煤矸石生态混凝土透水性与抗压强度研究.pdf

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1、实验与硼穷摘要：本文研究了用煤矸石骨料代替天然骨料配制的透水混凝土的性能，采用正交试验方法分析了主要原材料和配比对煤矸石透水混凝土抗压强度与透水系数的影响，得出了影响强度和透水系数的主要因素是煤矸石骨料的粒径。关键词：煤矸石；透水混凝土；骨料粒径Abstract：Theperfo皿anceofcoalgangueperviousconcreteisrese眦hedon出ep叩er，e珏毫ctofcolrlpressionstreng出andperIlleationcoe伍cientbynwmacerialsa11dproportiollingisallalysed谢dlort

2、hogonalces曲舀coalgangueag孕egatesizeiskey&ctortocorItrolconlpressions仃en蓼handpemeadoncoe伍cient．Keywords：coalgangue；peⅣiousconcrete；ag铲e铲tesize中图分类号：Tu502；Tu528文献标识码：B文章编号：1003—8965(2013)03一0034一04煤矸石是一种在煤形成过程中与煤伴生、共生的坚硬岩石，是在煤炭开采和洗选加工过程中被分离出来的固体废弃物，包括岩巷及煤巷掘进中排除的矸石。随着我国煤炭工业的发展，2010年我国煤矸石的排放量达到了

3、2亿t，新增占地也将接近666．67公顷⋯，既污染环境，又占用大量耕地。据有关资料报道，美国、英国和德国等西方国家煤矸石的总利用率达90％以上，国内外在煤矸石治理和综合利用方面开展了大量的研究工作，涉及到热活化条件与煤矸石活性的关系、热活化过程中煤矸石的相变过程、煤矸石对水泥体系物理力学性能的影响等方面，为煤矸石活化理论及其工程应用起到了积极的作用，而对不经磨碎或煅烧直接利用煤矸石的系统研究较少。我国是以煤炭为主要能源的国家，对煤矸石的利用率却仅有30％，而且主要应用于烧结砖、蒸压砖、免烧砖等。而混凝土作为建设材料而言，被广泛地运用在基础设施及各种建筑物中，但是，混凝土的大量

4、使用也破坏了树木、水等自然环境，透水生态混凝土最近几年成为研究的热点，从现阶段使用情况看来，生态透水混凝土的原材料，特别是砂石料选择上仍然以天然砂石为主。随着生态混凝土的日益广泛应用，砂石的需求量也越来越大，需大量开山采石和掘地淘沙，严重破坏了生态环境。近年来我国有些地区的优质天然集料已趋枯竭，须从外地长途运输，这也增加了生态混凝土的成本，严重影响了生态混凝土的推广应用‘到。煤矸石烧结砖在生产过程中，预先需要对煤矸石进行多级破碎，在破碎过程中，总有一部分矿物相主要为白云石的煤矸石，结构比较均匀，致密度高，质地坚硬，破碎到5mm以下时，对设备和能源消耗都很大，而这粒径的材料恰恰

5、是制备透水混凝土的良好骨料。1试验原材料煤矸石取自徐州某新型建材有限公司年产6000万标块煤矸石烧结砖生产线破碎工序，粒径2—15mm，在煤矸石的破碎过程中，产生很多微细粉末，包裹在破碎完的碎块上。这种微细粉末组成比较复杂，主要包括碳粉、砂灰、粉尘、以及其他杂物，在混凝土的凝固过程中影Ⅱ向水泥和骨料的结合界面。另外，由于这些粉尘以细骨料的形式进入透水混凝土，严重影响透水混凝土的透水性能【31。煤矸石骨料用水冲洗，冲洗后的废水沉淀、澄清处理后，渣泥可作为烧结砖的良好原料，水可循环使用或直接用来拌合烧结砖原料。水泥选用中联巨龙淮海水泥股份有限公司生产的42．5R普通硅酸盐水泥。外

6、加剂选用青岛某公司生产的HSC聚羧酸高性能减水剂，它的作用是保持一定稠度或干湿度实验与研穷的前提下，提高骨料颗粒间的粘结强度，进而提高透水混凝土的整体力学性能。水选用徐州市城市自来水。2实验方案本试验采用正交试验方法分析与讨论主要原材料和配比对煤矸石透水混凝土抗压强度与透水系数的影响显著性，以进一步找到煤矸石透水混凝土制备的适宜工艺。影响透水混凝土性能的因素主要有水灰比、煤矸石的粒径、骨胶比(骨料与胶凝材料之比)。目前，透水性混凝土的最佳水灰比(W／C)通常介于O．25～0．45之间，故本研究拟选用的W／C为0．30、O．35和0．40三个水平。为了保证透水性混凝土强度及其透

7、水功能，粗骨料通常采用单粒径骨料。骨料的粒径越小，颗粒间的接触点愈多，配制的透水性混凝土强度越高，但由于比表面积较大，所需水泥浆的数量增多，骨料问的连通孑L极易被填充密实，所以透水性能会降低。综合考虑强度和透水性，骨料选用粒级为2．5～5mm、5～10mm、10～15mm三个水平。骨胶比(G／C)的大小影Ⅱ向骨料颗粒表面包裹的水泥浆薄厚程度以及孔隙率的多少，也就是影响透水性混凝土的强度和透水性。当水泥用量一定时，增大G／C，骨料颗粒表面水泥浆厚度减薄，孔隙率增加，透水性提高，但强度却降低了：反之，透水性