冻融循环作用对煤矸石混凝土吸水性的影响

为了研究冻融循环作用对自燃煤矸石混凝土耐久性的影响,分别对自燃煤矸石部分替代(0、30%、60%)传统粗骨料的混凝土试件进行了0、15、25、35和45次冻融循环试验,采用吸水试验分析了不同冻融循环作用后各组试件吸水指标(累积吸水高度和两阶段吸水率)的变化规律。结果表明:冻融循环作用对自燃煤矸石混凝土的吸水性有显著的影响,与未受冻融循环作用的试件相比,随着冻融循环次数的增长,各组试件的累积吸水高度和初始吸水率均明显增大;另外,自燃煤矸石掺量对试件的吸水性也有一定影响,冻融循环作用后,与传统骨料混凝土试件相比,自燃煤矸石混凝土试件的第1阶段吸水率存在不同程度提高。     

酸性环境下自燃煤矸石混凝土耐久性试验研究

为研究酸性环境作用对自燃煤矸石混凝土耐久性的影响,首先将自燃煤矸石混凝土试件分别放置在3种不同p H值的酸性溶液中进行腐蚀,然后参照ASTM C1585规范中的吸水试验方法,对自燃煤矸石部分替代传统粗骨料的混凝土试件水分传输能力进行试验,分析溶液p H值的变化规律,比较了酸性环境腐蚀和煤矸石掺量对试件吸水指标(累积吸水高度和两阶段吸水率)的影响。结果表明:随着浸泡时间的增长,酸性溶液的p H值逐渐增大;酸性环境腐蚀对自燃煤矸石混凝土的水分传输能力有明显影响,p H值越小,试件吸水指标增加越显著。另外,随着自燃煤矸石替代传统粗骨料量的增加,试件吸水指标亦不同程度提高。     

自燃煤矸石混凝土强度及干燥收缩裂缝试验研究

试验以不同环境、不同自燃煤矸石粗骨料取代率为变量对C30自燃煤矸石混凝土的强度及干燥收缩裂缝抵抗性能进行了试验研究,并与普通混凝土试件相对比。结果表明,当相对湿度(RH)为60%时,不同养护温度普通混凝土及自燃煤矸石混凝土的强度有所降低;在相同养护温度、湿度条件下,随着自燃煤矸石粗骨料取代率的增加,强度也略有降低;当试验环境湿度(RH=60%)相同时,普通混凝土及自燃煤矸石混凝土随着干燥环境温度的提高,自由干燥收缩长度变化率也会逐渐变大;在相同干燥温度环境下,随着自燃煤矸石粗骨料取代率的增加,混凝土自由干燥收缩率也会变大,所对应的质量损失也会增大;同时,干燥温度越高,干燥收缩裂缝产生的龄期就越早;当环境干燥温度相同时,自燃煤矸石粗骨料取代率越大,干燥收缩裂缝产生的龄期就越早;但粗骨料取代率对自燃煤矸石混凝土抗拉强度的影响有限。     

自燃煤矸石粗集料特性对混凝土拌合物工作性影响研究

利用自燃煤矸石取代天然石材作粗集料配制煤矸石砂轻混凝土,并实现预拌混凝土大流动性的目标。采用正交设计,选取代表粗集料特性的附加用水量、砂率及颗粒级配范围3个影响因素,研究三者对自燃煤矸石砂轻混凝土拌合物工作性的影响及变化规律。结果表明,附加用水量对自燃煤矸石砂轻混凝土拌合物工作性影响最大,其次是砂率及煤矸石级配。当粗集料附加用水量为吸水率的78%、砂率为44%及煤矸石颗粒级配范围为m(5~10mm)∶m(10~15mm)∶m(15~20mm)=7∶47∶46时,拌合物在保持粘聚性和保水性能良好的前提下,流动性最大,且满足C20强度等级的设计要求。     

煤矸石陶粒轻集料混凝土体积稳定性研究

开展煤矸石陶粒替代普通碎石骨料制备轻集料混凝土的研究有助于推动建材向轻质、高强、隔热方向发展。在总结轻集料混凝土的研究和应用现状、体积收缩种类、收缩机理及其改善措施的基础上,研究了减缩剂、陶粒预湿对煤矸石陶粒轻集料混凝土体积稳定性的影响。试验结果表明：无论是增加减缩剂掺量还是提高煤矸石陶粒预湿程度,煤矸石陶粒轻集料混凝土试件的收缩率均明显下降、体积稳定性均明显改善;二者复合应用更有利于降低试件的收缩率、提高试件的稳定性。该研究对煤矸石陶粒轻集料混凝土的推广应用具有指导意义。     

