自燃煤矸石混凝土测强曲线的初步探索

本文主要介绍按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》ＪＧＪ／Ｔ２３－９２国际附录Ｂ专用测强曲线的制定方法做了一定量的试验，对自燃煤矸石轻骨料混凝土测强曲线进行初步探索的试验过程和所形成的测强曲线，及其在自燃煤矸石混凝土生产应用的中实际效果。     

自燃煤矸石轻骨料混凝土碳化性能综述

为了讨论自燃煤矸石骨料混凝土碳化性能，特别是长期自然环境下的碳化性能，通过对自燃煤矸石混凝土与其他品种混凝土快速碳化性能对比，以及长期自然环境下碳化试验及调查，说明只要制定合理的标准。严格执行、精心设计、合理选材、加强管理。自燃煤矸石混凝土是可以满足结构耐久性要求的。     

自燃型煤矸石混凝土力学性能与配合比设计研究

通过基础试验以及正交优化试验,研究自燃型煤矸石混凝土力学性能及其配合比设计参数,结果表明:自燃型煤矸石混凝土力学性能发展规律与普通混凝土基本一致;自燃型煤矸石混凝土配合比设计中强度标准差σ为4.4,水灰比相关系数α_a=0.52,α_b=0.01;自燃型煤矸石混凝土28 d抗压强度的最佳配合比为水灰比0.35,体积砂率37%,减水剂掺量1.8%,各因素显著性优劣顺序:水灰比减水剂掺量体积砂率;自燃型煤矸石混凝土比普通混凝土具有更高的比强度。     

自燃煤矸石骨料取代率对钢筋混凝土梁受弯性能的影响

采用大宗工业固废——自燃煤矸石破碎得到的骨料配制煤矸石混凝土,可一定程度上缓解工程建设对天然砂石的需求。为研究自燃煤矸石粗、细骨料掺量对钢筋混凝土梁受弯性能的影响,设计了3组(每组3个)混凝土抗压强度相同的受弯钢筋混凝土梁试件,包括单掺100%煤矸石细骨料,双掺100%煤矸石粗、细骨料以及钢筋普通混凝土对比试件,通过静力试验得到试件的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线等;基于前期试验结果提出自燃煤矸石混凝土的材料性能预测公式,采用ABAQUS软件建立钢筋煤矸石混凝土梁受弯构件有限元模型,利用现有试验数据验证有限元模型的可靠性,并通过足尺模型参数分析进一步量化煤矸石粗、细骨料取代率对钢筋混凝土梁受弯性能的影响。结果表明：采用自燃煤矸石骨料对钢筋混凝土梁受弯承载力的影响较小,相比普通混凝土梁,单掺100%自燃煤矸石细骨料时,开裂弯矩与极限弯矩分别提高5.44%和2.00%,双掺100%煤矸石粗、细骨料时,开裂弯矩与极限弯矩分别降低3.91%和5.91%;自燃煤矸石骨料的掺入对正常使用阶段的抗弯刚度影响明显,采用单掺100%自燃煤矸石细骨料及双掺100%煤矸石骨料时构件抗弯刚度分别降低4.1%和28.1%。煤矸石粗、细骨料对钢筋煤矸石混凝土梁受弯性能的影响是耦合的,与钢筋普通混凝土梁相比,采用单掺50%粗骨料取代率、单掺100%细骨料取代率或者双掺50%粗、细骨料取代率时,钢筋煤矸石混凝土梁的受弯性能指标降低幅度均在10%以内。     

自燃煤矸石作为骨料在建筑材料中应用的试验研究

煤矸石自身硬度较小,有害化学成分含量较多,使得煤矸石混凝土的应用有局限性。而煤矸石发生自燃后,其物理性质和化学成分都会发生改变。因此,为了探究自燃煤矸石在建筑材料方面的利用,对比了煤矸石与自燃煤矸石的物理性质与化学成分,并将自燃煤矸石破碎筛分后得到人工砂,分别设计了不同强度等级的自燃煤矸石混凝土和人工砂浆配合比,对其相关性能进行了试验和分析。试验结果表明,自燃煤矸石的力学性能比煤矸石好,S含量低。自燃煤矸石混凝土和易性较差,需要加入外加剂或额外的水泥浆,且自燃煤矸石自身硬度对混凝土的强度起重要作用。在考虑减少强度损失的情况下,人工砂浆引气剂的最佳掺量为20%。     

自燃煤矸石粗骨料混凝土双变量强度公式研究

通过对16组自燃煤矸石粗骨料混凝土试件的试验,研究了自燃煤矸石粗骨料压碎值、水胶比对混凝土抗压强度的影响。利用多元回归建立了自燃煤矸石压碎值、水胶比和混凝土28 d抗压强度之间的回归方程,并由25组试件检验,普适性良好。自燃煤矸石粗骨料混凝土双变量强度公式的建立,对自燃煤矸石粗骨料混凝土配合比设计及强度推算具有重要的实际意义。     

钢-煤矸石混凝土组合板受弯性能分析

为研究钢-自燃煤矸石混凝土组合板的受弯性能,基于收集的试验数据与力学性能预测模型,采用ABAQUS有限元软件,建立钢-自燃煤矸石混凝土组合板有限元模型,量化自燃煤矸石骨料取代率等参数对钢-自燃煤矸石混凝土组合板受弯性能的影响,并对现有规范进行适用性验证。研究结果表明,钢板强度和骨料取代率对钢-自燃煤矸石混凝土组合板受弯性能影响显著,ACI 318和AS 3600规范可以较好的预测钢-自燃煤矸石混凝土组合板的抗弯刚度。     

