自燃煤矸石粉对蒸养混凝土力学性能和渗透性的影响

发布时间：2020-06-08 18:58

【摘要】：煤矸石是指煤矿在建井、开拓掘进、采煤和煤炭洗选过程中排出的含碳岩石及岩石,是煤矿建设、煤炭生产过程中所排出的固体废弃物的总称。我国存在着大量的煤矸石山,这些煤矸石的随意堆放会污染空气、水源、地质等,带来严重的环境问题,所以急需要一种合理化的方法来对煤矸石进行处理。而将煤矸石作为矿物掺合料用于水泥混凝土是一种有效途径。这样一是可以减少水泥的生产与使用带来的环境污染问题,二是可以将煤矸石变废为宝回收利用产生巨大的经济效益。同时,随着建筑工业化的发展,要求越来越多的混凝土构件实现工厂化预制生产,而预制构件最常用的养护方法就是蒸汽养护。对于在不同的蒸汽养护条件下掺煤矸石粉的混凝土性能发展如何还不清楚。本文配置了煤矸石掺量为0%、10%、20%、30%、40%的混凝土,设计三个水灰比0.31、0.36和0.43,并且在不同的养护制度下(常温养护、蒸汽养护),首先研究了掺煤矸石粉混凝土的抗压强度的发展规律,并且研究了抗压强度与超声声速之间的关系;其次,通过混凝土的抗氯离子渗透性、抗气体渗透性和表面吸水性能三个方面研究了掺煤矸石粉混凝土的渗透性能;最后,通过XRD、MIP和热分析等微观分析手段研究了掺煤矸石混凝土的微观结构。结果表明:随着煤矸石掺量的增加,常温养护混凝土的抗压强度不断降低;在28d和90d龄期时,掺10%煤矸石的混凝土对纯水泥混凝土抗压强度的超量分别为1.5%和1.2%;在蒸汽养护温度为60℃,养护18h之后,掺煤矸石混凝土的抗压强度达到了常温养护混凝土3d强度的87.6%,28d强度的63%,在龄期为90d时,达到了常温养护混凝土相同龄期的80%,而蒸汽养护温度为80℃时,这一数值则为90.4%、65%和76.1%;混凝土的强度随着超声声速的增大而提高,二者并不存在线性关系,而是呈现幂函数的关系。将自燃煤矸石粉加入混凝土中,会极大地提高混凝土的抗渗透性:电通量和气体渗透实验测试结果表明加入煤矸石混凝土的渗透性都比纯水泥混凝土渗透性低,当煤矸石掺量为20%时,混凝土的抗氯离子渗透性和表面吸水性能都达到最好,而当掺量为30%时,混凝土的抗气体渗透性能达到最佳;为了得到渗透性能更好的混凝土,当蒸汽养护温度为60℃和80℃的情况下,蒸养时间宜为24h。在微观结构方面,蒸汽养护方式对掺煤矸石混凝土的微观结构改善效果很明显,在蒸汽养护的方式下,XRD图谱中的Ca(OH)_2的峰明显降低,TG-DTA图谱中的400℃附近的Ca(OH)_2的失重峰明显减小,混凝土中的孔得到了细化,出现了很多无害孔,有害孔与多害孔大大减少。
【图文】：

煤矸石的粒径分布

煤矸石的XRD图谱
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

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本文编号：2703499