煤矸石混凝土抗氯离子渗透实验研究

为了解煤矸石混凝土抗氯离子渗透性能,以自燃煤矸石为粗、细集料,42.5普通硅酸盐水泥为胶凝材料并掺入粉煤灰,制备煤矸石混凝土试件,进行抗氯离子渗透实验,研究了水胶比、粉煤灰掺量以及抗压强度对煤矸石混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明：非稳态条件下煤矸石混凝土氯离子渗透深度随水胶比增加而加深,呈正相关,氯离子渗透深度增长速度在水胶比0.42~0.48时较快,在水胶比0.48~0.56时缓慢;氯离子迁移系数与水胶比呈正相关,与粉煤灰掺量呈负相关;氯离子迁移系数随抗压强度增大而减小,呈负相关,负相关显著性强弱表现为粉煤灰掺量0%<粉煤灰掺量20%<粉煤灰掺量40%。掺入粉煤灰可以改善煤矸石混凝土耐久性能。     

自燃煤矸石集料制备混凝土工艺研究

采用"普通"、"净浆裹石法"和"砂浆裹石法"3种搅拌方法,以自燃煤矸石为粗、细集料制备混凝土。通过对自燃煤矸砂与自燃煤矸石、自燃煤矸砂与天然碎石、天然河砂与自燃煤矸石和天然粗细集料4种组合集料制备的混凝土进行稠度和强度试验,考察3种不同搅拌工艺对混凝土拌合物工作性和强度的影响。结果表明,砂浆裹石法最适合天然砂石制备普通混凝土;砂浆裹石法和净浆裹石法都适合自燃煤矸砂与天然碎石制备自燃煤矸砂混凝土,净浆裹石法对后期强度的发展更有利;净浆裹石法最适合天然河砂与自燃煤矸石制备的自燃煤矸石砂轻混凝土;附加水使二次搅拌工艺对自燃煤矸砂、石制备的全煤矸石集料混凝土工作性和强度影响不明显。     

煤矸石掺再生骨料制备C30混凝土的试验研究

用煤矸石和建筑垃圾作为粗骨料按不同比例掺和后代替混凝土中部分碎石粗骨料,通过控制不同掺量配制混凝土试件,在相同湿度,不同温度的环境下养护,并通过3因素3水平的正交试验确定最佳配合比。测得7d、28d混凝土抗压强度,通过对强度进行极差和方差分析,探索各因素对制备混凝土抗压强度的影响。结果表明,每立方米混凝土中掺入20%的煤矸石粗骨料、20%的建筑垃圾再生粗骨料代替部分碎石粗骨料,且在20℃环境中养护,为最佳方案。为了进一步验证该配合比制备的混凝土满足耐久性要求,选取3组试件进行抗硫酸盐侵蚀对比试验,结果表明,制备混凝土试件抗压耐蚀系数大于规范规定的75%,满足要求。     

煤矸石混凝土抗硫酸盐侵蚀试验研究

针对煤矸石混凝土结构耐久性问题,制作煤矸石混凝土立方体试件,进行抗硫酸盐侵蚀试验,研究了粉煤灰掺量、水胶比和干湿循环次数对煤矸石混凝土耐久性的影响.结果表明:煤矸石混凝土抗压强度随干湿循环次数增加呈先升高后降低的趋势;干湿循环15次时,煤矸石混凝土抗压强度耐蚀系数与粉煤灰掺量呈负相关,与水胶比关系不大;干湿循环大于30次时,煤矸石混凝土抗压强度耐蚀系数与粉煤灰掺量呈正相关,与水胶比呈负相关,相关显著性强弱表现为干湿循环90次＞干湿循环60次＞干湿循环30次.煤矸石混凝土抗硫酸盐侵蚀能力能满足一般建筑物要求,这为煤矸石混凝土应用提供了试验依据.     

