煤矸砂混凝土的試驗(yàn)研究

[摘　要] 選取適當(dāng)?shù)呐浔戎谱髁? 組煤矸砂混凝土試塊，測(cè)出了其相應(yīng)的物理力學(xué)性能。與砂型混凝土的對(duì)比結(jié)果表明，煤矸砂摻在砂中當(dāng)砂使用，摻量是砂用量的1/ 3 或2/ 3 ，所得到的煤矸砂混凝土的物理力學(xué)性能較為理想。

[關(guān)鍵詞] 　煤矸砂；物理力學(xué)性能；試驗(yàn)研究

　　我國是世界最大的煤矸石排放國，較大的煤矸石山有1500 多座，累計(jì)堆存了30 多億噸煤矸石。它侵占大量土地， 污染水、土和大氣環(huán)境，已形成了一大公害。然而另一方面， 我國的建筑用砂資源日趨緊缺，尤其北方建筑市場(chǎng)更顯突出。在建筑混凝土使用中，把煤矸砂摻在砂中當(dāng)砂使用，使煤矸石這種煤碳工業(yè)廢棄物得以變廢為寶，其意義十分重大。煤矸砂就是把煤矸石粉碎成粒徑少于5 mm以下的煤矸石顆粒。煤矸砂部分代替砂的作用所拌合成的煤矸砂混凝土，必然與砂型混凝土具有相似的物理力學(xué)性能，其主要衡量指標(biāo)是混凝土的干燥收縮值、強(qiáng)度指標(biāo)及干密度。在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)科學(xué)地選取煤矸砂混凝土的材料配比，并且有效試制出了其相應(yīng)的輔助材料和添加劑，制作5 組煤矸砂混凝土試塊進(jìn)行了試驗(yàn)，得出了相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。解決了混凝土使用中，煤矸砂是否可以代替砂的作用、代替量是多少的系列問題，為煤矸砂的廢物利用尋找出了一種有效的途徑。

1 　材料配比及試驗(yàn)方法

1. 1 　煤矸砂混凝土材料配比

      砂混凝土的主要材料是水泥、砂、煤矸砂、粉煤灰、水及輔助材料和添加劑。本試驗(yàn)中，水泥選用的是華新425 號(hào)水泥，砂選用的是河砂，煤矸砂選用的是黃石袁倉煤礦的煤矸石被粉碎成以5 mm 以下的顆粒，粉煤灰選用的是細(xì)度0.45 um篩篩余量2 %左右，燒失量在5 %以下的粉煤灰。各種材料的配比見表1。

1. 2 　砂型混凝土的材料配比

      與砂型混凝土的相應(yīng)性能進(jìn)行比較，這里制作了5 組砂型混凝土試塊。砂型混凝土的成分中沒有煤矸砂，其余與煤矸砂混凝土的材料選材一樣。砂型混凝土材料配比如表2 所示。

1. 3 　試驗(yàn)方法

       砂和砂型混凝土都采用引氣、發(fā)泡方式產(chǎn)生氣泡， 而且混凝土的干體積密度在1100～1600 kgPm3 ，所以本文采用加氣混凝土GB/ T1196621197521997 所規(guī)定的試驗(yàn)方法。試件按上述方法中的規(guī)定的形式制作和養(yǎng)護(hù)。每組試件制作了30 個(gè)試件，以保證每項(xiàng)測(cè)試有5 個(gè)可用試件。

2 　試驗(yàn)結(jié)果及分析

2. 1 　煤矸砂混凝土試驗(yàn)結(jié)果

      了混凝土的5 項(xiàng)指標(biāo)。其中干燥收縮值是120 d 齡期的試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，其單位是mm/ m；其余是28 d 齡期的測(cè)試結(jié)果。吸水率用百分?jǐn)?shù)計(jì)( %) ，強(qiáng)度指標(biāo)的單位是MPa ， 密度的單位是kgPm3 ，測(cè)試結(jié)果如表3 ，表3 中的數(shù)據(jù)是取5 個(gè)試件的平均值。

2. 2 　砂型混凝土性能

  如表4。其數(shù)據(jù)處理方法如上相同。

2. 3 　分析

從表3、表4 可以看出：

a) 煤矸砂用量與其相應(yīng)的物理力學(xué)性能成正相關(guān)系。煤矸砂用量增多，強(qiáng)度指標(biāo)上升，然而干燥收縮值、吸水率、密度也相應(yīng)增高。

b) 上述所選5 組煤矸砂混凝土試塊的物理力學(xué)性能是良好的。因?yàn)榛炷两ㄖ话阋笃湮省?0 %；干燥收縮值≤6/ 10000 ；抗拉強(qiáng)度要求≥2.5 MPa (墻體建筑) 或≥ 3.5 MPa (民用建筑) ；容重≤1100～1600 kgPm3 。

　　c) 表3 與表4 比較可以看出，煤矸砂混凝土的物理力學(xué)性能多項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于砂型混凝土，然而其干燥收縮值卻有所提高；從綜合指標(biāo)看出，表3 中第三組材料配比較為理想。

3 　結(jié)論

a) 煤矸砂混凝土作為一般民用建筑其性能能滿足建筑要求，特別是作為墻體建筑其性能是優(yōu)良的。

b) 在民用建筑中，煤矸砂摻在砂中當(dāng)砂使用是可行的。其摻量控制在砂用量的1P3 或2/ 3 ，其物理力學(xué)性能滿足工程要求。

c) 煤矸砂混凝土的應(yīng)用當(dāng)中，輔助材料和添加劑的配比相當(dāng)重要。其成份和用量對(duì)混凝土的性能有較大的影響。關(guān)于這一點(diǎn)將另文予以討論。

參考文獻(xiàn)

1 　劉秉京. 混凝土技術(shù)[M] . 北京:人民交通出版社，1984

2 　沉旦申. 粉煤灰混凝土[M] . 北京:中國鐵道出版社，1987

3 　羅高作，徐亞雄. 現(xiàn)澆鋼絲混凝土墻板的性能[J ] . 新型建筑材料，2003 ， (11)