煤矸石制混凝土的抗性及可行性分析

閆晶

摘 要：本文著重從干燥收縮性能和抗凍性能進(jìn)行了分析。通過將以煤矸石為骨料的混凝土與以普通巖石為骨料的混凝土進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明：煤矸石做為骨料的混凝土通過分析能夠滿足一般性承重結(jié)構(gòu)的使用，其干燥收縮率以及耐久性都能夠滿足相關(guān)行業(yè)用料標(biāo)準(zhǔn)，為在工程方面應(yīng)用煤矸石做為骨料的混凝土合理利用提供了參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：煤矸石；混凝土；干燥收縮性；質(zhì)量減少率；抗凍性能

一、試驗(yàn)材料制備

試驗(yàn)用水泥為普通硅酸鹽水泥，用水為普通自來水，選用減水率為20%的高性能AE減水劑，采用天然的石灰?guī)r以及砂石作為普通集料，通過對(duì)煤礦采集來的煤矸石進(jìn)行篩選后以粒徑5mm為分界點(diǎn)，粗骨料選用粒徑大于5mm的，細(xì)骨料選用粒徑小于5mm的。

按照實(shí)驗(yàn)室確定的級(jí)配與配比用于實(shí)驗(yàn)的兩種骨料的混凝土試件，分別在45%和60%的兩種水灰比下配置各12組試件，12組試件中6組是煤矸石骨料混凝土試件，另6組是普通碎石骨料混凝土試件，試件的尺寸取為。制作好的試件在標(biāo)準(zhǔn)的條件下進(jìn)行為期4周的養(yǎng)護(hù)后以備試驗(yàn)使用。

二、試驗(yàn)結(jié)果及分析

（一）干燥收縮性能試驗(yàn)。分別將兩種骨料試件在干縮箱內(nèi)以20攝氏度以及60%的相對(duì)濕度保持180d，以此來研究干燥收縮長(zhǎng)度變化。由以上測(cè)得的數(shù)據(jù)能夠繪制出干燥收縮長(zhǎng)度變化率隨齡期的變化關(guān)系，將這種關(guān)系在圖1中示出。如圖2所示的是質(zhì)量減少率與齡期之間的關(guān)系[1]。

表1 不同情況下的干燥收縮率與質(zhì)量減少率

通過比較同一種水灰比下的干燥收縮率以及質(zhì)量減少率發(fā)現(xiàn)，煤矸石骨料混凝土的都比普通碎石混凝土大，這是由于煤矸石在混凝土中的吸水率較大，隨著時(shí)間的推移，煤矸石混凝土中的水分蒸發(fā)較大，這也就造成較大的干燥收縮率和質(zhì)量損失。而水灰比增大，兩種骨料的混凝土干燥收縮率和質(zhì)量減少率都增大。由于水灰比的增大使得，水泥用量減少，由于水化反應(yīng)后的多余水分會(huì)在時(shí)間的推移過程中逐漸的蒸發(fā)，這就造成較大的干燥收縮率和質(zhì)量減少率。

（二）抗凍性能試驗(yàn)。不同骨料混凝土試件經(jīng)300次凍融循環(huán)后的情況如圖3所示。

（a） MH45% （b）SH45% （c）MH60% （d）SH60%

圖3不同骨料混凝土試件經(jīng)300次凍融循環(huán)后的情況

通過對(duì)圖進(jìn)行分析，可以看出兩種骨料在45%和65%的水灰比下的耐久性指數(shù)及質(zhì)量變化率如表2所示。都達(dá)到了凍融循環(huán)耐久性指數(shù)大于60%、質(zhì)量損失率小于5%的要求。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在水灰比相同的情況下煤矸石混凝土的耐久性能比之普通碎石混凝土的耐久性低，造成這種狀況的原因是由于煤矸石骨料的吸水性高，使得在經(jīng)過300次凍融循環(huán)后孔隙水產(chǎn)生的凍脹應(yīng)力比碎石骨料中孔隙水產(chǎn)生的凍脹應(yīng)力大，使得煤矸石骨料的混凝土表面破壞的較為嚴(yán)重，耐久性能下降[2]。

表2不同骨料混凝土試件經(jīng)300次凍融循環(huán)后的耐久性指數(shù)及質(zhì)量變化率

結(jié)論：（1）通過比較同一種水灰比下的干燥收縮率以及質(zhì)量減少率發(fā)現(xiàn)，煤矸石骨料混凝土的都比普通碎石混凝土大，這是由于煤矸石在混凝土中的吸水率較大，隨著時(shí)間的推移，煤矸石混凝土中的水分蒸發(fā)較大，這也就造成較大的干燥收縮率和質(zhì)量損失。而水灰比增大，兩種骨料的混凝土干燥收縮率和質(zhì)量減少率都增大。由于水灰比的增大使得，水泥用量減少，由于水化反應(yīng)后的多余水分會(huì)在時(shí)間的推移過程中逐漸的蒸發(fā)，這就造成較大的干燥收縮率和質(zhì)量減少率。（2）通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在水灰比相同的情況下煤矸石混凝土的耐久性能比之普通碎石混凝土的耐久性低，造成這種狀況的原因是由于煤矸石骨料的吸水性高，使得在經(jīng)過300次凍融循環(huán)后孔隙水產(chǎn)生的凍脹應(yīng)力比碎石骨料中孔隙水產(chǎn)生的凍脹應(yīng)力大，煤矸石骨料的混凝土表面破壞的較為嚴(yán)重，耐久性能下降。（3）煤矸石做為骨料的混凝土通過以上分析能夠滿足一般性承重結(jié)構(gòu)的使用，其干燥收縮率以及耐久性都能夠滿足相關(guān)行業(yè)用料標(biāo)準(zhǔn)，為在建筑工程方面應(yīng)用煤矸石做為骨料的混凝土合理利用提供了參考價(jià)值，不過由于煤矸石骨料吸水率較高，所以為了安全起見添加高性能減水劑，以改善其干燥收縮性能和抗凍性能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馮朝朝， 韓志婷， 張志義， 等. 煤礦固體廢物—煤矸石的資源化利用[J]. 煤炭技術(shù)， 2010， 29（8）： 5-7.

[2] 袁曉露， 李北星， 崔鞏， 等. 粉煤灰混凝土的抗凍性能及機(jī)理分析[J]. 混凝土， 2009 （12）： 43-44.