煤矸石细集料-水泥基材料力学性能影响的试验研究

为促进煤矸石集料在水泥混凝土中的应用,选用自燃(活性)和非自燃(非活性)煤矸石作为细集料,研究水灰比、掺量、养护制度等不同条件下两种矸石细集料-水泥基材料力学性能的发展规律,分析煤矸石的种类、活性、掺量等因素对水泥基材料力学性能的影响。试验结果表明:活性矸石作为细集料,能够在水化初期与水泥水化产物发生一定程度的二次水化反应,水化反应能提高其早期强度;非活性矸石细集料-水泥基材料的强度随水灰比的增大而减小,而活性矸石则存在合理的水灰比范围;高温养护能够促进煤矸石细集料-水泥基材料的早龄期的水化进程,提高其早期抗压强度,但28d龄期中小掺量的矸石细集料-水泥基材料的抗压强度会产生高温负效应,而对抗折强度的影响则相反。     

煤矸石细集料-水泥基材料力学性能影响的试验研究

为促进煤矸石集料在水泥混凝土中的应用,选用自燃(活性)和非自燃(非活性)煤矸石作为细集料,研究水灰比、掺量、养护制度等不同条件下两种矸石细集料-水泥基材料力学性能的发展规律,分析煤矸石的种类、活性、掺量等因素对水泥基材料力学性能的影响。试验结果表明:活性矸石作为细集料,能够在水化初期与水泥水化产物发生一定程度的二次水化反应,水化反应能提高其早期强度;非活性矸石细集料-水泥基材料的强度随水灰比的增大而减小,而活性矸石则存在合理的水灰比范围;高温养护能够促进煤矸石细集料-水泥基材料的早龄期的水化进程,提高其早期抗压强度,但28d龄期中小掺量的矸石细集料-水泥基材料的抗压强度会产生高温负效应,而对抗折强度的影响则相反。     

煤矸石集料性质对混凝土力学性能影响的试验研究

主要研究煤矸石集料的基本性质:矸石种类、颗粒级配、集料的预处理方式等对混凝土7,28,90d抗压强度及弹性模量的影响规律,为煤矸石集料混凝土的优化配合比设计提供依据。试验结果表明:矸石集料自身的强度极大地影响混凝土的强度,在不同强度的水泥基体下,当水泥基体强度与集料强度相协调时,其混凝土的强度才能达到最大,但是在低强的水泥基体下,提高矸石集料的粒径尺寸及比例,并不能提高混凝土的强度;自燃矸石集料经过预湿处理,能够提高混凝土的力学性能,但非自燃矸石集料经预湿处理后,并不能提高其混凝土的力学性能。     

煤矸石集料性质对混凝土力学性能影响的试验研究

主要研究煤矸石集料的基本性质:矸石种类、颗粒级配、集料的预处理方式等对混凝土7,28,90d抗压强度及弹性模量的影响规律,为煤矸石集料混凝土的优化配合比设计提供依据。试验结果表明:矸石集料自身的强度极大地影响混凝土的强度,在不同强度的水泥基体下,当水泥基体强度与集料强度相协调时,其混凝土的强度才能达到最大,但是在低强的水泥基体下,提高矸石集料的粒径尺寸及比例,并不能提高混凝土的强度;自燃矸石集料经过预湿处理,能够提高混凝土的力学性能,但非自燃矸石集料经预湿处理后,并不能提高其混凝土的力学性能。     

煤矸石细集料对水泥浆体微观结构的影响及其作用机理

以自燃煤矸石细集料水泥浆体和非自燃煤矸石细集料水泥浆体为研究对象,采用X射线衍射仪和扫描电镜研究自燃和非自燃煤矸石细集料对水泥浆体水化产物的物相组成、微观形貌的影响,分析煤矸石细集料活性对水泥浆体微观结构和强度发展的作用机理.结果表明：自燃煤矸石细集料早龄期发生明显的活性反应,在水泥浆体中形成水钙沸石、水石榴石、钙铁榴石等新物相,对水泥浆体早期抗压强度有一定提高作用;非自燃煤矸石细集料对水泥浆体水化进程和微观结构没有产生影响.2种煤矸石细集料均存在一个最优掺量.当煤矸石掺量（质量分数）为20%时,自燃煤矸石细集料水泥浆体和非自燃煤矸石细集料水泥浆体抗压强度均最高.     

