煤矸石粗骨料混凝土力学及耐久性能的研究进展

煤矸石是我国排放量最大的固体废渣之一,将煤矸石作为粗骨料应用在混凝土中,符合绿色环保节能减排的理念,并受到建筑行业和研究人员的广泛关注。通过对煤矸石粗骨料混凝土研究进展的总结,介绍了我国不同地区煤矸石的化学组成和物理性质,总结了煤矸石粗骨料掺量对混凝土的塌落度、力学性能、耐久性能、微观结构的影响,并通过现有煤矸石粗骨料混凝土研究成果的分析,对煤矸石粗骨料混凝土未来的研究方向作出展望。     

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。     

废弃混凝土再生粗骨料对混凝土性能的影响

用废弃C15混凝土试块制备的再生粗骨料部分或全部替代碎石拌制混凝土,探讨了再生粗骨料替代率对不同强度等级混凝土和易性和抗压强度的影响。结果表明:替代率较小时对混凝土和易性有所改善,但较大时会引起混凝土坍落度下降。当替代率增大,低等级混凝土抗压强度略微增加,中高等级混凝土抗压强度逐渐下降。     

自燃煤矸石轻集料混凝土的性能研究

针对铁法大量堆积自燃煤矸石的处理,对铁法自燃煤矸石进行性能测试,并配制了干表观密度分别为1800kg/m3、1500kg/m3、1300kg/m3的轻集料混凝土,并对硬化后的混凝土进行力学性能、耐久性能的研究。结果表明,用铁法自燃煤矸石可作为轻集料,其配制的轻集料混凝土有优良的性能,可用于预制混凝土制品的生产中。     

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.     

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。     

自燃煤矸石粗集料取代率对混凝土断裂韧性的影响

通过跨度和初始缝高比恒定的三点弯曲梁试验,计算不同自燃煤矸石粗集料取代率下混凝土的断裂韧度和断裂能,用特征长度和延性指数来衡量其脆性与延性.基于图像处理技术,在水平投影方向对断裂面混合粗集料的分布及破坏方式进行分析.通过三维重构断裂面形貌计算相应分形维数,用以表征粗集料表面粗糙度.结果表明:自燃煤矸石粗集料混凝土的弯曲破坏特征与普通混凝土相似,但随着取代率的增大,裂缝发展路径由弯曲扩展向竖直扩展转变,贯穿截面所用时间变短;韧性参数皆随取代率增大而降低,但降幅不同,当取代率为25%时,特征长度及延性指数与普通混凝土持平,之后随取代率增大而下降,当取代率达到100%时,起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能较普通混凝土分别下降11.69%、39.04%、47.86%.取代率变化对混合粗集料与断裂带净面积水平投影之比影响不明显,但对混合粗集料断裂破坏比例影响显著.随着取代率的增大,分形维数逐渐降低,断裂面形貌渐趋平整.自燃煤矸石粗集料对混凝土断裂性能产生明显不利影响,断裂特征较普通混凝土显著,在工程中应予以高度重视.     

自燃煤矸石集料混凝土力学性能的研究进展

煤矸石作为我国排量最大的工业废渣之一,在一定条件下,煤矸石部分或全部转化成自燃煤矸石,将自燃煤矸石作为混凝土的集料既可解决实际工程问题,又可阻止天然砂石过度开采造成的环境污染问题,满足绿色可持续发展的战略要求。综述了自燃煤矸石集料混凝土的研究进展,分析了自燃煤矸石取代率、附加水用量、预湿时间、矿物掺合料等因素对混凝土力学性能的影响,进而成功实施自燃煤矸石资源化的目标。     

粗骨料粒形对混凝土性能的影响

粗骨料是混凝土的骨架,其质量与粒形对混凝土的和易性及强度性能有比较明显的影响。实验与工程实践同时证明,随针片状粗骨料含量的增加,混凝土的和易性变差,不利于泵送与施工。混凝土的抗压强度也随着针片状含量的增加而降低。     

钢纤维增强自燃煤矸石轻集料混凝土试验研究

针对煤矸石占用大量耕地并对矿区生态环境造成的污染问题,参照国标,对辽宁省阜新市高德矿排放的自燃煤矸石进行了化学组成、耐久性及有害物质含量、物理力学性能的检测,发现其各项指标均满足国家对轻集料标准的要求.为此,将自燃煤矸石破碎作轻粗集料、钢纤维作增强材料,设计了5组钢纤维掺量的混凝土试件,进行了拌和物工作性及均质性,硬化后抗压强度、劈拉强度和抗折强度的试验,并且以试验结果为样本,建立了钢纤维掺量与混凝土强度之间的定量关系式.研究结果表明,当钢纤维掺量小于2%(体积分数)时,随钢纤维掺量增加,自燃煤矸石轻集料混凝土的抗压?劈拉和抗折强度都有不同程度的提高,其中以抗折强度的增长最为显著.另外,对上述现象进行了机理分析.     

自燃煤矸石活性研究

通过对铜川自燃煤矸石进行分拣、粉碎、过筛,利用X射线荧光光谱仪、等离子体发射光谱仪、X射线衍射（XRD）仪、同步热分析仪对铜川自燃煤矸石进行检测.研究了不同矿物以及成分对煤矸石活化性能的影响,并通过抗压强度法对自燃煤矸石活性进行了验证.结果表明：铜川煤矸石在自燃过程中形成的活性物为无定形SiO2,κ Al2O3和无定形Al2O3,其结晶度的高低决定了自燃煤矸石活性的高低,同时自燃过程中煤矸石的疏松程度也会影响其活性.通过测定Si4+,Al3+溶出量及利用XRD分析结晶度可以快速测定自燃煤矸石的活性.     

