不同取代方式下煤矸石对低强度混凝土强度的影响

以3种煤矸石取代骨料的方式配置低强度混凝土,研究了煤矸石掺量、类型对低强度混凝土坍落度、力学强度等性能的影响规律,并采用岩石点荷载测试和光学显微镜、扫描电镜等方法分析了煤矸石作为骨料对低强度混凝土强度的影响机理。结果表明:煤矸石对低强混凝土的强度影响不仅与取代方式有关,同时也取决于煤矸石的种类;煤矸石取代间断级配粗骨料30%以上时,混凝土抗压强度最大降低为24.9%;煤矸石全取代粗细骨料,混凝土强度会降低40%～60%;在煤矸石已取代连续粗骨料的前提下若继续取代细骨料,抗压强度会继续下降27%,劈裂抗拉强度会下降24.1%。煤矸石对低强度混凝土的强度降低效应主要是自身强度低以及界面过渡区(煤矸石-水泥)薄弱;为缓解因煤矸石取代所造成的强度"弱"化,可适当通过掺入粉煤灰的方法来改善。     

煤矸石混凝土力学性能试验研究

通过试验研究煤矸石骨料混凝土力学性能,分析了煤矸石骨料掺量对混凝土力学性能的影响规律,以求达到煤矸石的最大利用,减小大量煤矸石堆放对土地及周围环境的污染。通过三因素四水平正交试验及极差分析方法,研究煤矸石混凝土不同比例取代粗细骨料对混凝土抗压强度、劈裂强度、抗折强度的影响规律,得出了不同取代因素下的最优配合比。研究结果表明,煤矸石混凝土抗压强度影响因素由强到弱依次为:碎石水泥中砂;煤矸石混凝土抗折强度影响因素由强到弱依次为:水泥中砂碎石;矸石混凝土劈拉强度影响因素由强到弱依次为:中砂碎石水泥。     

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。     

粉煤灰掺量对煤矸石骨料混凝土性能影响研究

为探讨粉煤灰作为矿物掺合料对煤矸石骨料混凝土性能的影响,在制备煤矸石骨料混凝土试件时,掺入0%、15%、25%、35%、50%的粉煤灰来取代等量的水泥,进行抗压强度、碳化性能及干燥收缩性能试验研究。结果表明,煤矸石混凝土的抗压强度随粉煤灰掺量的增加而有所降低,且均低于未掺粉煤灰时的混凝土抗压强度,但当掺量为15%时,煤矸石混凝土的90 d抗压强度超过同龄期未掺粉煤灰时的混凝土强度;当粉煤灰掺量不超过35%时,对煤矸石混凝土的碳化性能影响不大,粉煤灰掺量达到50%时,煤矸石混凝土的抗碳化能力降低明显;随粉煤灰掺量的增加,煤矸石骨料混凝土的干燥收缩性能得到改善,50%粉煤灰掺量时干燥收缩率最小。试验表明,适量掺入粉煤灰能改善煤矸石骨料混凝土的后期强度及干燥收缩性能,且对碳化性能影响不大,这为煤矸石骨料混凝土掺粉煤灰的应用提供了试验依据。     

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。     

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。     

矿用煤矸石混凝土力学性能试验研究

在系统分析当前煤矸石开发利用的基础上,提出一种面向矿山应用的大掺量煤矸石混凝土。与传统煤矸石混凝土相比,矿山工程领域对混凝土的强度要求相对较低,为大掺量使用煤矸石代替天然骨料提供了可能。文章以煤矸石骨料类型和替代率为变量,分别研究了不同配比设计对矿用煤矸石混凝土物理特性、工作性能和流动性的影响。研究结果表明：与细骨料相比,煤矸石粗骨料的掺量对矿用煤矸石混凝土力学特性的影响更加显著,细骨料主要影响煤矸石混凝土的工作性能;矿用煤矸石混凝土单轴抗压强度和弹性模量随着煤矸石骨料掺量的增加有所降低;随着煤矸石骨料掺量的增加,煤矸石混凝土的变形能力有所增强。研究成果有助于推动煤矸石混凝土在矿山工程领域的应用。     