自燃煤矸石粗集料对混凝土强度影响的试验研究

参照国标,通过试验对辽宁省阜新市高德矿堆积的自燃煤矸石进行轻集料品质评定。在掌握了各项指标均满足国标对轻集料要求的基础上,将自燃煤矸石破碎作粗集料、普通砂作细集料、聚丙烯纤维作增韧材料,由均匀试验设计了10组自燃煤矸石轻集料混凝土试件,进行大量抗压强度、劈拉强度和抗折强度试验。研究结果表明:由于阜新高德自燃煤矸石粗集料与C40砂浆基体的强度和弹性模量相互匹配,虽然其自身强度远不及天然碎石,但因充分发挥了集料和基体的协调作用,可配制出性能优良的C40混凝土,且早期强度发展的更理想。     

自燃煤矸石集料预处理对混凝土工作性及强度影响

自燃煤矸石集料的多孔性能决定了其吸水特性,其附加水及预湿时间对混凝土性能影响较大。通过对自燃煤矸砂+天然碎石、天然河砂+自燃煤矸石两种组合集料配制的混凝土进行试验研究,揭示附加水及预湿时间的变化对混凝土拌合物工作性及硬化强度的影响。结果表明:自燃煤矸砂按饱和吸水率的60%、自燃煤矸石按吸水率的80%加入附加水,拌合物可获得预拌混凝土大流动性的配制要求。自燃煤矸砂、煤矸石随着附加水的递增,混凝土7,28 d抗压和劈拉强度皆呈下降的趋势,抗压强度下降幅度较大;自燃煤矸石粗集料预湿时间越长其强度增长越好,但当预湿时间大于1 h,变化幅度很小。而自燃煤矸砂随预湿时间的递增,强度呈递减趋势。     

高温后自燃煤矸石骨料混凝土的抗压性能

为保证自燃煤矸石骨料混凝土在实际工程中的安全运用,制备了172块取代率均为100%的自燃煤矸石粗、细骨料单掺以及同掺的混凝土立方体试件,进行20,100,300,450,600,750℃下的常温和高温试验.通过测定高温前后的混凝土质量、抗压强度和劈拉强度,研究了自燃煤矸石骨料混凝土的高温后性能.结果表明:随着温度升高,试件表面颜色均由青灰色变为灰褐色,最后变为灰白色;试件表面龟裂逐渐增多,其中单掺自燃煤矸石细骨料的试件出现了爆裂现象;质量烧失率随着温度升高及自燃煤矸石骨料用量的增大而增大;自燃煤矸石骨料混凝土高温后的抗压强度和劈拉强度损失皆小于普通混凝土;根据最高受火温度和质量烧失率建立了高温后自燃煤矸石骨料混凝土抗压强度评估公式,与实测结果比较后发现,两者吻合较好.     

不同养护条件下GBFS高强水泥基材料的力学性能

针对标准养护、70℃蒸汽养护、高温压蒸釜养护3种养护条件下的粒化高炉矿渣（GBFS）高强水泥基材料进行力学性能试验,研究了养护条件、水胶比和代砂率等对GBFS高强水泥基材料抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量等力学性能的影响及其各力学性能之间的关系,并通过激光共聚焦显微镜分析了养护条件对GBFS高强水泥基材料微观结构的影响.结果表明：GBFS高强水泥基材料的强度发展规律与普通石英砂高强水泥基材料相一致,其抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度及弹性模量均随水胶比的降低、养护龄期的增加及养护温度的增高而增大;相同配合比、相同养护条件下,GBFS高强水泥基材料的抗压强度等力学性能低于普通石英砂高强水泥基材料;70℃蒸汽养护和高温压蒸釜养护不仅能提高GBFS高强水泥基材料的早期强度,还使其后期强度的发展高于标准养护;3种养护条件下GBFS高强水泥基材料的抗折强度、抗劈裂拉强度及弹性模量均随着抗压强度的增加而增加,其中弹性模量与抗压强度的关系可用通常混凝土计算公式描述.微观形貌显示：在标准养护条件下,GBFS高强水泥基材料与普通石英砂高强水泥基材料一样,其骨料界面过渡区中的水泥浆体与骨料紧密结合,但可明显分辨;70℃蒸汽养护条件下,其骨料与胶凝浆体界面过渡区发育较致密;高温压蒸釜养护条件下,其骨料与胶凝材料融为一体,界面过渡区已无法分辨.     

