煤矸石作粗骨料配制混凝土在公路工程中运用研究.pdf
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1、煤矸石作粗骨料配制混凝土在公路工程中运用研究高 阳(山西路桥建设集团有限公司山西 太原)收稿日期:作者简介:高阳()男山西临县人硕士经济师主要从事公路工程项目管理工作摘 要:煤矸石是煤开采和洗选过程中排放的固体废弃物我国每年产生大量煤矸石 由于其成分复杂且含有一定比例的有害元素若不经过处理而直接堆放将会对环境造成严重污染 煤矸石作粗骨料配制混凝土不仅可以实现资源回收利用而且具有显著的经济价值与环保效益 并且其在公路工程中的运用可提高路基稳定性降低路面开裂风险减少养护费用等 目前关于煤矸石混凝土的研究主要集中于强度、耐久性方面而对于其在公路工程中的运用研究较少因此对煤矸石作粗骨料配制混凝土在公路
2、工程中的运用进行研究关键词:煤矸石粗骨料配制混凝土公路工程中图分类号:文献标志码:文章编号:():/引 言煤矸石是采煤和洗煤时排出的一种固废物目前我国已将其列入“三废”治理范围 随着炼产量的大幅度提高它的附属物 煤矸石的大量存在 因此生态工程就是将工程技术与生态学结合起来把自然和社会有机地融合为一体使人类社会能够持续发展 以绿色、节能、环保等理念为支持煤矸石是生态过程的主体以生物技术为手段提高资源利用效率以非能源利用方式实现经济价值最大化以循环经济模式减少对环境的污染 煤矸石做粗骨料配制混凝土具有节约水泥用量、降低建筑成本、保护环境、减轻劳动强度及改善工作性能的优点在公路工程的建设中十分有用
3、混凝土在生态工程中的应用煤矸石与煤伴生也就是说伴随着大量煤炭的生产随之而来的是煤矸石的生成 目前世界上许多国家都面临着严重的资源短缺问题 世界各国的初期经济增长方式粗放人们仅仅关注能源的开发和利用没有重视节能与能源再利用 现在人们已经意识到如果不能合理地处理煤矸石不仅会给人类带来巨大的环境灾难而且会对生态环境产生破坏作用 因此如何有效地进行矸石山治理已成为一个重要而紧迫的课题煤矸石具有良好的工程性能在国外各工程领域中得到广泛应用 我国煤矸石资源丰富但是由于开采条件差、利用价值低等原因造成大量堆积占用了许多土地和空间将煤矸石进行治理最佳方式是修复耕地不过这需要集中大量人力和物力、更需要政府扶持生
4、物复田技术已应用于美国和其他国家的煤矸石在我国由于煤炭资源丰富煤矿开采也是非常普遍但是煤炭生产过程产生大量固体废弃物 煤矸石造成严重污染并且占用土地资源 但英国等国家对条件较好的矿区煤矸石则采用复田造地 我国对煤矸石的综合利用起步较晚目前还没有形成规模 将煤矸石进行资源化再利用多用于建材化工原料、工业填料等适用范围更广其中又以水泥熟料生产过程产生的废渣最为广泛 而在我国起初对煤矸石仅仅是当作工业废弃料来处理没有及时处理从而大量积累 由于长期堆放造成土地资源浪费严重并且污染环境 从 世纪 年代开始响应政府号召进行了矸石山的全面改造 由于缺乏相应的法律法规保障及相关政策支持造成煤矸石的无序开发 随
5、着生态文明建设的要求和节能、环保的需要提出了绿色经济这样一个理念煤矸石资源化的研究已经起步建成煤矸石发电厂、水泥厂、砖厂开始将煤矿石用作建筑材料、化工原料等后来伴随着城市建设工程改造工程的不断深入并运用于市政工程及其他领域 目前我国对煤矸石综合利用方式主要是作为建材使用 对我国煤矸石的开发和利用上仍有较大的发展空间需要加强应用研究提升综合效益煤矸石作为固体废弃物导致空气与环境的污染 为了更好地实现对资源的有效保护需要加强煤矸石的综合利用工作 继而造成生态问题只有主动试验研究充分利用煤矸石性质才能变废为宝 对煤矿企业产生的矸石的性质分析入手结合当前煤矿矿区存在的环境问题探讨如何更好地处理煤矸石
