本發(fā)明涉及礦山混凝土，具體而言，涉及一種自密實(shí)混凝土組合物、自密實(shí)混凝土、其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、自密實(shí)混凝土是指在自身重力作用下，能夠流動(dòng)、密實(shí)，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時(shí)獲得很好均質(zhì)性，并且不需要附加振動(dòng)的混凝土。自密實(shí)混凝土還具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以保證混凝土良好地密實(shí)、提高生產(chǎn)效率、改善工作環(huán)境和安全性、增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度、改善混凝土表面質(zhì)量及減少混凝土對(duì)攪拌機(jī)的磨損等，但是自密實(shí)混凝土硬化后的耐久性非常有限，尤其是在寒冷氣候條件下，目前相關(guān)技術(shù)中的自密實(shí)混凝土還存在28d的抗壓強(qiáng)度難以達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。

2、目前將各種煤矸石用在混凝土的研究報(bào)道中越來(lái)越多，如申請(qǐng)?zhí)枮?01910432285.9的專利，公開(kāi)了一種利用煤矸石制備自密實(shí)混凝土，組分包括煤矸石、河沙、粉煤灰、天然骨料、水泥、減水劑和水，得到的自密實(shí)混凝土抗離析性、自填充性等較佳，但是煤矸石骨料摻量較少，利用程度不高。申請(qǐng)?zhí)枮閏n202211311908.5的專利公開(kāi)了一種適用于拱形結(jié)構(gòu)的c60高性能自密實(shí)混凝土，其組成成分為水泥、粉煤灰、礦粉、細(xì)集料、粗集料、鋼纖維、分散劑、減水劑、水得到的混凝土具有高強(qiáng)度性能，但是對(duì)廢料的利用很少，不能有效解決廢物利用的情況，以上兩個(gè)專利雖然都利用到了固體廢料來(lái)制備自密實(shí)混凝土，但只能解決部分矸石山的堆積問(wèn)題，且使用廢料數(shù)量有限，無(wú)法解決其他煤矸石利用問(wèn)題。鑒于此，開(kāi)發(fā)一種以煤矸石廢物為主要原料的具有高利用率的自密實(shí)混凝土，可有效解決我國(guó)煤矸石廢料的堆放問(wèn)題。

3、我國(guó)是全世界煤炭生產(chǎn)及應(yīng)用最大的國(guó)家，因此我國(guó)煤矸石的排放量也居于世界高位，煤矸石是在成煤過(guò)程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石，煤矸石由于存在無(wú)定形的sio2和al2o3，從而具有一定的火山灰活性，通常被添加到混凝土中作為粗骨料使用。

4、隨著井下工作面的推進(jìn)，導(dǎo)致底板卸荷造成鼓起，由于井下環(huán)境潮濕，致使井下底板道路遇水軟化，道路承載能力驟降，不能滿足工作面設(shè)備運(yùn)輸和車輛通行。當(dāng)工作面開(kāi)始布置安裝大型開(kāi)采設(shè)備時(shí)，井下設(shè)備運(yùn)輸和車輛行駛頻率不斷提高，因此，這就要求混凝土底板具備一定的強(qiáng)度來(lái)滿足車輛通行需要。

5、利用固體廢棄物取代碎石制備混凝土是緩解環(huán)境及資源壓力行之有效的方法。我國(guó)是煤炭消耗大國(guó)，而煤礦的開(kāi)采、生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢料煤矸石卻無(wú)法合理利用，因此如何解決煤矸石大量堆積對(duì)環(huán)境帶來(lái)的嚴(yán)重污染也是亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種自密實(shí)混凝土組合物、自密實(shí)混凝土、其制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的自密實(shí)混凝土成本高、以及煤矸石大量堆積不環(huán)保的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種自密實(shí)混凝土組合物，按照重量份計(jì)，該自密實(shí)混凝土組合物包括：硅酸鹽水泥300-400份，水150-200份，10-15份減水劑，150-200份粉煤灰，300-680份煤矸石骨料，5-25份早強(qiáng)劑；煤矸石骨料為經(jīng)過(guò)粘度改性材料改性的煤矸石；粘度改性材料包括高嶺土、煤矸石碎屑和生物質(zhì)飛灰，高嶺土、煤矸石碎屑和生物質(zhì)飛灰的質(zhì)量比為0.5～1.5：0.5～1.5：1.5～2.5。

3、進(jìn)一步地，按照重量份計(jì)，包括：硅酸鹽水泥330-340份，水190-200份，10-12份減水劑，150-160份粉煤灰，325-335份煤矸石骨料，5-15份早強(qiáng)劑；優(yōu)選的，按照重量份計(jì)，自密實(shí)混凝土組合物包括：硅酸鹽水泥335份，水195份，10份減水劑，150份粉煤灰，330份煤矸石骨料，15份早強(qiáng)劑；

