自燃煤矸石混凝土的试验研究.pdf
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1、2 0 1 4年 第 1 0期 (总 第 3 0 0期 ) Nu mb e r 1 0 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 3 0 0 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及 辅助物料 M ATE RI AL AND ADM I NI CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 1 0 0 1 7 自燃煤矸石混凝土的试验研究 陈彦文 ,孙强 。 ,王 ( 1 沈 阳建筑大学 材料科学与工程学 院,辽宁 沈阳 1 1 0 1 6 8 ; 宁 ,牛晚扬 2 沈 阳汉拿混凝土有限公司,辽宁 沈阳
2、1 1 0 1 7 9 ) 摘要 : 主要研究煤矸石及孔结构特征对煤矸石混凝土性能的影响。 研究方法采用 自燃煤矸石 , 按 5 0 和 1 0 0 取代碎石配 J C 3 0 混凝土, 测试煤矸石混凝土工作性 、 强度 、 氯离子扩散系数 ; 研究煤矸石混凝土水泥浆体与骨料交界面孑 L 特征。 试验结果表明: 随着煤矸石取代量的提高, 煤矸石混凝土流动性降低 、 强度下降, 孑 L 隙率提高 , 孑 L 径、 电通量增大。 结论: 随着煤矸石取代率的增加 , 煤 矸石混凝土流动性降低 1 0 - 2 0 m r l l , 抗压强度降低8 6 2 l 1 4 7 MP a ; 当煤矸石取代率
3、达到 1 0 0 时, 煤矸石混凝土孑 L 体积是普通配合 比体积的 2 倍, 而平均孔径增大了 2 6 倍; 氯离子扩散系数也明显增大。 关键词 : 煤矸石混凝土 ;工作性 ;孔结构 ;氯离子渗透 中图分类号 : T U5 2 8 0 4 1 文献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 1 0 0 0 6 3 0 3 E x p e r i m e n t a l s t ud y o n t h e s p o n t a n e o u s c o m b u s t i on c o a l ga ng u e c o n c r e t e
4、 C HE N Ya n we n , S U N Q i a n g , WA NGNi n g , N1 UWa n y a n g ( 1 S c h o o l o f Ma t e r i a l S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g S h e n y a n g J i a r t z h uUn i v e r s i t y, S h e n y a n g 1 1 0 1 6 8, C h i n a 2 S h e n y angHa l l aR e mi c o nC o , L t d , S h e n y ang 1
5、1 0 1 7 9, C h i n a ) Abs t r a吐: The i mpa c t s o f C O a l g a ng u an d i t s p o r e s t r uc t u r e o n c o n c r e t e c h a r a c t e r i s t i c s we r e s t u d i e d C3 0 c o n c r e t e wa s pr e pa r e d wh i c h 5 0 a n d 1 0 0 o f t he g r a v e ma s s e s we r e r e pl a c e d b y
6、s po n t a n e o u s c o mb u s t i n g c o a l g a n g uW e d i s c us s e d ma n y pr o p e i e s o f c o a l g a ng u c on c r e t e s u c h a s i t s wo r k a b i l i t y, c o mp r e s s i ve s tre n g t h, c hl o r i ne i o n d i f f us i on c o e ffi c i e nt , p o r e s t r u c t u r e f e a
7、t u r e s a t t r an s i t i o n z o n e of pa s t e and a g g r e g a t e T h e t e s t r e s u l t s s h o we d t h a t c o a l g a u g u c o n c tre S fl u i d i ty a n d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h d e c r e a s e d , p o r o s i ty, p o r e dia me t e r s a n d e l e c t r i c fl u x i
