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。     

煤矸石理化性质对混凝土抗压强度的影响

为研究不同地层的煤矸石物理化学性能及其骨料取代率对煤矸石混凝土力学性能的影响,通过X射线衍射(XRD)、骨料压碎指标、混凝土强度等试验研究了不同地层的煤矸石化学成分、压碎指标及骨料取代率(0、30%、60%与100%)等因素对煤矸石混凝土抗压强度的影响。结果表明:随着煤矸石粗骨料取代率的增加,混凝土的压强度明显降低,细骨料取代则无明显规律;不同地层的煤矸石压碎指标和化学成分相差较大,骨料的压碎指标越小,相应混凝土的抗压强度越高;SiO_2、Al_2O_3、Ca O含量相对较高,Fe_2O_3含量相对低的煤矸石更适合做混凝土的骨料。研究结果可为分类利用煤矸石,提高其资源化利用率提供参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

混凝土高温后抗压强度的影响因素研究

对强度等级分别为C20、C25和C30的硅质骨料和钙质骨料混凝土立方体试块高温后的抗压强度进行了试验,分析了受火温度、冷却方式、骨料类型、静置时间和强度等级等因素对混凝土高温后抗压强度的影响。试验结果表明:随温度的升高混凝土抗压强度总体呈下降趋势,在受热温度较低时,冷却方式对受热后混凝土强度的影响较小,在受热温度较高时,冷却方式对受热后混凝土强度的影响较大;骨料类型对高温后混凝土强度的影响不可忽略,温度低于550℃时,硅质骨料混凝土强度高于钙质骨料,但当超过750 ℃后,硅质骨料混凝土强度迅速降低,温度越高,钙质骨料相对于硅质骨料的耐火优越性表现的越明显;受火灾作用后,混凝土强度值随着时间的推移趋于稳定,在某一静置时间,混凝土强度都会出现最小值;高温后不同强度等级混凝土抗压强度变化趋势相似,高温后抗压强度变化规律受强度等级的影响不能忽略。     

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。     

粉煤灰对微膨胀碱活性骨料混凝土的影响

为探究碱活性骨料在大体积混凝土工程应用的可行性,进行了混凝土中粗骨料的碱硅酸反应抑制试验、抗压强度试验、自生体积变形试验和快速冻融试验。结果表明：对所研究骨料掺加30%粉煤灰和3%～5%的轻烧氧化镁能有效抑制骨料碱硅酸反应;粉煤灰使碱活性骨料混凝土前期强度降低,后期强度提升较快,而3%～5%的轻烧氧化镁对强度影响不明显;粉煤灰会降低轻烧氧化镁产生的自生体积膨胀,但不改变轻烧氧化镁这一特性;粉煤灰对碱活性骨料混凝土抗冻性有不利影响,而轻烧氧化镁能改善混凝土抗冻性。因此,合理的粉煤灰和轻烧氧化镁掺量能使碱活性骨料在大体积混凝土中的应用成为可能。     

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。     

粉煤灰混凝土力学性能试验研究

研究了不同粉煤灰用量、不同水灰比对混凝土抗压强度、劈拉强度及抗折强度的影响,并且分析了产生这些影响的机理。结果表明:采用粉煤灰替代部分水泥和骨料会使抗压强度、劈拉强度及抗折强度降低。在粉煤灰用量不超过20%时,28 d抗压强度下降幅度较小,粉煤灰用量超过20%时,28 d抗压强度下降幅度较大;劈拉强度和抗折强度在粉煤灰用量不超过20%时,28d抗压强度下降幅度较大,粉煤灰用量超过20%时,28 d抗压强度下降幅度较小。28 d粉煤灰混凝土抗压强度、劈拉强度及抗折强度都会随着水灰比增加而降低。通过粉煤灰混凝土力学性能正交试验得出最大限度替代水泥同时,强度满足工程实际需求的混凝土,试验分析表明:粉煤灰用量在10%~20%最佳,且粉煤灰用量是影响混凝土强度最主要因素。     

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。     

粉煤灰与煤矸石混凝土压剪强度试验研究与分析

通过普通混凝土试样、10%粉煤灰混凝土试样、20%粉煤灰混凝土试样和煤矸石混凝土试样进行28 d抗压强度和抗剪强度试验。试验结果表明:10%粉煤灰混凝土试样、20%粉煤灰混凝土试样和煤矸石混凝土试样相比于普通混凝土试样28 d抗压强度分别下降了45.25%、55.89%、17.11%;4种混凝土试样抗剪强度与剪切角关系分别采用线性拟合和指数拟合,普通混凝土试样、10%粉煤灰混凝土试样和20%粉煤灰混凝土试样抗剪强度随剪切角衰减变化符合指数模型,煤矸石混凝土抗剪强度随剪切角衰减变化符合线性模型。     

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。     

钢筋再生混凝土T形柱轴心受压性能非线性数值分析

异形柱结构被广泛应用于我国高层建筑结构中。为了探究钢筋再生混凝土T形柱轴心受压力学性能,材料本构关系的合理性选用至关重要。在再生混凝土单轴受压本构关系中,比较系统地考虑了再生粗骨料的影响;在普通混凝土约束本构关系中,比较全面地考虑到T形箍筋的约束效应;将再生混凝土单轴受压本构和普通混凝土约束指标两者结合起来,既考虑了再生混凝土的再生粗骨料取代率的影响,又考虑了T形箍筋约束作用的影响。基于拟合的再生混凝土约束本构,分别以再生粗骨料取代率、再生混凝土强度、体积配筋率、纵向钢筋配筋率、长细比等因素对轴心受压试件的力学性能影响进行分析。研究分析表明:随着再生粗骨料取代率的提高,峰值荷载降低;再生混凝土强度等级提高一个等级,峰值荷载提高约为8.12%～11.11%;配筋率提高,峰值荷载有不同程度的提高;长细比提高,峰值荷载降低约为0.62%～2.59%。     

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。