早期高温养护对混凝土抗压强度的影响

测试了采用常温、高温两种养护制度养护的混凝土试件抗压强度.结果发现,早期的高温养护可对混凝土抗压强度产生负效应,即高温养护的混凝土其后期抗压强度较常温养护混凝土有较大幅度的下降.降低混凝土的水灰比或掺入硅灰、粉煤灰、矿渣,可以部分消除高温负效应,相对而言,硅灰消除高温负效应的作用最强.高温负效应的产生与水泥水化程度无关,扫描电镜分析证明,高温负效应的产生是由于水化产物不均匀分布引起的.     

自燃煤矸石活性对水泥砂浆性能的影响

利用X-射线荧光光谱仪、X-射线衍射仪以及强度法对自燃煤矸石的活性进行了研究,将自燃煤矸石部分替代水泥制备成水泥砂浆,研究自燃煤矸石活性、用量对水泥砂浆性能的影响。结果表明,煤矸石中在自燃过程中形成的活性物为α-石英、无定形SiO2、κ-Al2O3和无定形Al2O3。自燃煤矸石的疏松程度会影响其活性;晶相结晶度的高低决定自燃煤矸石活性的高低;自燃煤矸石活性越高,其水泥基复合材料体系强度越高。     

自燃煤矸石在水泥混凝土中应用研究

将自燃煤矸石材料分别用作水泥混合材和混凝土骨料,测试分析了自燃煤矸石作为水泥混合材对所配水泥需水比、活性指数等的影响;以及自燃煤矸石作为混凝土骨料对混凝土强度、干燥收缩、抗渗性能的影响;为自燃煤矸石的合理应用提供了很好的理论基础。     

用煤矸石炉渣取代天然砂的混凝土性能研究

采用煤矸石炉渣等量替代天然细集料,制备了掺煤矸石炉渣的水泥混凝土.结果表明:在混凝土中用一定量的煤矸石炉渣替代天然砂,可配制出强度等级为50MPa以上的混凝土,其28d抗压强度和耐久性能均高于同配合比的基准混凝土;随着煤矸石炉渣掺量的增加,混凝土坍落度降低;掺煤矸石炉渣水泥混凝土的体积安定性满足国家标准.     

基于徐州矿区煅烧煤矸石细集料活性的砂浆孔结构研究

 采用X射线衍射法(XRD)、压汞法(MIP)以及环境扫描电镜(SEM)分析方法,研究煤矸石细集料在不同煅烧温度下的活性,并对不同活性的煤矸石细集料水泥硬化砂浆的孔结构进行探讨,并进一步分析孔结构与砂浆强度之间的关系。试验结果研究表明：不同活性的煤矸石细集料,在水化初期可以与水泥水化产物发生不同程度的二次水化反应,煤矸石细集料活性会对水泥硬化砂浆的孔径分布和孔隙率产生一定影响。采用较高活性的煅烧煤矸石细集料,可以降低水泥硬化砂浆的孔隙率和优化孔径分布,且大于200 nm的有害孔明显减少,100,20 nm以下的无害孔和少害孔相应增加,水泥硬化砂浆的水化产物相应增多。煅烧煤矸石细集料的活性由低到高,可以使砂浆的孔隙得到细化,更能有效地改善砂浆的孔结构,降低其孔隙率,能够提高砂浆的强度。     

集料对活性粉末混凝土力学性能的影响

分析了水泥基材料中集料相与基体相性能匹配性对其力学性能的影响规律，探讨了集料相与基体相之间的协同作用；试验研究了集料最大粒径、集料含量对抗压强度达200MPa的活性粉末混凝土强度、动弹模量等力学性能的影响；分析了活性粉末混凝土集料相与基体相的相互作用．     

