煤矸石胶凝材料的试验研究.pdf

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1、文章编号：1007-046X(2Ol5)03—002卜04固废利用煤矸石胶凝材料的试验研究ExperimentalStudyofCoalGangueCementitiousMaterial王斌云，卞湘晖2，薛凯旋，石力·，朱祥，陆小军1．镇江建科建设科技有限公司，江苏镇江212000；2．镇江市丹徒区建筑工程质量检测中心，江苏镇江212000摘要：采用煤矸石活化料、矿渣和熟料作为主要原料，外掺复合激发剂来制备煤矸石胶凝材料。研究了煤矸石活化料掺量、石膏掺量以及激发剂对煤矸石胶凝材料性能的影响；并借助XRD和SEM分析了其水化机理。试验结果表明：煤矸

2、石活化料掺量为6o％时，煤矸石充填胶凝材料的3d、7d和28d抗压强度分别达到了15．2MPa、22．8MPa和35．5MPa；石膏掺量为4％时，煤矸石充填胶凝材料的3d、7d和28d抗压强度分别达到了15．7MPa、24．4MPa和37．8MPa；复合激发剂最佳掺量为5％。煤矸石充填胶凝材料的3d、7d和28d抗压强度分别达到了27．5MPa、35．4MPa和55．4MPa。关键词：煤矸石；煤矸石胶凝材料；激发剂中图分类号：TD849+5文献标志码：AO前言准砂是由厦门艾思欧标准砂有限公司提供的ISO标准砂。表1煤矸石的化学组成％煤矸石是采煤过程

3、中排放出的工业废渣，而煤炭是我国的主要能源，且随着煤炭工业的发展，煤矸石的排放量与日俱增，煤矸石综合排放量约为原煤产量的15％左右。目前我国历年累计堆放的煤矸石总积存量约为45亿t，年排出量3亿t，并且随着煤炭产量的逐年增加，煤矸石的产量也逐步增加，成为我国排放量最大的工业固体废弃物1．2试验方法之一It-3]。因此，合理利用煤矸石既可以保护环境又可以采用煤矸石活化料、矿渣和熟料作为主要原料，外掺利用其富含的有价能源和资源[4-6]。煤矸石是一种天然的复合激发剂来制备煤矸石胶凝材料。固定熟料用量为20黏土质材料，煤矸石中含有大量的SiO，、A10、

4、Fe0成分，％、石膏为3％，煤矸石活化料和矿渣总量为用量77％，含量一般占总量的80％以上。这些组分本身没有活性，改变煤矸石活化料的用量来研究煤矸石活化料掺量对胶凝但通过一定的物理和化学激发来改变其化学组成和内部结材料性能的影响；固定熟料用量为20％、煤矸石活化料构，可激发其潜在的胶凝活性[7-81，实现作为资源进行二为60％、石膏用量在1％5％之间变化，其余的由矿渣次利用。补充，以此来研究石膏掺量对胶凝材料性能的影响；固定原材料配比为煤矸石活化料：熟料：矿渣：石膏=60：20：1试验16：4，探讨激发剂对煤矸石胶凝材料性能的影响。1．1原材料2结

5、果与分析本试验采用的煤矸石取自镇江市古洞煤矿，水泥熟料取自江苏鹤林水泥厂，矿渣是由镇江市力源矿渣粉有2．1煤矸石活化料掺量对充填胶凝材料性能的影响限公司提供。原材料的化学组成见表1。试验所采用的标图1是煤矸石活化料掺量对煤矸石胶凝材料胶砂强3／2015粉煤灰21度的影响。由图1可以看出：随着煤矸石活化料掺量的增加，煤矸石胶凝材料的力学强度总体上呈现下降的叠趋嚼堰鹱8765432势。当煤矸石活化料掺量<50％时，煤矸石胶凝材料的∞如∞m抗压、抗折强度下降比较平缓；当煤矸石活化料掺量>50％时，煤矸石胶凝材料的抗压、抗折强度急剧下降；当煤矸石活化料掺量

6、为60％时，煤矸石充填胶凝材料的3d、7d和28d抗折强度分别达到了2．4MPa、3．7MPa和6．8MPa，3d、7d和28d抗压强度分别达到了15．2O12345石膏掺量／％MPa、22．8MPa和35．5MPa(a)石膏对煤矸石胶凝材料抗折强度的影响日自隈辖dI骥98765432010203040506070∞80∞；目∞m0l2345煤矸石活化料掺量／％石膏掺量／％(b)石膏对煤矸石胶凝材料抗压强度的影响(a)煤矸石活化料对煤矸石胶凝材料抗折强度的影响图2石膏掺量对煤矸石充填胶凝材料胶砂强度的影响2．3复合激发剂配比及掺量的确定为进一步改善

7、煤矸石充填胶凝材料的力学性能，选用A(水玻璃)、B(元明粉)和c(氢氧化钠)三种激发剂，采用正交试验设计进行优化。正交因素水平设计见表2，正交试验结果见表3。表2因素水平表O1020304050607080煤矸石活化料掺量／％(b)煤矸石活化料对煤矸石胶凝材料抗压强度的影响图1煤矸石活化料掺量对煤矸石充填胶凝材料胶砂强度的影响可以看出：对试样3d抗压强度进行极差分析可知，水玻璃掺量对煤矸石胶凝材料3d龄期抗压强度的影响最2．2石膏掺量对煤矸石胶凝材料性能的影响为显著，其次是强碱，而硫酸盐的影响最小，最优方案图2是石膏掺量对煤矸石胶凝材料胶砂强度的影

8、响。为A3B2C1。对试样28d抗压强度进行极差分析可知，由图2可以看出：随着石膏掺量的增加，煤矸石胶凝材强碱掺量对煤矸石