自燃煤矸石粗骨料特性及其对混凝土性能的影响

在系统掌握自燃煤矸石粗骨料基本特性的基础上,研究了不同取代率下自燃煤矸石粗骨料混凝土的拌和物和易性,以及混凝土强度、弹性模量、破坏特征和应力-应变曲线,并通过界面过渡区微观表征了自燃煤矸石粗骨料混凝土的微结构特征.结果表明:与天然碎石相比,自燃煤矸石粗骨料的表观密度小、吸水率高、压碎和坚固性指标大;随着自燃煤矸石粗骨料取代率递增,混凝土拌和物的坍落度和混凝土的表观密度、弹性模量递减,塑性有一定程度改善,轴压纵向劈裂破坏形态越发明显;取代率小于50%的自燃煤矸石粗骨料对混凝土的内养护作用比其自身强度低的影响更为显著,使混凝土界面过渡区更为密实,抗压强度有一定幅度的提高;当取代率大于50%后,因自燃煤矸石粗骨料自身缺陷增多而导致混凝土强度有所下降.     

阜新自燃煤矸石轻集料混凝土耐久性研究

本文以影响自然煤矸石轻混凝土的碳化，钢锈的因素进行了试验，并对其碳化后性能作了研究，自燃煤矸石全轻混凝土长期耐久性良好。     

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.     

钢纤维自燃煤矸石轻骨料混凝土力学性能的试验研究

在对排放自燃煤矸石进行了化学成分、耐久性及有害物质含量、物理力学性能系统检测的基础上,将自燃煤矸石破碎作轻粗骨料、钢纤维作增强材料配置轻骨料混凝土,并进行了抗压强度、劈拉强度和抗折强度等力学性能试验.分析了钢纤维掺量与混凝土强度之间的关系以及钢纤维自燃煤矸石轻骨料混凝土的经济性.     

采用地区曲线提高测强精度

通过试验研究，建立了混凝土回弹法地区测强曲线，并与现行规程的测强曲线比较。结果表明，地区测强曲线的相关性和标准差优于现行规程的测强曲线。     

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。     

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。     

煤矸石粗骨料对混凝土力学性能的影响

针对煤矿煤矸石产量大、利用率低等问题,对煤矸石作为混凝土骨料的理化性能和力学性能进行了探究。试验结果表明：与普通碎石相比,非自燃煤矸石的堆积密度与表观密度小、吸水率高、压碎值大,当水灰比不变时,煤矸石混凝土的强度随着煤矸石粗骨料掺量的增加先增加后减小;当非自燃煤矸石混凝土掺量不变时,煤矸石混凝土的强度随着水灰比的增加先增加后减小。水胶比为0.5,煤矸石粗骨料取代率为40%时,煤矸石混凝土的强度最高为最优配合比。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,应限制煤矸石粗骨料在强度要求较高的混凝土中使用。     

回弹法检测烧结普通砖抗压强度的试验研究

经大量试验和分析得出,在回弹法检测时,砖材品种(粘土砖、页岩砖和煤矸石砖)对测强曲线有显著影响;故分别建立了回弹法检测粘土砖、页岩砖和煤矸石砖的测强曲线,该3条曲线的建立使回弹法用于现场的检测精度得到大幅度提高。     

自燃煤矸石作活性掺合料配制高强混凝土的试验研究

自燃煤矸石具有火山灰活性,粉状的自燃煤矸石常温下就可与碱或碱性盐发生化学反应,生成具有水硬胶凝性能的化合物。以自燃煤矸石粉部分取代水泥配制混凝土,测定其坍落度、抗硫酸盐侵蚀性能和力学性能。结果表明：掺入自燃煤矸石粉的混凝土流动性能有所改善,抗硫酸盐侵蚀能力增强,混凝土的强度随煤矸石取代水泥量的增加而减小,取代量在20％以下时,其强度下降辐度很小。利用磨细自燃煤矸石取代20％水泥,加入适量减水剂,可以配制C60级高强混凝土。     

钢-煤矸石混凝土组合梁抗弯性能及其设计方法

采用ABAQUS软件建立钢-混凝土组合梁抗弯性能有限元模型,并利用现有的钢-混凝土组合梁抗弯性能足尺试验结果验证模型的可靠性;进行参数分析,量化自燃煤矸石粗骨料取代率及抗剪连接度等参数对钢-混凝土组合梁抗弯性能的影响;基于有限元分析结果对现行的钢-混凝土组合梁设计方法的适用性进行评述,进而提出钢-自燃煤矸石混凝土组合梁抗弯设计方法。研究结果表明：钢-混凝土组合梁抗弯性能随自燃煤矸石粗骨料取代率的增加而降低,相比钢-普通混凝土组合梁,自燃煤矸石粗骨料取代率为50%和100%的组合梁抗弯承载力分别降低1.1%～2.6%和2.2%～5.4%、抗弯刚度分别降低3.6%～4.7%和8.3%～10.0%;自燃煤矸石粗骨料取代率及抗剪连接度对钢-混凝土组合梁抗弯性能存在耦合影响,随着抗剪连接度的增大,自燃煤矸石粗骨料取代率对组合梁抗弯承载力的影响增大、对组合梁抗弯刚度的影响降低;提出考虑取代率和抗剪连接度影响的组合梁设计方法,可有效预测钢-自燃煤矸石组合梁的抗弯性能,且与钢-普通混凝土组合梁设计方法的预测精度相近。     

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。