煤矸石细颗粒对喷射混凝土强度影响的试验研究

为了实现矸石废弃物的高效利用,探究自燃煤矸石细颗粒对喷射混凝土强度的影响,研究了矸石细颗粒在粗骨料中不同掺量对混凝土试块抗压强度的影响,以及替代细骨料对混凝土试块及胶砂试块的抗压强度的影响,利用SPSS数据分析软件对实验数据进行了分析。结果表明:细颗粒在粗骨料中的掺量对混凝土强度有显著的影响,细颗粒掺量不应超过10%,超过10%时混凝土强度显著降低;细颗粒替代河沙做细骨料有利于混凝土强度的提高,且对混凝土早期强度影响不明显,28 d混凝土强度差异性显著;矸石细颗粒胶砂试块强度优于河砂胶砂试块,龄期越长强度差异性越明显。     

煤矸石粗集料理化性质和形状特征对混凝土强度的影响

随着天然集料的日益缺乏以及国家对固体废弃物再利用的高度重视,煤矸石集料的应用已引起广泛关注,但不同地区煤矸石粗集料理化性质和形状特征差异较大,会显著影响混凝土性能。本文选取陕西省不同矿区的煤矸石,采用宏观指标(压碎指标、吸水率、坚固性、表观密度、含泥量)和细观指标(矿物组成、化学成分、微观形貌和内部孔结构)评价煤矸石粗集料的理化性质,并分析了两者之间的关联性。针对煤矸石与天然碎石的形状差异,提出了球度、角数和纹理指数等煤矸石粗集料形状统计指标,并结合煤矸石粗集料宏观指标分析了对混凝土工作性与强度的影响规律。研究结果表明,石英、高岭石和伊利石含量高、微观形貌密实、孔隙率小的煤矸石粗集料,吸水率和压碎指标较低;与天然碎石相比,煤矸石粗集料球度较低,多呈不规则形状,角数和纹理指数高,表现为棱角较多且尖锐、表面更粗糙;压碎指标和吸水率低的煤矸石集料配制的混凝土,和易性好、强度高;当煤矸石粗集料压碎指标差异小时,其形状统计指标决定了混凝土强度,球度越高、角数和纹理指数越小,混凝土强度越低。     

煤矸石用作混凝土骨料的可行性分析

为了实现煤矸石的综合利用,降低企业生产成本,针对煤矿煤矸石产量大、利用低等问题,对煤矸石作为混凝土骨料的可行性进行了探究。通过荧光光谱分析试验、粉末衍射试验,揭示了煤矸石的化学组成和矿物组成;将大粒径的煤矸石破碎后,分为普通煤矸石与原状煤矸石,通过物理性能试验,研究了两类煤矸石的颗粒级配、表观密度、吸水率、含泥量以及两类煤矸石的压碎指标。结果表明:神南矿区柠条塔煤矿所产煤矸石可以作为混凝土粗骨料使用,但若全部采用煤矸石作为混凝土粗骨料,难以制备强度等级较高的混凝土。     

煤矸石骨料混凝土的耐久性试验研究

为探讨煤矸石骨料混凝土的耐久性,对其两个指标--干燥收缩性能和抗冻性能进行试验研究,重点对煤矸石和普通碎石作为骨料分别制备混凝土试件进行对比分析。干燥收缩性能实验表明：不同水灰比的情况下,煤矸石骨料混凝土的干燥收缩率、质量减少率都比普通碎石混凝土大,这主要由煤矸石骨料的吸水率较大所造成的;无论水灰比多大,两种骨料混凝土的早期干燥收缩率都较大,50 d时的干燥收缩率占整个龄期的85%左右,超过120 d后逐渐趋于稳定。抗冻性能实验表明：在常用水灰比情况下,煤矸石骨料混凝土的抗冻性能指标能够满足要求;在不同水灰比的情况下,煤矸石骨料混凝土的耐久性指数比普通碎石混凝土低,质量损失率增大,这主要由煤矸石骨料中的孔隙水产生较大的冻胀应力所造成的。试验结果表明,采用煤矸石骨料制备混凝土是可行的,其干燥收缩性能和抗冻性能能够满足规范要求。     

燃煤矸石喷射混凝土界面结构分析与性能研究

通过自燃煤矸石骨料压碎值、吸水率、粒径分布测定和混凝土抗压强度试验研究了矸石骨料替代天然骨料及碱性拌合水对喷射混凝土抗压强度的影响,并利用SPSS软件对实验数据进行分析。结果表明：骨料类型对混凝土强度影响不显著;碱性拌合水有助于矸石混凝土3 d、28 d强度的提高,而对1 d及石子混凝土各龄期强度影响不明显。SEM观察和分析表明：矸石疏松多孔、易吸水、粗糙的表面特征有利于水泥砂浆的附着,有效降低了高拌合水量下界面处的水灰比,减少了对强度不利的界面过渡区的厚度;碱性的矿井水有助于激发自燃煤矸石中活性SiO₂和Al₂O₃的溶出,这些活性物质与界面处聚集的Ca(OH)₂发生反应产生凝胶,提高了界面过渡区的密实度。     