自燃煤矸石集料混凝土体积稳定性与耐久性研究进展

采用具有内养护作用和表面活性的自燃煤矸石集料部分或者全部取代天然集料制备低碳混凝土,可实现大宗固废资源化、无害化和减量化利用。自燃煤矸石集料相较于天然集料粗糙多孔,石粉含量高,影响了混凝土的体积稳定性与耐久性。系统介绍了不同参数对自燃煤矸石集料混凝土收缩开裂、抗冻性、抗氯离子渗透性、碳化、抗渗性和耐磨性等的影响,分析了自燃煤矸石集料混凝土研究面临的主要问题并展望其前景,以期为实现自燃煤矸石的低能耗资源化利用及其混凝土结构体积稳定性与耐久性评估提供参考。     

延边地区掺煤矸石的混凝土抗压强度试验研究

煤矸石的性能随地域性的不同存在一定的差异,煤矿产区因试验条件限制对煤矸石的力学性能掌握不充分,限制了煤矸石的应用。本文以吉林省延边地区某煤矿的自燃煤矸石为研究对象,设计并完成144块煤矸石混凝土立方体试块抗压强度试验,系统地研究了煤矸石混凝土的抗压强度与龄期、水泥掺入比以及煤矸石取代率之间的关系。得出:1随着养护龄期的增加,煤矸石混凝土的强度与之呈对数关系,且明显提高。2在煤矸石取代率一定的条件下,煤矸石混凝土的强度随着水泥掺入比的增加而增大。水泥掺量处于10%~14%范围时,强度增长速度较大;当水泥掺量大于14%时,强度的增长速度明显放缓。通过试验研究,本文建议的最佳水泥掺入比为14%。3延边地区煤矸石混凝土的抗压强度随煤矸石取代率的增加而逐渐降低,本文建议的最佳取代率为60%。     

基于RSM-CCD的自燃煤矸石粉-水泥砂浆配比优化

基于响应曲面法中的中心复合试验法(RSM-CCD)设计13组试验,以自燃煤矸石粉细度和掺量为影响因素,研究其对混合砂浆流动性、不同水化龄期抗压强度和抗折强度的影响.结果表明：自燃煤矸石粉细度和掺量对砂浆流动性和强度影响显著,特别是两者交互作用对砂浆抗折强度的影响极为显著,对抗压强度的影响随着水化龄期的延长而递增,所建立的回归模型相关系数(R²)大于0.96,表明模型的合理性和拟合性较好;当自燃煤矸石粉细度为8.00μm、掺量为15.49%时,砂浆流动度为182 mm,28、56 d抗压强度为43.8、50.2 MPa,抗折强度为8.4、8.7 MPa;自燃煤矸石粉具有微集料和活性效应,可以作为混凝土掺合料.     

养护制度对超高强水泥基材料水化的影响

对比研究了标准养护(20℃、相对湿度≥95%)、早期高温养护(90℃蒸汽养护或水浴养护)下单掺粉煤灰或矿粉的超高强水泥基材料的抗压强度发展规律,并利用热重差热联用热分析仪(TG-DTA)定量分析了其氢氧化钙含量。结果表明:单掺粉煤灰或矿粉试样抗压强度高于纯水泥试样,3 d强度提高2.0%~14.8%,7 d强度提高8.5%~20.4%,28 d强度提高18.0%以上。90℃蒸汽养护3 d可使掺加20%矿粉或纯水泥超高强水泥基材料强度达到标准养护28 d时的强度,且其氢氧化钙量与标准养护28 d水泥基材料中的氢氧化钙量相当。90℃水浴养护3 d的超高强水泥基材料略低于标准养护28 d时的强度。粉煤灰或矿粉通过后期火山灰反应降低了超高强水泥基材料的氢氧化钙含量,且同掺量矿粉的超高强水泥基材料中的被反应的氢氧化钙量更多。     

自煤矸石轻集料的利用

自燃煤矸石加工成轻集料用于建筑工程,具有明显的社会、经济效益。研究表明,自燃煤矸石轻集料可替代普通砂和粗骨料配制C30以下混凝土和砂浆;在锚喷混凝土中使用自燃煤矸石轻集料,1m^3混凝土可节约100－150kg水泥;在砌筑砂浆中,可节约30％－40％水泥、内墙抹灰可不用水泥。