4、煤矸石骨料的粒徑為5～20mm，表觀密度2350-2513kg/m3；

5、優(yōu)選的，煤矸石骨料中粒徑為5-10mm的組分占40wt％-50wt％，煤矸石骨料中粒徑為10-20mm的組分占50wt％-60wt％。

6、進(jìn)一步地，煤矸石骨料中高嶺石的含量為30％～45％，

7、煤矸石的自燃點(diǎn)在300～500℃之間，

8、煤矸石的熱值在3300～6300kj/kg；

9、粘度改性材料還包括催化劑，催化劑包括羥丙基甲基纖維素和聚丙烯酰胺中的任意一種或者多種。

10、進(jìn)一步地，煤矸石骨料的制備方法包括以下步驟：步驟a1，將煤矸石進(jìn)行破碎，過(guò)篩，復(fù)配，得到粒徑為5～20mm的煤矸石粗骨料，其中，收集過(guò)篩過(guò)程掉落的粉末，得到碎屑；步驟a2，將偏高嶺土、碎屑和生物質(zhì)飛灰按比例混合進(jìn)行粉磨，與催化劑混合，得到粘度改性材料；步驟a3，將煤矸石粗骨料和粘度改性劑混合，得到煤矸石骨料；

11、優(yōu)選的，步驟a3包括：步驟a31，將偏高嶺土、碎屑和生物質(zhì)飛灰按比例混合進(jìn)行粉磨，得到第一粘度改性材料前驅(qū)體；步驟a32，將聚丙烯酰胺與水混合，形成聚丙烯酰胺溶液，將聚丙烯酰胺溶液與第一粘度改性材料前驅(qū)體混合，得到第二粘度改性材料前驅(qū)體；步驟a33，將第二粘度改性材料前驅(qū)體與羥丙基甲基纖維素和聚羧酸減水劑混合，得到粘度改性材料。

12、進(jìn)一步地，步驟a1還包括對(duì)煤矸石原料進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的煤矸石；預(yù)處理包括破碎、篩分、洗選；

13、優(yōu)選的，預(yù)處理后的煤矸石中針片狀顆粒含量不大于10％，含泥量不大于1.0％，壓碎值不大于15％；

14、優(yōu)選的，煤矸石原料中高嶺石的含量為30％-45％。

15、進(jìn)一步地，硅酸鹽水泥為p.o?42.5水泥；

16、粉煤灰為i級(jí)粉煤灰，粉煤灰的表觀密度為1900～2750kg/m3；

17、減水劑為聚羧酸，優(yōu)選的，聚羧酸包括為重量比為4:1的早強(qiáng)型聚羧酸和緩釋型聚羧酸；

18、早強(qiáng)劑包括重量比為1～2：1的三乙醇胺和硫酸鈉。

19、根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)方面，提供了一種自密實(shí)混凝土，該自密實(shí)混凝土由上述任一種的自密實(shí)混凝土組合物制備得到。

20、根據(jù)本技術(shù)的又一個(gè)方面，提供了一種上述的自密實(shí)混凝土的制備方法，該制備方法包括：步驟b1，將硅酸鹽水泥與粉煤灰混合，得到凝膠材料；步驟b2，將凝膠材料與煤矸石骨料混合攪拌，得到第一混料；步驟b3，將減水劑在水中溶解，得到減水劑溶液，將減水劑溶液與第一混料混合攪拌，得到第二混料；步驟b4，將早強(qiáng)劑在水中溶解，得到早強(qiáng)劑溶液，將早強(qiáng)劑溶液與第二混料混合攪拌，得到自密實(shí)混凝土漿料；步驟b5，將自密實(shí)混凝土漿料進(jìn)行澆筑，固化，得到自密實(shí)混凝土。

21、進(jìn)一步地，步驟b4中，攪拌包括：先在200-250r/min的條件下，攪拌1-3min，再在500-600r/min的條件下，攪拌3-5min。

22、根據(jù)本技術(shù)的再一方面，提供了一種上述的自密實(shí)混凝土或者上述任一種的制備方法制備的自密實(shí)混凝土作為井下底板的應(yīng)用。

23、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，上述經(jīng)過(guò)粘度改性材料改性煤矸石形成的煤矸石骨料能夠降低煤矸石的吸水性和壓碎值，能夠促進(jìn)煤矸石更好的與其他原料進(jìn)行反應(yīng)，可以替代碎石，具有經(jīng)濟(jì)效益，又可以實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的號(hào)召，解決環(huán)境污染問(wèn)題。進(jìn)一步地，本發(fā)明采用煤矸石不僅可代替天然碎石制作強(qiáng)度在c15-c40范圍內(nèi)的混凝土，還能顯著提高混凝土的強(qiáng)度及吸水率，用煤矸石制備混凝土取代天然碎石既可減少煤矸石對(duì)土壤、大氣環(huán)境的污染，又能節(jié)省天然不可再生材料，同時(shí)本發(fā)明所用煤矸石數(shù)量較大，可有效解決我國(guó)煤矸石堆放污染環(huán)境，以及廢物再利用等問(wèn)題。