建筑材料行业中煤矸石的分析及其应用.pdf

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1、型些』里叁坐』坠堂堡望望』坠———一江酉建挝廑月硒窒建筑材料行业中煤矸石的分析及其应用一张晓建辫天津大学建筑设计研究院。天津300072摘要：煤矸石指的就是建筑材料工作人员选煤过程中抛弃的物质，通过对其物化性质的重点研究，阐述其在建筑材料行业中的具体应用，充分证明了煤矸石在建筑材料性能改善方面的重要作用，以供参考。关键词：建筑材料行业煤矸石分析应用煤矸石主要是在采煤与洗煤过程中所排放的固体废物，是在成煤过程中和煤层伴生的具有较低含碳量且硬度高于煤炭的岩石，以黑灰色呈现出来。因长期对方，对于矿区带来了严

2、重的影响。目前阶段，国家出台了相关政策，对煤矸石进行了开发，在煤炭回收以及建筑材料行业中被广泛应用，突显出可观的经济效益。1煤矸石物化性质研究煤矸石和煤系地层共生的，同样也是由多种矿岩所形成的混合物，是沉积岩的一种。而具体的岩石种类就是粘土岩、砂岩与碳酸岩等等，种类不同其所表现的颜色与实际硬度，甚至是表面的光泽同样存在差异。另外，煤矸石工艺物理性质同样也会受到产地与粒径因素的影响。其中，硅和铝是组成煤矸石的重要元素，这同样也是火山灰反应发生的必要条件。然而，煤矸石的化学组成同样与煤形成年代、条件以及地

3、区等存在紧密的联系。为此，煤矸石化学组成的波动范围也十分明显。在我国，每年的煤炭产量达到了24亿吨，在世界范围内排名第一。而煤矸石排放量在煤炭总产量中占据10％的比重，也就是大概在1．6亿吨。目前，国内煤矿的煤矸石山超过了1500余座，实际的堆积量超过40亿吨，在工业固体废物排放量中占比超过40％。堆放煤矸石不仅会占据大量的农田，同样还会增加其自燃的几率，甚至会引发爆炸，进而形成山体崩塌亦或是滑坡等情况，对周边建筑设施以及人身安全带来严重的危害⋯。在此基础上，如果煤矸石长期露天堆放，在太阳照射和雨淋的

4、作用下会分解与分化，最终形成酸性水亦或是携重金属离子水，严重破坏水体质量，对土壤带来不利的影响。由此可见，对于煤矸石的开发与利用刻不容缓。2煤矸石在建筑材料行业中的实践应用2．1墙体材料中的煤矸石应用煤矸石在墙体材料中的应用形式具体指的就是对没有自燃的煤矸石和粘结料相结合，进而形成煤矸石砖。这种类型的砖对煤矸石的应用可以取代黏土砖，一定程度上节省了土地。与此同时，对煤矸石热值予以合理地运用，将其作为燃料，使得原煤量有所减少，能源节约效果明显。根据具体的试验结果可以了解到，煤矸石砖自身的耐压性、抗折性与

5、耐酸碱腐蚀性能都比黏土砖更具优势。为此，生产煤矸石砖的经济效益更加明显。但需要注意的是，并不是所有煤矸石都可以生产煤矸石砖，根据具体试验发现，如果是泥质与碳质页岩煤矸石所生产的煤矸石砖，以灰黑色层状呈现出来，风化几率极高，且容易碎与磨损，因而被认为是理想的制砖原料。在实际的制作过程中，如果氧化硅的含量越高，那么砖的强度也更高。但若是氧化硅的含量过高，那么砖的可塑性就会降低，而砖坯干燥收缩几率也会增加，最终形成诸多裂缝。为此，煤矸石砖中的氧化硅含量不能超过70％。除此之外，氧化钙与氧化镁也是煤矸石的重要

6、组成部分，一旦吸水，就会形成氢氧化钙与氢氧化镁。由此可见，氧化钙与氧化镁的含量也不能够过高，否则会导致体积膨胀并形成较大的压力，最终引发砖体自爆。在煤矸石砖制作的过程中，同样对煤矸石粒径提出了明确的要求‘2。通常来讲，煤矸石实心砖原材料的粒径不允许超过3毫米．而空心砖原料的粒径也不允许超过2毫米。最重要的是，低于0．5毫米的颗粒比重应超过65％。目前阶段，煤矸石多孔砖的应用相对普遍，属于全新的绿色墙材，不仅能够替代黏土砖，同样也具备理想的保温节能功能。通过对煤矸石多孔砖保温性的研究可以发现，对孔洞率、

7、孔形、孔内绝热与排布等进行有效优化，最佳的组合方式就是将空心砖的尺寸确定在，而}L洞确定为矩形，孔洞率控制在45．7％。而在空心砖一侧孔洞内可以将膨胀聚苯板填充于内部，进一步增加砖自身的当量导热系数，一定程度上改善其热工性能，与国家节能要求相吻合。2．2水泥基建筑材料中的煤矸石应用因煤矸石是和煤层共生的岩石，其中包含了一定量的碳，对于水泥耐久性、需水量以及强度产生了影响，所以，针对没有自燃的煤矸石来说，一定要经自燃亦或是煅烧以后，将碳含量去除才能够在水泥混合材当中应用。根据实践研究结果表明，将黏土岩类

8、的煤矸石进行加热并达到特定温度的情况下，其高岭土组分就会脱水并分解，进而生成二氧化硅与氧化铝，分解并破坏原有结晶相。这样一来，煤矸石将具备火山灰活性，再与水泥所含有的碱性物质进行反应，形成胶凝材料，对水泥基建筑材料性能予以有效地改善。将煤矸石添加至水泥净浆与水泥砂浆当中，进而替代水泥并节省成本的投入。与此同时，这种方法还能够增强物理密实填充的作用以及水吸附的作用。当加入初期阶段，煤矸石能够将水泥颗粒分散，对原有的冲水空间进行填充，并将水置换出来，对水泥起