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。     

建筑垃圾充填膏体基本性能的试验研究

为了解决建筑垃圾大量堆积破坏生态环境和矿山充填原材料不足的问题,利用建筑垃圾再生骨料制备矿山充填膏体,分析了建筑垃圾再生骨料的表观密度、堆积密度、吸水率和压碎指标,研究了建筑垃圾再生骨料对矿山充填膏体性能的影响。试验表明:建筑垃圾再生骨料的表观密度和堆积密度小于煤矸石骨料,而吸水率、压碎指标值大于煤矸石骨料;当充填膏体中煤矸石粗骨料或细骨料完全被建筑垃圾再生粗骨料或细骨料替换后,其坍落度、扩展度变小,流动性能变差,粘聚性增强,泌水率降低,28d立方体抗压强度增大。     

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。     

自燃煤矸石骨料含水状态对混凝土性能的影响

自燃煤矸石骨料具有孔隙率大、吸水率高的特点,使其含水状态对混凝土性能的影响程度远大于天然骨料。利用气干、湿润和饱和面干状态的自燃煤矸石骨料配制备混凝土,通过混凝土稠度和强度试验,揭示自燃煤矸石骨料含水状态对混凝土性能的影响。结果表明,按普通混凝土设计方法确定单位用水量,气干状态自燃煤矸石骨料配制的混凝土,拌合物干稠不能满足大流动预拌混凝土施工要求,加强振捣后硬化混凝土强度比普通混凝土高两个等级;按轻骨料混凝土设计方法确定单位用水量,即饱和面干自燃煤矸石骨料配制的混凝土,拌合物出现泌水、离析现象,强度降低一个等级;当自燃煤矸砂掺入吸水率60%的附加水、自燃煤矸石掺入吸水率80%的附加水,且提前1 h润湿,配制的混凝土流动性和抗压强度与普通混凝土相当。     

煤矸石混凝土力学性能研究进展

煤矸石是煤矿开采伴随的固体废弃物,为了降低煤矸石的堆积对周围环境造成的污染,最有效的方式是使用煤矸石作为混凝土骨料。介绍了煤矸石混凝土的研究现状,对煤矸石混凝土的抗压强度、抗拉强度等力学性能指标进行了总结。通过归纳煤矸石混凝土的断面特征与破坏形式总结出其破坏规律,此外,介绍了煤矸石混凝土的不同改性方法,随着煤矸石取代率的增加,煤矸石混凝土的力学性能呈降低趋势,通过掺入一定的钢纤维、聚丙烯纤维、粉煤灰等材料或经过煅烧、研磨处理等手段可明显改善煤矸石混凝土力学性能。     

再生骨料预处理对混凝土力学性能的影响

对原再生骨料R0和分别对其进行CO_2碳化、水泥浆裹石、水泥浆裹石CO_2碳化处理得到的再生骨料R1、R2、R3进行物理力学性能试验,分析了再生混凝土的抗压和劈裂抗拉强度。结果表明:与R0比较,R1只能有效降低吸水率。R2使压碎指标下降约11.7%,但吸水率增加了约30.6%。R3虽然吸水率增加了约6.2%,但比R2降低了约18.7%;压碎指标R3下降了约14.1%,比R1降低了12.5%。R3再生混凝土抗压和劈裂抗拉强度较R0再生混凝土提高幅度明显;当再生骨料掺量为70%时,抗压强度最高,抗压强度提高了约8.2%。对再生骨料进行水泥浆裹石CO_2碳化处理,能有效改善再生骨料性质。     

