控模块内设有各原料添加量矩阵a0(b,c,d,e,f,g),其中，b为预设水泥加入量,c为预设胶材加入量,d为预设水加入量,e为预设尾矿砂加入量,f为预设人工砂加入量，g为预设石料加入量；

所述中控模块内还设有人工砂吸水率判定参数矩阵h0和尾矿砂吸水率判定参数矩阵j0，在采用所述制备方法制备混凝土前，分别检测人工砂吸水率h和尾矿砂吸水率j并将检测结果传递至所述中控模块，中控模块分别将h与人工砂吸水率判定参数矩阵h0内参数进行对比、将j与尾矿砂吸水率判定参数矩阵j0内参数进行对比，根据对比结果将水加入量调节至d’,中控模块根据d’将胶材加入量调节至c’；

在正式制备混凝土前，按照所述中控模块调节后的各添加量试制混凝土测试混凝土的坍落度，所述中控模块内还设有坍落度参数矩阵p0，根据所述中控模块计算结果调节试制混凝土，当混凝土搅拌完成后，检测混凝土坍落度p并将检测结果传递至所述中控模块，中控模块将p与坍落度参数矩阵p0内参数进行对比，根据对比结果将水加入量调节至d”,中控模块根据d”将胶材加入量调节至c”；

所述中控模块内还设有单份标准混凝土质量生成的混凝土体积计算参数y和标准搅拌时间t,所述中控模块计算调节后的单份混凝土标准体积r,r＝(b+c”+d”+e+f+g)×y,当采用所述制备方法正式制备混凝土时，向中控模块内输入需要混凝土体积rz，中控模块计算rz与r的比值vz,vz＝rz/r,中控模块将vz与v进行对比，根据对比结果判定是否延长搅拌时长；

当延长搅拌时长时，所述中控模块根据延长时长量对水的加入量进行最终调节。

具体而言，所述中控模块内还设有人工砂吸水率对水加入量调节参数矩阵k0和尾矿砂吸水率对水加入量调节参数矩阵l0；

对于人工砂吸水率判定参数矩阵h0，h0(h1,h2)，其中，h1为第一预设人工砂吸水率判定参数，h2为第二预设人工砂吸水率判定参数，h1＜h2；

对于尾矿砂吸水率判定参数矩阵j0，j0(j1,j2)，其中，j1为第一预设尾矿砂吸水率判定参数，j2为第二预设尾矿砂吸水率判定参数，j1＜j2；

对于人工砂吸水率对水加入量调节参数矩阵k0，k0(k1,k2)，其中，k1为第一预设人工砂吸水率对水加入量调节参数，k2为第二预设人工砂吸水率对水加入量调节参数；

对于尾矿砂吸水率对水加入量调节参数矩阵l0，l0(l1,l2)，其中，l1为第一预设尾矿砂吸水率对水加入量调节参数，l2为第二预设尾矿砂吸水率对水加入量调节参数；

在采用所述制备方法制备混凝土前，分别检测人工砂吸水率h和尾矿砂吸水率j并将检测结果传递至所述中控模块，中控模块分别将h与人工砂吸水率判定参数矩阵h0内参数进行对比、将j与尾矿砂吸水率判定参数矩阵j0内参数进行对比：

