解析阜新煤矸石混凝土的抗压试验研究

　　摘 要：本论文从固体废弃物的综合利用角度出发，利用当地丰富的煤矸石资源制备混凝土。并与用普通天然骨料制备的混凝土相对比的方式，从力学性能方面探讨了煤矸石作为混凝土用骨料实际应用的可行性。试验研究结果表明，100%煤矸石混凝土的力学性能与普通混凝土相比并没有显著降低，单从力学性能上看，煤矸石作为混凝土用骨料的应用完全是可能的。

　　关键词：煤矸石；力学性能；固体废弃物

　　0 引言

　　煤是我国最重要能源。煤矸石是一种在煤炭形成过程中与煤伴、共生的岩石，是在煤炭开采和加工过程中排放出的固体废弃物，约占煤产量的10%左右。这些煤矸石数量巨大，堆积如山，煤矸石山已成为我国煤矿的一个特有标志。目前我国有煤矸石山1500 多座，累计堆存量己达30 多亿吨，占地1.3 万公顷，并随着煤炭工业的发展以每年1.0～1.3 亿吨的速度增加[1]。

　　这些煤矸石不仅占用了大量土地和农田，而且也造成了不同程度的环境污染，煤矸石山坡也时常发生坍滑、坍塌，造成人员伤亡事故。因此，如何将煤矸石资源化综合利用，不但可以减少环境污染，降低环境污染负荷，保护和改善环境，节约能源，而且还可以造福子孙后代[2]。

　　本文的研究目的就在于利用当地丰富的固体废弃物煤矸石资源，制备混凝土。并与用普通天然骨料制备的混凝土相对比的方式，从力学性能方面探讨了煤矸石作为混凝土用骨料实际应用的可能性。

　　1. 试验原材料

　　1.1 水泥

　　水泥采用河北省唐山冀东水泥厂生产的盾石牌P.O42.5 普通硅酸盐水泥。

　　1.2 砂子

　　采用阜新市他本镇他本河中砂，堆积密度为1.55 g/cm3。

　　1.3 水

　　试验用水采用普通饮用自来水。

　　1.4 煤矸石

　　本次试验研究选用的是阜新高德矿区的自燃煤矸石。

　　2. 试验设计

　　2.1 试验配合比

　　本文试验主要测试试件7 天，28 天，56 天抗压强度。试验在辽宁工程技术大学建材实验室完成。试验中各试件成型参数、数量、质量、养护条件及测试内容，参照《普通混凝土力学性能试验方法》[3]。

　　2.2 试验结果

　　结果所示各龄期混凝土的抗压强度。

　　3 试验结果与分析

　　3.1 试验结果

　　从实验结果可以看出，自燃煤矸石混凝土抗压强度随着龄期的增长而增长，与普通混凝土相比，7 天强度提高了5.5%，28 天强度提高了6.2%，56 天强度增长7.0%。

　　3.2 自燃煤矸石强度增长机理分析

　　自燃煤矸石混凝土由于采用多孔的煤矸石，其组成与结构与普通混凝土相比发生了明显的变化。普通高强水泥混凝土界面过渡区富集Ca(OH)2 晶体量多于水泥石基体，界面区存在Ca(OH)2 富集现象，使界面区存在较多的裂纹和孔洞。在轻骨料混凝土中存在两种微孔微管系统，即水泥石中的微孔微管系统和多孔骨料中的微孔微管系统。轻骨料的微孔、微管系统在新拌混凝土中具有吸水和供水作用。吸水作用使得轻骨料附近处于局部低水灰比状态，因此减少或避免了骨料下部由于内分层作用而形成的“水囊”，避免了界面处Ca(OH)2 的富集和定向排列，提高了骨料与水泥石的界面粘结力供水作用使得骨料附近的水泥石能够水化充分，从而增加了骨料表面附近水泥石的密实性。界面区基本没有裂纹，水泥水化产物嵌入轻骨料内，形成了水泥与轻骨料“嵌套”在一起的整体结构。因此，水泥石与轻骨料具有很好的界面粘结，大大改善了界面结构。轻骨料混凝土的这种特殊的界面结构是其比普通混凝土早期强度发展快的主要原因。

　　4 结论

　　1．煤矸石混凝土的7 天抗压强度以及28 天抗压强度都能达到普通混凝土的抗压强度。

　　2．煤矸石混凝土的早期强度与后期强度增长数度较快，与普通混凝土并没有多大异，从力学性能上看，煤矸石作为混凝土用骨料应用是完全可行的。

　　参考文献

　　[1] 王福元，吴正严, 粉煤灰利用手册，中国电力出版社，2004.10

　　[2] 钱觉时，粉煤灰特性与粉煤灰混凝土，科学出版社，2002.5

　　[3] 王忠德，张彩霞等. 应用建筑材料试验手册，中国建筑工业出版社，2006.

作者: 崔正龙 汪振双