自燃煤矸石粗集料特性对砂轻混凝土性能影响试验研究

摘要

由于资源的匮乏,许多学者对再生集料配制的混凝土展开了研究,其中包括自燃煤矸石集料配制的混凝土。结果表明自燃煤矸石集料完全可以配制出强度等级小于 C40 的混凝土,但是混凝土拌合物的工作性较差,因此应用范围受到了限制。本文用自燃煤矸石全部取代天然粗集料,配制自燃煤矸石砂轻混凝土,并实现预拌混凝土大流动性的目标。课题以阜新高德矿自燃煤矸石为原料,采用正交试验设计方法,选择能代表自燃煤矸石粗集料材质特性的质量吸水率、颗粒级配范围和粗集料体积含量三个影响因素,考察其对自燃煤矸石砂轻混凝土拌合物的工作性、硬化强度及耐久性的影响。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。主要成果如下：
　　(1) 压汞试验显示,阜新高德矿自燃煤矸石的孔隙率明显高于天然碎石,且大多数是毛细孔隙。自燃煤矸石粗集料质量吸水率在 12%左右,明显高于天然碎石。颗粒级配中粒径较小的粗集料越多,吸水率越高,配制的混凝土强度越低；为避免自燃煤矸石吸收拌合用水,降低拌合物流动性,采取提前掺入附加用水量的方法。当附加用水量为粗集料质量吸水率的 78%时,拌合物获得了最佳的工作性状态。但附加水最终导致了混凝土水灰比变大,自燃煤矸石砂轻混凝土较基准混凝土的强度低。附加水也使混凝土内部形成大量的毛细通道,导致混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性能变差。
　　(2) 附加用水量对自燃煤矸石砂轻混凝土拌合物工作性影响最大,其次是砂率及煤矸石的颗粒级配；附加用水量对自燃煤矸石砂轻混凝土前期强度的影响最为显著,其次是砂率。影响自燃煤矸石砂轻混凝土后期强度的主要因素为砂率,其次是附加用水量；级配对自燃煤矸石砂轻混凝土拌合物工作性、抗压和劈拉强度影响较小,但粗集料中粒径较大的含量过多,会导致拌合物出现泌水和离析现象。
　　(3) 当砂率为 0.44 ,自燃煤矸石粗集料颗粒级配范围为(5mm~10mm)：(10mm~15mm)：(15mm~20mm)=7：47：46,粗集料附加用水量为 24h饱和吸水率的78%时,可以配制出 C20(强度等级)、F50(抗冻等级)、Ⅴ级(氯离子渗透等级)的大流动性(H≥200mm)自燃煤矸石砂轻混凝土。

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1 绪论

1.1 粗集料特性对混凝土性能的影响

1.2 研究内容与技术路线

2 试验材料及试验设计

2.1 粗集料的制备与基本物理性质

2.2 细集料

2.3 胶凝材料

2.4 外加剂

2.5 拌合水

2.6 试验

3 自燃煤矸石砂轻混凝土工作性试验

3.1 试验设备及试验方法

3.2 拌合物工作性结果与分析

4 自燃煤矸石砂轻混凝土强度试验

4.1 影响混凝土强度的因素

4.2 试验结果

4.3 结果分析

4.4 结论

5 自燃煤矸石砂轻混凝土耐久性试验

5.1 冻融破坏

5.2 氯离子渗透

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

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