8、 n c r e a s e d wi t h the i n c r e a s e o f t h e a d d e d c o a l g ang u a mo u n t Wi t h the d o s a g e o f c o a l g a n g u i n c r e a s e d , the fl u i d i ty o f c o a l g a n g u c on c r e t e wo u l d d e c r e a s e 1 0 2 0 r n l n an d c o mp r e s s i ve s tre n g t h d e c r e
9、 a s e 86 21 1 4 7 I V Pa I f 1 0 0 g r a ve s we r e r e p l a c e d b y c o a l g a n gn , the po r e v o l u me wa s t wo t i me s l arg e r , a v e r a ge p o r e d i a me t e r 2 6 t i me s wh i l e c hl o r i d e i o n d i f f us i o n c o e ffic i e nt i n c r e a s e d s i gn i fic ant l y K
10、 e y wo r d s : c o a l g a n g u c o n c r e t e ; wo r k a b i l i ty; p o r e s t r u c t u r e ; c h l o r i d e i o n d i f f u s i o n 0 引言 煤矸石是煤矿开采过程中被分离出来的废渣 , 长期露天 排放 , 并 占据大量耕地 , 自燃产生的二氧化硫等气体 污染 自 然环境。 所以研究如何开发利用煤矸石是亟待解决的问题。 在建筑领域煤矸石可 以替代混凝土 中的骨料配制混凝土 , 但是煤矸石性能和孔结构特征制约和限制 了煤矸石混凝土 的应用和发展。 煤
11、矸石混凝士l生 能的影响因素都与煤矸石的 性能 、孔结构特征和数量有关。 在近 2 0 年的水泥混凝土材 料科学的研究领域 , 孔结构特征研究已经成为评价混凝土 材料微观结构研究 的热点和重点 。 在国际上有很多混凝土 专家学者把孔看做是混凝土材料的一个组成部分。 煤矸石的 孔结构影响混凝土的性能 , 破坏混凝土构件的服役寿命 。 1 原材料 1 1 水 泥 采用冀东水泥厂生产的冀东牌 P 0 4 2 5 级水泥。 其 收稿 日期 : 2 0 1 4 _ o 4 2 7 基金项 目:十二五国家支撑项目子课题( 2 0 1 2 B A J 1 7 B 0 1 ) 化学成分见表 1 。 表 1 水
12、泥的技术性能指标 1 2 煤矸石 本试验采用的 自然煤矸石来 自 朝 阳, 最大粒径 2 5 f i l m。 表 2煤矸石的主要性能 1 3石 子 选取碎石粒径 , 5 - 2 5 n i l 1 连续级配。 1 4砂 选取 中砂 , 细度模数 z = 2 6 0 。 6 3 表 3 碎石的主要性能 1 5 粉 煤 灰 采用 I 级粉煤灰。 1 6外加 剂 萘系粉剂减水剂, 减水率 1 5 - 2 0 。 2 仪 器设备 与试验方案 2 1仪 器 A u t o P o r e I V 9 5 1 0全 自动压 汞仪 , 孔径 测量 范 围 5 3 6 0 0 0 n m。 氯离子渗透试验采
13、用 9 通道氯离子渗透仪。 2 - 2 试样 的制备 抗压强度试验用 1 0 0 m mx 1 0 0 m mx l 0 0 mm 的立方体 试件 。 压汞试样采用 2 8 d 龄期抗压强度试验后的试件 , 选择 骨料和水泥浆体交界处的试样进行破碎 , 再用无水 乙醇终 止水泥的水化反应 。 压汞试验前对试样进行烘干 。 氯离子 渗透试验采用 2 8 d 龄期混凝 土,试件直径 1 0 0 n l lT l ,厚度 5 0mm 。 2 3 试验方案 试验选择配制常用的C 3 0 混凝土, 坍落度为( 1 8 0 +_ 2 0 ) mm, 然后按照 5 0 和 1 0 0 取代率 , 用煤矸石取
14、代碎石 , 混凝土 配合 比见表 5 。 表 5 不同煤矸石掺量 C 3 0混凝土配合比 3 试验 结果分析 3 1 煤矸石混凝土 的工作性 由表 6 可知 , 煤矸石取代率 1 0 0 时的混凝土坍落度 比 普通混凝土降低 2 0 1T I 1 T I , 煤矸石取代率 5 0 时 , 混凝土坍 落度 比普通混凝土降低 1 3 m m。 由于煤矸石骨料 的吸水率 为 4 1 , 大于碎石 的吸水率 , 所以有一部分拌合水首先被 煤矸石吸收 , 后期释放的水分较少 , 没有参与到混凝土拌 合和改善流动性工作 , 导致流动性降低 。 为 了体高混凝土 的流动性 , 把 1 0 0 和 5 0 取
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