当h≤h1时，所述中控模块判定人工砂吸水率过低，中控模块从人工砂吸水率对水加入量调节参数矩阵k0内选取k1作为人工砂吸水率对水加入量调节参数；

当h1＜h≤h2时，所述中控模块判定人工砂吸水率合格，中控模块不因人工砂吸水率对水加入量进行调节；

当h＞h2时，所述中控模块判定人工砂吸水率过高，中控模块从人工砂吸水率对水加入量调节参数矩阵k0内选取k2作为人工砂吸水率对水加入量调节参数；

当j≤j1时，所述中控模块判定尾矿砂吸水率过低，中控模块从尾矿砂吸水率对水加入量调节参数矩阵l0内选取l1作为尾矿砂吸水率对水加入量调节参数；

当j1＜j≤j2时，所述中控模块判定尾矿砂吸水率合格，中控模块不因尾矿砂吸水率对水加入量进行调节；

当j＞j2时，所述中控模块判定尾矿砂吸水率过高，中控模块从尾矿砂吸水率对水加入量调节参数矩阵l0内选取l2作为尾矿砂吸水率对水加入量调节参数；

所述中控模块根据h与人工砂吸水率判定参数矩阵h0内参数的对比结果和j与尾矿砂吸水率判定参数矩阵j0内参数的对比结果，中控模块将水加入量调节为d’。

具体而言，当所述中控模块选取ka作为人工砂吸水率对水加入量调节参数且中控模块不因尾矿砂吸水率对水加入量进行调节时，a＝1,2,d’＝d×ka；

当所述中控模块选取lb作为尾矿砂吸水率对水加入量调节参数且中控模块不因人工砂吸水率对水加入量进行调节时，b＝1,2,d’＝d×lb；

当所述中控模块选取ka作为人工砂吸水率对水加入量调节参数且选取lb作为尾矿砂吸水率对水加入量调节参数时，d’＝d×ka×lb。

具体而言，所述中控模块还设有水的加入量对胶材加入量调节参数m，当所述中控模块将加水量调节为d’时，中控模块将胶材加入量调节至c’，c’＝d’×m×c。

具体而言，所述中控模块内设有混凝土试制参数c，在正式制备混凝土前，按照所述中控模块调节后的各添加量试制混凝土测试混凝土的坍落度，中控模块计算各原料试制时添加量：

所述中控模块计算水泥加入量bs,bs＝b×c；

所述中控模块计算胶材加入量cs,cs＝c’×c；

所述中控模块计算水加入量ds,ds＝d’×c；

所述中控模块计算尾矿砂加入量es,es＝e×c；

所述中控模块计算人工砂加入量fs,fs＝f×c；

所述中控模块计算石料加入量gs,gs＝g×c。

具体而言，对于坍落度参数矩阵p0(p1,p2)，其中，p1为第一预设坍落度参数，p2为第二预设坍落度参数，p1＜p2；

对于坍落度对水加入量调节参数矩阵q0，q0(q1,q2),其中，q1为第一预设坍落度对水加入量调节参数，q2为第二预设坍落度对水加入量调节参数；

根据所述中控模块计算结果调节试制混凝土，当混凝土搅拌完成后，检测混凝土坍落度p并将检测结果传递至所述中控模块，中控模块将p与坍落度参数矩阵p0内参数进行对比：

当p≤p1时，所述中控模块判定混凝土坍落度过低，中控模块通过加大加水量，中控模块从坍落度对水加入量调节参数矩阵q0中选取q1为坍落度对水加入量调节参数；

当p1＜p≤p2时，所述中控模块判定混凝土坍落度合格，中控模块不因坍落度调节水的添加量；

当p＞p2时，所述中控模块判定混凝土坍落度过低，中控模块通过减小加水量，中控模块从坍落度对水加入量调节参数矩阵q0中选取q2为坍落度对水加入量调节参数；

当所述中控模块选取qc作为坍落度对水加入量调节参数时，c＝1,2,中控模块计算坍落度超差值△p并根据qc与△p将加水量调节为d”，

当p≤p1时，△p＝p1-p，d”＝d’+△p×qc；

当p＞p2时，△p＝p-p2，d”＝d’-△p×qc。

具体而言，当所述中控模块将加水量调节为d”时，中控模块将胶材加入量调节至c”，c”＝d”×m×c’。

具体而言，所述中控模块还设有单次搅拌所需质量与标准质量判断比值v,当采用所述制备方法正式制备混凝土时，向中控模块内输入需要混凝土体积rz，中控模块计算rz与r的比值vz,vz＝rz/r,中控模块将vz与v进行对比：

当vz≤v时，所述中控模块不对搅拌时间进行调节；

当vz＞v时，所述中控模块判定所需混凝土质量过大需延长搅拌时间；

所述中控模块内设有质量对搅拌时长调节参数s，当vz＞v时，中控模块将搅拌时间调节至t’，t’＝(vz-v)+t。

具体而言，所述中控模块内还设有搅拌时长对加水量调节参数u,所述中控模块计算搅拌体积rz的混凝土所需理论加水量dx，dx＝vz×d”，中控模块根据搅拌时长t’与加水量调节参数u计算最终加水量dz，dz＝dx+(t’-t)×u；

所述中控模块计算其他各最终实际添加量，包括：

水泥最终加入量bz,bz＝b×vz；

胶材最终加入量cz,cz＝c”×vz；

尾矿砂最终加入量ez,ez＝e×vz；

人工砂最终加入量fz,fz＝f×vz；

石料最终加入量gz,gz＝g×vz。

具体而言，向搅拌机内加入质量为bz的水泥、质量为cz的胶材、质量为dz的水、质量为ez的尾矿砂、质量为fz的人工砂和质量为gz的石料并搅拌t’时长，生成混凝土。

具体而言，所述尾矿砂的砂砾细度目数≤2，所述人工砂的砂砾细度目数≥2.9，预设水泥加入量b的范围是260-280kg,预设胶材加入量c的范围是390-420kg,预设水加入量d的范围是160-180kg,预设尾矿砂加入量e的范围是400kg-550kg,预设人工砂加入量f的范围是180kg-300kg，预设石料加入量g的范围是1100-1200kg；坍落度参数p1为180mm，坍落度参数p2为200mm。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。