大流动性自燃煤矸石全轻混凝土试验研究

摘要

近年来人们对环境的保护意识日益加强,各种工业废渣的综合利用问题也越来越引起重视,针对大宗固体废弃物的资源化利用已成为 21 世纪建材领域研究的重点。煤矸石是在煤炭开采及加工过程中排放的废弃物,是排放量最大的工业废渣,若能实现其在水泥和混凝土中的资源化利用,意义重大。本论文是国家自然科学基金煤炭联合项目《煤矸石在水泥和混凝土资源化利用中关键科学问题研究》(U1261122)的子项目,所有研究成果都是在该基金的资助下完成并取得的。
　　本文首先研究了自燃煤矸石集料的制备及主要技术性能；其次,依据最大密度曲线理论确定煤矸石集料的颗粒级配范围,选取n值分别为0.44、0.47、0.50、0.53、0.56、0.59、0.62、0.65 和 0.68,建立适合自燃煤矸石集料混凝土的理想级配曲线公式；再次,通过正交试验设计,研究粉煤灰取代率、减水剂减水率、最大密度曲线n值3个配合比参数对自燃煤矸石全轻混凝土拌合物工作性及硬化强度的影响及规律,并探讨了其部分试件的抗氯离子渗透性规律；最后,通过对比试验研究减水剂品种对自燃煤矸石全轻混凝土拌合物坍落度经时损失的影响,通过分别单掺羧甲基纤维素、引气剂和粉煤灰等措施,实现大流动性自燃煤矸石全轻混凝土的配制目标。
　　研究结果表明：自燃煤矸石集料的吸水率和孔隙率较大,24h吸水率大于11%,总孔隙率约为 27%,是天然石材的 10 倍,孔结构分布特征与天然石材也差别较大；在满足配合比设计基本要求的基础上,自燃煤矸石全轻混凝土集料级配理想曲线公式指数为n=0.63；正交试验的极差、方差和回归分析表明,在满足预拌混凝土大流动性的目标(H>160mm)前提下,粉煤灰取代率对拌合物工作性及硬化强度影响最显著,其次是减水率和最大密度曲线n值。最优配合比组合为A1B2C3,即粉煤灰取代率15%、减水率14%、最大密度曲线n 值 0.62。氯离子渗透试验结果显示,大流动性自燃煤矸石全轻混凝土的抗氯离子渗透性能不如普通混凝土；对比试验表明,聚羧酸系较萘系减水剂对自燃煤矸石全轻混凝土具有更好的适应性,复合使用聚羧酸系减水剂与引气剂,能有效地控制自燃煤矸石全轻混凝土拌合物坍落度经时损失。
　　通过对自燃煤矸石全轻混凝土的试验研究,只要采取一定的技术手段,自燃煤矸石完全可以全部取代天然砂、石配制大流动性混凝土。煤矸石作混凝土集料是利用煤矸石较为合理的途径,较其他利用煤矸石的方法更为充分、彻底,而且经济、环保和社会效益也十分显著。自燃煤矸石全轻混凝土制备及性能研究为自燃煤矸石全轻混凝土在土木工程中的应用提供了理论依据和技术支持。

目录

封面

关于论文使用授权的说明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 问题的提出与研究意义

1.2 煤矸石在建筑材料领域应用现状

1.3 主要研究内容及方法

1.4 本文技术路线图

2 试验原材料、设备与试验方法

2.1 原材料

2.2 试验仪器设备

2.3 试验方法

2.4 配合比设计方法

3 集料级配对自燃煤矸石全轻混凝土性能影响的试验研究

3.1 引言

3.2 最大密度曲线理论

3.3 自燃煤矸石集料颗粒级配

3.4 混凝土配合比设计

3.5 试件的成型、养护与测试

3.6 试验结果与分析

3.7 本章小节

4 基于正交设计的大流动性自燃煤矸石全轻混凝土试验研究

4.1 引言

4.2 正交试验混凝土配合比设计

4.3 试验结果与分析

4.4 本章小节

5 自燃煤矸石全轻混凝土拌合物坍落度经时损失试验研究

5.1 引言

5.2 混凝土配合比设计

5.3 坍落度损失机理

5.4 试验结果与分析

5.5 本章小节

结论

参考文献

作 者 简 历

学位论文原创性声明

学位论文数据集