6、在搞好煤矸石资源化利用工作中探索煤矸石生态工程应用途径 通过对煤矸石的性质分析提出煤矸石作水泥混合材及生产生态混凝土的技术措施 可以考虑以煤矸石为骨料制成生态混凝土既解决其本身污染、并对生态工程的建设起到促进作用 煤矸石陶粒制作轻型混凝土传统的水泥材料是由砂石、水泥、水按一定的配比制成为了确保某些特定的性质和功能还需要加入橡胶胶结料和外加剂 为了缓解环境危机生态压力和最大限度地节能降耗应根据煤炭的特性对煤炭进行综合回收 采用粉煤灰和陶瓷颗粒取代砂砾制备出质量轻、强度高、抗震性能好的混凝土 世纪 年代我国首次开展了以煤矸石为原料的轻质水泥基材料的研究并以此为基础通过特殊的工艺制备出了一种新型的轻
7、质水泥基材料 因其具有高强度、轻质、节约能源等特点越来越多地被用于环境友好型建筑物采用高陶粒配比的水泥砂浆 后其抗压强度和干重均能达 和 /以废渣为原料将其烧结为陶瓷颗粒、陶瓷砂砾并添加掺合材料等经过适当的工艺处理可以制备出大量的轻质水泥 结果表明在 的粉煤灰掺入率下其抗压性能达到最大通过试验得知粉煤灰早期的强度快速提高主要是因为粉煤灰具有高吸水性能用粉煤灰制备的粉煤灰颗粒粉煤灰早期的抗压性能与常规的粉煤灰相比存在很大差异干表观密度与压缩强度具有较好的相关性 将煤矸石与陶砂掺加在一起可提高其隔热能力同时使其热传导率下降从而使其更好地用于新的建筑物中 在实际应用过程中发现在制备该类混凝土过程中因
8、添加适量的水泥及外加剂而引起了一定的开裂从而引起了一些严重的耐久性能问题制约了该类混凝土的规模化应用 试验显示在水泥浆液中添加高吸水性的煤矸石可以在某种意义上延缓水泥浆液的干缩改善水泥浆液的体积稳定改善水泥浆液的耐久性能 在不同的温度下掺入不同的掺入量可以提高水泥的稳定性 在一定的时期内根据一定的时间和方式进行养护对其内部的水分也有一定的抑制对其体积变化也有一定的影响 因此本项目的实施对煤矸石陶瓷颗粒轻质混凝土的力学特性和工程实践具有一定的理论意义和实用价值 煤矸石为粗骨料做生态混凝土当煤矸石颗粒直径小于 时具有硬度高、结构均匀等特征可通过特殊工艺将其用作一种粗集料配制成生态水泥 相关试验显示
9、在水灰比为 、粗集料粒径低于 并且较为均匀骨胶比为 时 后混凝土强度可达到 透水系数为 /与常规水泥混合料比较采用该混合料所制得的绿色水泥具有更高的力学、透水性和耐磨性采用粉煤灰作为原料进行粉煤灰的烧成过程中将产生颗粒尺寸在 以下的粉煤灰 将这些残留物进行再循环不仅可以处理掉一些烧窑生产过程中的残留物而且可以将残留物再循环使用从而使残留物的综合利用率得到了进一步的提升 此外当用破碎机将煤矸石粉碎的时候必然会生成大量的粉尘如果没有被及时的清除在制成混凝土的时候粉尘就会缠绕在粗骨料的上面从而无法与水泥完全反应从而会对这种混凝土的透水性造成一定的影响因此通过多次的试验又增设了一项工艺就是在将煤矸石粉
10、碎后进行洗涤然后烘干然后制备出一种新的混凝土这种方法可以让煤矸石与水泥进行更多的接触不仅可以确保生态混凝土的强度而且可以利用煤矸石的吸水特性让其具备充足的透水性 在这个流程中在洗涤粉碎的煤矸石后所产生的水分和残留的煤矸石粉尘还可以用作烧制砖头从而逐步提升了对煤矸石的综合利用率 为了维护当地的生态我国采取了采石、淘沙等措施 在此基础上提出了一种以煤为主要原料的新型环保水泥 由于具有较强的排水能力在近年来由于天气异常和降雨异常等原因导致的地面沉降以及因环境异常和天气突变而导致的人员伤亡等方面具有较大的优势 因其具有孔隙度大的特点对噪音也有很好的吸收作用煤渣水泥作为一种新型的环保水泥已在徐州住宅区的
11、人行道、停车场和居民休闲娱乐场所的公共广场上得到了大量的使用 本文通过徐州一座城市公共体育中心的工程实例对该工程进行了实例分析 该广场的总混凝土为 万地面为 的生物混凝土(该混凝土厚度为 )以煤矸石为粗集料(颗粒直径 )这条路是由煤渣制成的(因为它的渗水性能更好吸收水分更多所以它的力学性能更好)煤矸石砖具有大的空隙内部的细密组织中的水自由流动为植被的成长创造了一个很好的环境 此外它还能吸收噪声被大量用于路面等 采用了煤炭生产的新型环保水泥既可增加经济价值又可产生较好的社会效应由于受到装备、技术等条件的制约目前我国煤炭资源利用的范围还不大目前常见于市政设施中 在我国例如西安大明宫和上海世博会等建
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