關(guān)鍵詞：煤矸石；力學(xué)性能；固體廢棄物
0 引言
煤是我國最重要能源。煤矸石是一種在煤炭形成過程中與煤伴、共生的巖石，是在煤炭開采和加工過程中排放出的固體廢棄物，約占煤產(chǎn)量的10%左右。這些煤矸石數(shù)量巨大，堆積如山，煤矸石山已成為我國煤礦的一個特有標(biāo)志。目前我國有煤矸石山1500 多座，累計堆存量己達30 多億噸，占地1.3 萬公頃，并隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展以每年1.0～1.3 億噸的速度增加[1]。
這些煤矸石不僅占用了大量土地和農(nóng)田，而且也造成了不同程度的環(huán)境污染，煤矸石山坡也時常發(fā)生坍滑、坍塌，造成人員傷亡事故。因此，如何將煤矸石資源化綜合利用，不但可以減少環(huán)境污染，降低環(huán)境污染負荷，保護和改善環(huán)境，節(jié)約能源，而且還可以造福子孫后代[2]。
本文的研究目的就在于利用當(dāng)?shù)刎S富的固體廢棄物煤矸石資源，制備混凝土。并與用普通天然骨料制備的混凝土相對比的方式，從力學(xué)性能方面探討了煤矸石作為混凝土用骨料實際應(yīng)用的可能性。
1. 試驗原材料
1.1 水泥
水泥采用河北省唐山冀東水泥廠生產(chǎn)的盾石牌P.O42.5 普通硅酸鹽水泥。所測各項指標(biāo)見表1。
1.2 砂子
采用阜新市他本鎮(zhèn)他本河中砂，堆積密度為
1.3 水
試驗用水采用普通飲用自來水。
1.4 煤矸石
本次試驗研究選用的是阜新高德礦區(qū)的自燃煤矸石，其化學(xué)成份、物理性質(zhì)見表3-表6。
2. 試驗設(shè)計
2.1 試驗配合比
LC30 試驗用混凝土的配合比表示在表7。
普通C30 混凝土配合比見表8。
本文試驗主要測試試件7 天，28 天，56 天抗壓強度。試驗在遼寧工程技術(shù)大學(xué)建材實驗室完成。試驗中各試件成型參數(shù)、數(shù)量、質(zhì)量、養(yǎng)護條件及測試內(nèi)容，參照《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》[3]。
2.2 試驗結(jié)果
表9 所示各齡期混凝土的抗壓強度。圖1 表示混凝土抗壓強度與齡期關(guān)系對比圖。
3 試驗結(jié)果與分析
3.1 試驗結(jié)果
從實驗結(jié)果可以看出，自燃煤矸石混凝土抗壓強度隨著齡期的增長而增長，與普通混凝土相比，7 天強度提高了5.5%，28 天強度提高了6.2%，56 天強度增長7.0%。
3.2 自燃煤矸石強度增長機理分析
自燃煤矸石混凝土由于采用多孔的煤矸石，其組成與結(jié)構(gòu)與普通混凝土相比發(fā)生了明顯的變化。普通高強水泥混凝土界面過渡區(qū)富集Ca(OH)2 晶體量多于水泥石基體，界面區(qū)存在Ca(OH)2 富集現(xiàn)象，使界面區(qū)存在較多的裂紋和孔洞。在輕骨料混凝土中存在兩種微孔微管系統(tǒng)，即水泥石中的微孔微管系統(tǒng)和多孔骨料中的微孔微管系統(tǒng)。輕骨料的微孔、微管系統(tǒng)在新拌混凝土中具有吸水和供水作用。吸水作用使得輕骨料附近處于局部低水灰比狀態(tài)，因此減少或避免了骨料下部由于內(nèi)分層作用而形成的“水囊”，避免了界面處Ca(OH)2 的富集和定向排列，提高了骨料與水泥石的界面粘結(jié)力;供水作用使得骨料附近的水泥石能夠水化充分，從而增加了骨料表面附近水泥石的密實性。界面區(qū)基本沒有裂紋，水泥水化產(chǎn)物嵌入輕骨料內(nèi)，形成了水泥與輕骨料“嵌套”在一起的整體結(jié)構(gòu)。因此，水泥石與輕骨料具有很好的界面粘結(jié)，大大改善了界面結(jié)構(gòu)。輕骨料混凝土的這種特殊的界面結(jié)構(gòu)是其比普通混凝土早期強度發(fā)展快的主要原因。
4 結(jié)論
1．煤矸石混凝土的7 天抗壓強度以及28 天抗壓強度都能達到普通混凝土的抗壓強度。
2．煤矸石混凝土的早期強度與后期強度增長數(shù)度較快，與普通混凝土并沒有多大異，從力學(xué)性能上看，煤矸石作為混凝土用骨料應(yīng)用是完全可行的。
參考文獻
[1] 王福元，吳正嚴(yán), 粉煤灰利用手冊，中國電力出版社，2004.10
[2] 錢覺時，粉煤灰特性與粉煤灰混凝土，科學(xué)出版社，2002.5
[3] 王忠德，張彩霞等. 應(yīng)用建筑材料試驗手冊，中國建筑工業(yè)出版社，2006.
