解析阜新煤矸石混凝土的抗壓試驗(yàn)研究
摘 要:本論文從固體廢棄物的綜合利用角度出發(fā),利用當(dāng)?shù)刎S富的煤矸石資源制備混凝土。并與用普通天然骨料制備的混凝土相對(duì)比的方式,從力學(xué)性能方面探討了煤矸石作為混凝土用骨料實(shí)際應(yīng)用的可行性。試驗(yàn)研究結(jié)果表明,100%煤矸石混凝土的力學(xué)性能與普通混凝土相比并沒(méi)有顯著降低,單從力學(xué)性能上看,煤矸石作為混凝土用骨料的應(yīng)用完全是可能的。
關(guān)鍵詞:煤矸石;力學(xué)性能;固體廢棄物
0 引言
煤是我國(guó)最重要能源。煤矸石是一種在煤炭形成過(guò)程中與煤伴、共生的巖石,是在煤炭開(kāi)采和加工過(guò)程中排放出的固體廢棄物,約占煤產(chǎn)量的10%左右。這些煤矸石數(shù)量巨大,堆積如山,煤矸石山已成為我國(guó)煤礦的一個(gè)特有標(biāo)志。目前我國(guó)有煤矸石山1500 多座,累計(jì)堆存量己達(dá)30 多億噸,占地1.3 萬(wàn)公頃,并隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展以每年1.0~1.3 億噸的速度增加[1]。
這些煤矸石不僅占用了大量土地和農(nóng)田,而且也造成了不同程度的環(huán)境污染,煤矸石山坡也時(shí)常發(fā)生坍滑、坍塌,造成人員傷亡事故。因此,如何將煤矸石資源化綜合利用,不但可以減少環(huán)境污染,降低環(huán)境污染負(fù)荷,保護(hù)和改善環(huán)境,節(jié)約能源,而且還可以造福子孫后代[2]。
本文的研究目的就在于利用當(dāng)?shù)刎S富的固體廢棄物煤矸石資源,制備混凝土。并與用普通天然骨料制備的混凝土相對(duì)比的方式,從力學(xué)性能方面探討了煤矸石作為混凝土用骨料實(shí)際應(yīng)用的可能性。
1. 試驗(yàn)原材料
1.1 水泥
水泥采用河北省唐山冀東水泥廠生產(chǎn)的盾石牌P.O42.5 普通硅酸鹽水泥。
1.2 砂子
采用阜新市他本鎮(zhèn)他本河中砂,堆積密度為1.55 g/cm3。
1.3 水
試驗(yàn)用水采用普通飲用自來(lái)水。
1.4 煤矸石
本次試驗(yàn)研究選用的是阜新高德礦區(qū)的自燃煤矸石。
2. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.1 試驗(yàn)配合比
本文試驗(yàn)主要測(cè)試試件7 天,28 天,56 天抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)在遼寧工程技術(shù)大學(xué)建材實(shí)驗(yàn)室完成。試驗(yàn)中各試件成型參數(shù)、數(shù)量、質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)條件及測(cè)試內(nèi)容,參照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》[3]。
2.2 試驗(yàn)結(jié)果
結(jié)果所示各齡期混凝土的抗壓強(qiáng)度。
3 試驗(yàn)結(jié)果與分析
3.1 試驗(yàn)結(jié)果
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,自燃煤矸石混凝土抗壓強(qiáng)度隨著齡期的增長(zhǎng)而增長(zhǎng),與普通混凝土相比,7 天強(qiáng)度提高了5.5%,28 天強(qiáng)度提高了6.2%,56 天強(qiáng)度增長(zhǎng)7.0%。
3.2 自燃煤矸石強(qiáng)度增長(zhǎng)機(jī)理分析
自燃煤矸石混凝土由于采用多孔的煤矸石,其組成與結(jié)構(gòu)與普通混凝土相比發(fā)生了明顯的變化。普通高強(qiáng)水泥混凝土界面過(guò)渡區(qū)富集Ca(OH)2 晶體量多于水泥石基體,界面區(qū)存在Ca(OH)2 富集現(xiàn)象,使界面區(qū)存在較多的裂紋和孔洞。在輕骨料混凝土中存在兩種微孔微管系統(tǒng),即水泥石中的微孔微管系統(tǒng)和多孔骨料中的微孔微管系統(tǒng)。輕骨料的微孔、微管系統(tǒng)在新拌混凝土中具有吸水和供水作用。吸水作用使得輕骨料附近處于局部低水灰比狀態(tài),因此減少或避免了骨料下部由于內(nèi)分層作用而形成的“水囊”,避免了界面處Ca(OH)2 的富集和定向排列,提高了骨料與水泥石的界面粘結(jié)力供水作用使得骨料附近的水泥石能夠水化充分,從而增加了骨料表面附近水泥石的密實(shí)性。界面區(qū)基本沒(méi)有裂紋,水泥水化產(chǎn)物嵌入輕骨料內(nèi),形成了水泥與輕骨料“嵌套”在一起的整體結(jié)構(gòu)。因此,水泥石與輕骨料具有很好的界面粘結(jié),大大改善了界面結(jié)構(gòu)。輕骨料混凝土的這種特殊的界面結(jié)構(gòu)是其比普通混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展快的主要原因。
4 結(jié)論
1.煤矸石混凝土的7 天抗壓強(qiáng)度以及28 天抗壓強(qiáng)度都能達(dá)到普通混凝土的抗壓強(qiáng)度。
2.煤矸石混凝土的早期強(qiáng)度與后期強(qiáng)度增長(zhǎng)數(shù)度較快,與普通混凝土并沒(méi)有多大異,從力學(xué)性能上看,煤矸石作為混凝土用骨料應(yīng)用是完全可行的。
參考文獻(xiàn)
[1] 王福元,吳正嚴(yán), 粉煤灰利用手冊(cè),中國(guó)電力出版社,2004.10
[2] 錢(qián)覺(jué)時(shí),粉煤灰特性與粉煤灰混凝土,科學(xué)出版社,2002.5
[3] 王忠德,張彩霞等. 應(yīng)用建筑材料試驗(yàn)手冊(cè),中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2006.
作者: 崔正龍 汪振雙
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