酸碱干湿环境煤矸石混凝土抗压强度试验研究

为了探究干湿循环环境p H值不同时,掺入不同比例煤矸石骨料的混凝土强度弱化规律,制作混凝土棱柱体试件进行单轴抗压强度试验研究。结果表明:破坏面中断裂煤矸石骨料比例随干湿循坏次数增加而增加,掺入比例为δ=20%~50%时,煤矸石骨料及其周围混凝土成为试件承压的薄弱部位;混凝土试件单轴抗压强度随干湿循环次数与煤矸石骨料掺入量的增大而减小,且减小速度在中、碱性环境中逐渐减慢,而在酸性环境中逐渐加快;碱性环境对于干湿循环造成的煤矸石骨料混凝土强度降低现象起到了一定的缓解作用;干湿循环环境p H值不同时,掺入不同比例煤矸石骨料的混凝土随干湿循环次数的增加弹性模量减小。研究为防治煤矸石混凝土在建筑物服役期中受到酸碱干湿环境影响而逐渐弱化现象提供了一定的科学依据。     

煤矸石混凝土性能与资源化应用研究评述

煤矸石是一种煤炭共伴生矿物生产的副产品,属于大宗固废弃物,煤矸石混凝土是其资源化应用的重要实践。碳中和碳达峰要求各行业为绿色生态的可持续发展做出相应规划,在建筑材料资源化利用方面,将煤矸石用作集料研制高性能混凝土开始了建筑与土木工程行业的新兴材料革新,同时将其作为不可或缺的低碳化资源处理的中坚力量能够为碳中和进程加速。国内外学者对煤矸石混凝土的力学性能与工程应用等方面进行了很多理论和实验研究,在改善煤矸石混凝土性能、工程实际应用及生产技术革新等方面取得重大进展,构建了较为完整的研究体系。基于不同地区煤矸石化学矿物特性和物理性质的差异性,阐述了煤矸石作为不同集料制备的煤矸石混凝土的力学性能与耐久性能,分析了煤矸石在土木工程领域应用的可行性和目前研究局限性,展望了煤矸石作为集料制备新型混凝土在道路工程和建筑结构中的资源化应用前景,为煤矸石大宗化再生利用和煤矸石混凝土进一步研究提供新的视角和参考。     

废弃混凝土粗骨料对充填膏体性能的影响

为解决废弃混凝土长期堆放占用土地资源,破坏周围生态环境的问题,利用废弃混凝土粗骨料替代煤矸石制备充填膏体,分别测定了其初始坍落度与扩展度、流变性能,以及静置2 h后的坍落度与扩展度、泌水率及单轴立方体抗压强度。结果表明：废弃混凝土粗骨料对初始流动性能的影响显著,随着废弃混凝土粗骨料替代率的增加,初始坍落度由25 cm逐渐减小到22 cm,而对充填膏体的静置流动性能影响较小;随着废弃混凝土粗骨料替代率的增加,屈服应力及塑性黏度均呈上升趋势;废弃混凝土粗骨料对充填膏体的泌水有很好的抑制作用,随废弃混凝土粗骨料替代率的增加,泌水率由5.56% 逐渐减小到4.61%;随着废弃混凝土粗骨料替代膏体矸石量的增加,废弃混凝土充填膏体试件的抗压强度先增大后减小,综合分析选取了废弃混凝土粗骨料替代矸石量的合理范围。     

自燃煤矸石吸附煤矿酸性废水矿物学特性研究

针对煤矿酸性废水污染问题,采用SEM、XRD和FTIR等分析测试手段,对吸附煤矿酸性废水前后的自燃煤矸石、Na OH改性自燃煤矸石和SRB协同自燃煤矸石样品进行矿物学特性研究。结果表明:自燃煤矸石通过表面孔隙吸附作用和发生配位反应,将煤矿酸性废水中的离子以小颗粒的形式沉积在自燃煤矸石表面。Na OH改性过程溶出自燃煤矸石表面的部分物质,使煤矸石表面出现大量孔隙。对比XRD谱图和红外光谱图可知,自燃煤矸石中的石英和钠长石等矿物成分在吸附煤矿酸性废水时起到了一定的作用。SRB协同自燃煤矸石过程对自燃煤矸石结构成分的影响比Na OH改性过程影响大,附着在煤矸石表面的SRB不仅影响自燃煤矸石表面的矿物质成分,形成黑色硫化物颗粒,还可以直接处理煤矿酸性废水,进一步提高对煤矿酸性废水的处理效果。