再生粗骨料最大堆积密度及其对混凝土性能影响

为研究再生粗骨料级配对混凝土性能的影响,通过测定连续级配再生粗骨料最大堆积密度、吸水率、筛分析及新拌混凝土坍落度和硬化混凝土7,28,60d抗压强度,最终确定达到最紧密堆积状态时16.0~31.5mm与5.0~20.0mm两种单粒级再生粗骨料的最佳混合质量比.结果表明:随着16.0~31.5mm与5.0~20.0mm两种单粒级再生粗骨料混合质量比的逐渐降低,连续级配再生粗骨料的最大堆积密度及吸水率均呈现出先增大后减小的趋势,但波动不大.随着5.0~20.0mm单粒级再生粗骨料所占比例的增加,不同连续级配再生粗骨料对新拌混凝土的工作性影响十分明显,同时,对硬化混凝土的抗压强度也有较大影响,两者均呈现出先增大后减小的趋势;16.0~31.5mm与5.0~20.0mm两个单粒级再生粗骨料存在一个最佳的混合质量比7.0∶3.0.     

再生粗骨料特性及其对再生混凝土性能的影响

系统测试了再生粗骨料的基本特性，研究了不考虑与考虑再生粗骨料的高吸水特性时再生混凝土的基本性能．结果表明，再生粗骨料的基本性能与天然骨料相比存在一定差异，主要表现为密度低、吸水率大、压碎指标大、坚固性差．不考虑再生粗骨料的吸水特性时，再生混凝土的坍落度偏小，强度低于普通混凝土，且水灰比越大，强度降低越多；考虑再生粗骨料的吸水特性时，再生混凝土可获得与普通混凝土相近的坍落度，强度则较普通混凝土降低更多，但其降低程度随水灰比的增大而减小。     

C30再生粗骨料混凝土的性能试验研究

再生混凝土的应用能够解决建筑废弃物日益增多的难题,但再生混凝土与普通混凝土性能之间仍存在一定差异。本文对再生粗骨料的基本性能进行系统的试验与检测,参照普通混凝土配合比设计方法对C30再生粗骨料混凝土进行配合比设计,对不同类别再生粗骨料混凝土的工作性能和力学性能进行研究,并测定混凝土拌合物工作性相同的条件下再生骨料混凝土与天然骨料混凝土的性能差异。结果表明,直接沿用普通混凝土配合比设计方法,再生混凝土抗压强度有所提高,但降低了工作性能,因此在配合比设计时应考虑再生粗骨料吸水特性,调整拌合用水量,可以使再生混凝土在符合设计抗压强度要求的同时,工作性能满足工程实际要求。     

煤矸石混凝土抗折强度试验研究

以榆神矿区煤矸石为粗骨料,通过288个棱柱体抗折强度试验,分析了煤矸石含碳量、煤矸石取代率及水灰比对煤矸石混凝土抗折强度的影响.结果表明：当不同矿源煤矸石含碳量由0.91%增加至2.09%时,煤矸石混凝土抗折强度降低了21.1%～32.6%;与普通混凝土相比,不同煤矸石取代率下煤矸石混凝土抗折强度降低了20.5%～47.5%;当水灰比由0.25增加至0.45时,煤矸石混凝土抗折强度降低了8.0%～15.3%.综合考虑了煤矸石含碳量和煤矸石取代率的影响,提出了适用于不同矿源煤矸石混凝土抗折强度的预测公式.     

自燃煤矸石骨料在预拌混凝土中的应用研究

用自燃煤矸石取代天然砂石配制预拌混凝土,研究了自燃煤矸石骨料附加水及预湿时间对预拌自燃煤矸石骨料混凝土工作性和强度的影响,并在此基础上,研究了这种预拌混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性能.结果表明:控制好自燃煤矸石骨料的附加水及预湿时间,在外加剂及掺合料的共同作用下,预拌自燃煤矸石骨料混凝土的坍落度、坍落度经时损失、强度等级、抗氯离子渗透性能及抗冻融性能均满足GB/T 14902—2003规定的质量标准.     

再生粗骨料混凝土材料与梁抗剪性能研究

通过再生粗骨料混凝土一系列试验,研究了再生粗骨料混凝土的材料特性和梁的抗剪性能,主要包括再生粗骨料混凝土的配合比、抗压强度、弹性模量和再生混凝土简支梁的抗剪性能等。结果表明：相对于普通混凝土,随着再生粗骨料取代率的增加,再生粗骨料混凝土具有强度和弹性模量降低等特点；再生粗骨料混凝土梁斜截面在受力过程中,梁的变形和斜裂缝开展情况与普通混凝土梁基本相似,但随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗剪承载能力也有下降的趋势。     

3D打印细石混凝土调配及其可打印性和力学性能

为了将细石混凝土（SAC）现场调配成3D打印油墨,探究了不同增稠材料对SAC工作性能和流变性的影响,研究了3D打印SAC 的早期力学性能,同时采用3D打印机制备了3D打印SAC 试件,并对其开展了28 d强度试验. 结果表明：SAC二次搅拌过程中,添加占胶凝材料用量0.10%的纤维素醚（HPMC）、1.50%的偏高岭土或5.00%的水泥能够满足3D打印SAC 对工作性能的要求;0.10%的HPMC能够显著提高二次搅拌后SAC的塑性黏度,对挤出力的增长影响较小,这有利于3D打印SAC 的挤出性和工作时间;3D打印SAC 的力学性能具有各向异性,与浇筑试件相比,其28 d抗压强度降低了20.03%~40.46%,抗折强度提高了17.23%~19.54%.