盐冻循环作用下煤矸石混凝土损伤演化规律

为探究盐冻循环作用下路用煤矸石混凝土材料的剥蚀损伤演化规律,采用质量分数为3.5%的NaCl溶液为冻融介质进行盐冻循环试验,分析煤矸石体积取代率(0、20%、40%、60%)和盐冻循环次数对煤矸石混凝土的宏观表象、表面剥落量、剥蚀深度、抗压强度的影响,并以抗压强度为基准,建立了煤矸石混凝土盐冻剥蚀损伤演化方程。结果表明:在盐冻循环作用下,煤矸石混凝土破坏的主要形式是表面剥蚀,随着煤矸石取代率的增加,煤矸石混凝土在盐冻循环作用下的表面剥落量增多,剥蚀程度加重,抗压强度降低显著,但当煤矸石取代率在合理范围内,煤矸石混凝土的抗盐冻性能可以满足要求;所建立的煤矸石混凝土盐冻剥蚀损伤演化方程与试验数据符合较好,精度较高。本研究对推进煤矸石在道路工程中的应用具有重要意义。     

人工砂混凝土性能试验研究

采用正交试验方法配制了不同人工砂取代率、石粉含量、粉煤灰含量的混凝土, 对比了每组混凝土的坍落度, 研究了3 d、28 d龄期混凝土的抗压性能。结果表明: 最优配比的人工砂取代率、石粉含量和粉煤灰含量分别为10%、3%和5%, 此时28 d抗压强度为40.1 MPa, 满足30 MPa的混凝土设计强度。     

拌合工艺对煤矸石细骨料混凝土流动性和力学强度的影响

洗选煤矸石具有杂质多、孔隙率大和吸水性强的特点,由其制备的混凝土流动性差、强度低。为解决上述问题,对洗选煤矸石细骨料混凝土的拌合工艺开展优化试验研究。首先对洗选煤矸石细骨料进行预湿处理,然后通过一次投料法来拌合混凝土,研究附加水量和预湿时间对混凝土拌合物流动性及硬化后强度的影响,最后利用扫描电镜观察预湿处理工艺对混凝土微观形貌的影响,并借助Image J软件对微观图像进行灰度分析。结果表明:随着附加水量的增加,混凝土拌合物的坍落度呈现上升的趋势,7 d和28 d抗压强度均随之增加;煤矸石细骨料预湿时间越长,拌合物坍落度越大,7 d和28 d抗压强度先增大后减小。预湿处理可以促进生成更多的C—S—H凝胶,改善混凝土的微孔结构,提高密实度。洗选煤矸石细骨料按饱和吸水率的100%加入附加水,预湿60 min后拌合的混凝土,可获得较好的坍落度和较高的抗压强度。研究成果有望为洗选煤矸石混凝土的商业化应用提供理论指导和技术支撑。     

再生碎砖混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

通过6组54个试块,对再生碎砖混凝土的强度和氯离子抗渗性能进行了试验研究,分别研究了粉煤灰取代率和再生粗骨料是否筛分对再生碎砖混凝土的强度和渗透性能的影响。试验结果表明:再生碎砖混凝土的抗压强度随粉煤灰取代率的提高而降低;再生碎砖混凝土的氯离子抗渗性能与粉煤灰取代率并不是单调变化的规律;再生粗骨料是否筛分对混凝土的抗压强度影响不大,但是对其氯离子抗渗性能影响较大,并使用最小二乘法对低强再生碎砖混凝土粉煤灰最佳取代率进行了优化设计。计算出了低强再生碎砖混凝土粉煤灰最优替代率,供今后研究参考。     

煤矸石粗集料混凝土配合比设计及性能研究

以煤矸石粗细骨料为研究对象,通过理论分析与试验研究,对不同热活化活性与原状煤矸石进行研究,分析了煤矸石集料取代率、水灰比等对混凝土的力学性能的影响,为煤矸石作为混凝土集料的选用原则提供科学的理论基础,对推广煤矸石集料混凝土的实际应用有着重要的意义。