煤矸石的风化性质对煤矸石路用性能的影响

 通过对三个产地的煤矸石和路用集料的室内物理、化学风化模拟试验和风化与未风化煤矸石的路用性能如坚固性、膨胀率和无侧限抗压强度指标的测定对比试验,分析和研究煤矸石风化性质对煤矸石路用性能的影响。试验结果表明：经过风化作用后的煤矸石和集料的路用性能均受到不同程度的影响,乌海煤矸石和集料在经过物理化学风化后,其稳定性较好,而其余煤矸石受物理化学风化作用的影响较大,稳定性较差;风化乌海煤矸石的坚固性、膨胀率和掺红粘土煤矸石路基的无侧限抗压强度均能满足公路路基要求,而风化薛家湾和东胜煤矸石的坚固性、膨胀率和掺红粘土煤矸石路基的无侧限抗压强度较低,不能满足路用性能的要求,乌海煤矸石和路用集料都能满足路用性能的要求。     

自燃煤矸石粗集料混凝土吸水性试验研究

自燃煤矸石粗集料的多孔性使其吸水量比天然碎石大,当自燃煤矸石部分替代传统粗集料时会对混凝土耐久性产生影响。本试验通过对自燃煤矸石替代30%粗集料的煤矸石混凝土试件在持续压荷载作用下的吸水性进行试验研究,分析了不同荷载水平对煤矸石混凝土吸水性的影响,并与普通混凝土进行了对比试验。研究结果表明:荷载水平对混凝土和煤矸石混凝土的吸水性会产生显著的影响,当荷载水平较小时,试件的吸水能力会降低,当荷载水平较高时,试件的吸水能力会显著提高;煤矸石替代30%的粗集料不会对试件的吸水性产生明显影响,反映出煤矸石掺量较低时对混凝土的耐久性影响较小。     

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。     

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。     

煤矸石粉对矸石基绿色胶结充填体性能的影响

针对煤矸石排放及粉煤灰应用带来的一系列环境问题,以及以粉煤灰为掺合料的矿山矸石胶结充填成本相对较高的工程问题,通过试验分析研究了煤矸石粉掺量对矸石基绿色胶结充填体工作性能、力学性能和耐水性能的影响规律,并通过SEM和XRD试验分析煤矸石粉对充填体性能的影响机理。结果表明：掺加简单机械活化煤矸石粉的矸石充填材料,能够满足矿山对于泵送输送的要求并具有一定的抗压强度,适合对强度要求相对较低的采空区使用;微观形态效应与微集料效应减弱了煤矸石骨料的“微泵吸水”和表面颗粒摩擦力,工作性能得到改善;微火山灰效应和微集料填充作用使充填体内部形成大量的C—S—H和C—A—S—H结晶体,其内部骨架得到密实,微观孔结构得到改善,有害孔数量减少,充填体的强度和耐水性得到提升。     

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。     

高潜水位矿区煤矸石充填复垦对环境的影响

通过对2个矿区不同煤矸石浸泡和淋溶的试验。对煤矸石所含部分微量元素对环境的影响进行了试验研究和分析。试验结果显示，在高潜水位矿区复垦中，充填的煤矸石大半位于潜水位以下，煤矸石（尤其是新矸石）中氟的淋溶和迁移对水质有影响；煤矸石本身重金属含量较低，性质较稳定，煤矸石的风化分解对可溶态重金属含量无明显影响；降雨对煤矸石的淋溶作用不会造成重金属的环境污染，通过科学试验和合理设计，证明用煤矸石充填复垦矿区土地是可行的。     

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。     

表面活化煤矸石集料水泥砂浆性能试验研究

将煤矸石颗粒分别置于500℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、900℃、1000℃的温度中煅烧活化,然后按一定级配制作砂浆试件,测定其抗压、抗折强度,评定最佳的集料活化温度;根据基准砂浆流动度,研究不同活化煤矸石集料比例下减水剂的掺入量;测试不同养护龄期、不同活化煤矸石集料比例的水泥砂浆试块的立方体抗压强度与抗氯离子渗透性能,并分析了水灰比与砂浆强度的关系。研究表明,煤矸石集料的最佳活化煅烧温度为750℃左右;水泥砂浆流动度相同时,活化煤矸石集料比例的增大会增加减水剂的加入量;水泥砂浆试件的抗氯离子渗透性能随表面活化煤矸石集料的增加先增强后减弱,活化煤矸石集料比例为35%、水灰比为0.86~1.01时水泥砂浆的后期抗压强度与抗氯离子渗透性能均达到最佳状态。     

