煤矸石透水混凝土的试验研究.pdf

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1、文章编号：1009—9441(2013)01—0011—03煤矸石透水混凝土的试验研究①口口曹露春，张志军(徐州工程学院，江苏徐州221008)摘要：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；骨料粒径中图分类号：TU528．2文献标识码：A引言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出的矸石。我国是以煤炭为

2、主要能源的国家，随着煤炭的开采，煤矸石的排放量和积存量也十分惊人，既污染了环境，又占用了大量土地。国内外在煤矸石治理和综合利用方面进行了大量的研究工作，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，这为煤矸石活化理论及其工程应用起到了积极的作用，但目前对不经磨碎或煅烧直接利用煤矸石的系统研究较少见报道。在煤矸石烧结砖生产过程中，需要预先对煤矸石进行多级破碎¨J。在破碎过程中，总有一部分矿物相主要为白云石的煤矸石，由于结构比较均匀，致密度高，质地坚硬，当破碎到5mm以下时，对设备的损耗和能源消耗很大，而这

3、个粒径范围的材料恰恰是制备透水混凝土的良好骨料。在煤矸石破碎过程中，会产生一些微细粉末包裹在破碎后的碎块上，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，在混凝土凝固过程中影响水泥与骨料的结合。同时，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口J。因此，需要对破碎后的煤矸石进行水洗处理。水洗处理后的废水经沉淀、澄清，渣泥可作为烧①基金项目：徐州市科技计划项目(XFllC058)结砖的良好原料，水可循环使用或用于拌和烧结砖原料。本试验尝试采用水洗后的煤矸石替代天然骨料制备透水混凝土，通过研究不同配料方案下透水混凝土的性能

4、来验证其可行性，并分析不同因素对煤矸石透水混凝土性能的影响，以期为实际生产提供依据。1原材料及试验方法1．1原材料(1)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，粒径为2～15mm。(2)水泥：中联巨龙淮海水泥股份有限公司生产的P·042．5R水泥。(3)外加剂：青岛某公司生产的HSC聚羧酸高性能减水剂，其作用是在保持一定稠度或干湿度的前提下，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。(4)水：采用城市自来水。1．2试验方案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)。本

5、试验采用正交试验方法来分析这些因素对煤矸石透水混凝土抗压强度与透水系数影响的显著性，以期找到制备煤矸石透水混凝土的最佳方案。目前，透水混凝土的最佳水灰比(W／C)通常介于0．25～0．45之间，本试验拟选用0．30、0．35和0．40等3个水平。为了保证透水混凝土的强度及透水性，粗骨料通常采用单粒径骨料。骨料的粒径越小，颗粒间的接触点越多，配制的透水混凝土强度越高，但由于比建材技术与应用1／2013表面积较大，所需水泥浆的数量增多，骨料间的连通孔极易被填充密实，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—5am、5～10mm和10～15mm等3

6、个水平。骨胶比(G／C)的大小影响骨料颗粒表面包裹的水泥浆薄厚程度和孔隙率的高低，即影响透水性混凝土的强度和透水性。当水泥用量一定时，增大骨胶比，骨料颗粒表面水泥浆厚度减小，孔隙率增加，透水性提高，但强度降低；反之，透水性降低，但强度提高。考虑较小粒径骨料的表面积较大，为保持水泥浆体的合理厚度，小粒径骨料的骨胶比要适当小一些。本试验骨胶比选用4．0、4．5和5．0等3个水平‘3

7、。正交试验因素水平表见表1。表1正交试验因素水平表＼＼因素水灰比W／C骨料粒径／mm骨胶比G／C承乎＼水平11(0．30)1(2．5～5)1(4．0)水平22(O．35)2(5～10)2(

8、4．5)水平33(0．40)3(10～15)3(5．0)1．3试件制备与测定方法本试验采用的试件尺寸为：100mmx100mmx100mm。试件的制作采用静压成型工艺，成型压力为3MPa。将搅拌好的混合料放入试模，一次加压成型。工艺流程为：水泥、骨料搅拌_加水混合一搅拌_装模斗静压成型。成型后带模在标准养护条件下养护24h，拆模，7d内淋水潮湿养护，自然干燥28d后测试试件性能。试验所用透水系数仪是根据JC／T945--2005《透水砖》中混凝土透水方法测定原理设计的，参阅相关文献[4]，确定测定方法为：将预先浸水饱和并四周蜡封的试件置入测试仪中，然后用橡皮泥密封

9、透水仪内壁