MTY－Ⅰ型煤矸石煅烧窑的研制

文内论述了新型煤矸石煅烧窑的主要设计参数、热工性能以及煅烧煤矸石渣作水泥混合材和轻集料的性能。     

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。     

MTY—I型煤矸石煅烧窑的研制

文内论述了新型煤矸石煅烧窑的主要设计参数，热工性能以及煅烧煤矸石渣作水泥混合材和轻集料的性能。     

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。     

煤矸石-脱硫石膏-粉煤灰膏体料浆制备及性能研究

为保证煤矸石膏体复合充填料浆满足矿山管道输送性能要求,利用煤矸石、脱硫石膏、粉煤灰开发膏体复合充填材 料,以细矸率、煤矸石掺量、粉煤灰掺量为研究对象,通过开展三因素四水平的正交试验,探究料浆流动性能、和易性能及流变性能的变化规律,采用Hershel-Bulkley模型拟合煤矸石基膏体复合充填料浆流变参数,相关系数R2 均为0.999,模型拟合精度高,可靠性强. 研究结果表明:料浆塌落度、扩散度、流动度、稠度和泌水率随细矸率的增加呈先升高后降低的趋势,当细矸率为40％时,料浆可泵性最优;煤矸石掺量对料浆管道输送性能影响不显著,但煤矸石中的高岭土相会吸附少量的自由水,导致料浆流动性能变差;粉煤灰在膏体料浆体系中发挥滚珠润滑作用和微集料作用,释放大量自由水,颗粒表面的水膜变厚,改善了料浆的管道输送性能,但粉煤灰掺量超过35％时,细颗粒的粉煤灰团聚现象严重,增强了料浆抵御剪切变形的能力,削弱了料浆的流动性能和流变性能.     

煤矸石混凝土的研制及应用

分析了煤矸石的岩相和化学组成,阐述了煤矸石水泥的配制和用煤矸石水泥和煤矸石轻集料配制煤矸石混凝土的情况,试验结果表明,煤矸石混凝土的物理力学性能能够达到使用要求。最后介绍了煤矸石混凝土在制作轻内隔墙板、彩色地面砖等新型墙体材料方面的应用情况。     

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。     

煤矸石集料混凝土气渗和碳化性能实验研究

利用自燃煤矸石代替碎石制作煤矸石混凝土试件进行气渗、碳化性能试验,并与碎石混凝土进行对比,研究了煤矸石混凝土气渗性能、碳化性能随龄期、水灰比和抗压强度变化规律.结果表明:煤矸石集料混凝土气渗系数随龄期增长而降低,且下降速度前期快、后期慢;在龄期一定条件下,气渗系数随水灰比增加而增大.在养护时间相同条件下,水灰比小于0.50时,碳化深度随水灰比增加而变小;水灰比大于0.50时,碳化深度随水灰比增加而变大;水灰比为0.50时,碳化深度最小,抗碳化能力最强;气渗系数、碳化深度均随抗压强度呈线性变化.试验表明:在合适的水灰比和合理的龄期条件下,煤矸石混凝土的气渗和碳化性能可以满足一般建筑结构要求,这为煤矸石混凝土的应用提供了试验依据.     

接种根瘤菌的三叶草在煤矸石风化物中的效应

文中通过对在室内盆装煤矸石风化物上种植接种专性根瘤菌的三叶草试验进行了分析，结果表明：接种根窟菌的三叶草固氨活性和固氮量明显增加，鲜重、株高等各项生物学指标均高于不接种根瘤菌的三叶草，同时对煤矸石的进一步风化也有明显促进作用，为解决矸石风化物上复垦种植氮素缺乏的问题提供了一条快速有效的途径。     

淮南煤矸石中有害元素汞迁移性研究

通过对淮南矿区井下原始煤矸石、地面风化煤矸石、煤矸石堆附近土壤和塌陷区水塘底泥中Hg分析，调查煤矸石中Hg迁移性，结果表明，风化煤矸石对Hg有吸附作用，煤矸石中淋溶出Hg量较少，但已表现向周围环境（土壤和水体）迁移和污染，迁移过程缓慢．     

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。