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1、文章編號：1009—9441(2013)01—0011—03煤矸石透水混凝土的試驗研究①口口曹露春，張志軍(徐州工程學院，江蘇徐州221008)摘要：研究了用煤矸石骨料代替天然骨料配制的透水混凝土的性能，采用正交試驗方法分析了主要原材料和配比對煤矸石透水混凝土抗壓強度與透水系數(shù)的影響，得出了影響強度和透水系數(shù)的主要因素是煤矸石骨料的粒徑。關鍵詞：煤矸石；透水混凝土；骨料粒徑中圖分類號：TU528．2文獻標識碼：A引言煤矸石是一種在煤形成過程中與煤伴生、共生的堅硬巖石，是在煤炭開采和洗選加工過程中被分離出來的固體廢棄物，包括巖巷及煤巷掘進中排出的矸石。我國是以煤炭為
2、主要能源的國家，隨著煤炭的開采，煤矸石的排放量和積存量也十分驚人，既污染了環(huán)境，又占用了大量土地。國內(nèi)外在煤矸石治理和綜合利用方面進行了大量的研究工作，涉及到熱活化條件與煤矸石活性的關系、熱活化過程中煤矸石的相變過程、煤矸石對水泥體系物理力學性能的影響等方面，這為煤矸石活化理論及其工程應用起到了積極的作用，但目前對不經(jīng)磨碎或煅燒直接利用煤矸石的系統(tǒng)研究較少見報道。在煤矸石燒結磚生產(chǎn)過程中，需要預先對煤矸石進行多級破碎¨J。在破碎過程中，總有一部分礦物相主要為白云石的煤矸石，由于結構比較均勻，致密度高，質(zhì)地堅硬，當破碎到5mm以下時，對設備的損耗和能源消耗很大，而這
3、個粒徑范圍的材料恰恰是制備透水混凝土的良好骨料。在煤矸石破碎過程中，會產(chǎn)生一些微細粉末包裹在破碎后的碎塊上，這種微細粉末組成比較復雜，主要包括碳粉、砂灰、粉塵以及其他雜物，在混凝土凝固過程中影響水泥與骨料的結合。同時，由于這些粉塵以細骨料的形式進入透水混凝土，嚴重影響透水混凝土的透水性能口J。因此，需要對破碎后的煤矸石進行水洗處理。水洗處理后的廢水經(jīng)沉淀、澄清，渣泥可作為燒①基金項目：徐州市科技計劃項目(XFllC058)結磚的良好原料，水可循環(huán)使用或用于拌和燒結磚原料。本試驗嘗試采用水洗后的煤矸石替代天然骨料制備透水混凝土，通過研究不同配料方案下透水混凝土的性能
4、來驗證其可行性，并分析不同因素對煤矸石透水混凝土性能的影響，以期為實際生產(chǎn)提供依據(jù)。1原材料及試驗方法1．1原材料(1)煤矸石：取自徐州某新型建材有限公司年產(chǎn)6000萬標塊煤矸石燒結磚生產(chǎn)線破碎工序，粒徑為2～15mm。(2)水泥：中聯(lián)巨龍淮海水泥股份有限公司生產(chǎn)的P·042．5R水泥。(3)外加劑：青島某公司生產(chǎn)的HSC聚羧酸高性能減水劑，其作用是在保持一定稠度或干濕度的前提下，提高骨料顆粒間的粘結強度，進而提高透水混凝土的整體力學性能。(4)水：采用城市自來水。1．2試驗方案影響透水混凝土性能的因素主要有：水灰比、煤矸石的粒徑、骨膠比(骨料與膠凝材料之比)。本
5、試驗采用正交試驗方法來分析這些因素對煤矸石透水混凝土抗壓強度與透水系數(shù)影響的顯著性，以期找到制備煤矸石透水混凝土的最佳方案。目前，透水混凝土的最佳水灰比(W／C)通常介于0．25～0．45之間，本試驗擬選用0．30、0．35和0．40等3個水平。為了保證透水混凝土的強度及透水性，粗骨料通常采用單粒徑骨料。骨料的粒徑越小，顆粒間的接觸點越多，配制的透水混凝土強度越高，但由于比建材技術與應用1／2013表面積較大，所需水泥漿的數(shù)量增多，骨料間的連通孔極易被填充密實，所以透水性能會降低。綜合考慮強度和透水性，骨料選用粒級為2．5—5am、5～10mm和10～15mm等3
6、個水平。骨膠比(G／C)的大小影響骨料顆粒表面包裹的水泥漿薄厚程度和孔隙率的高低，即影響透水性混凝土的強度和透水性。當水泥用量一定時，增大骨膠比，骨料顆粒表面水泥漿厚度減小，孔隙率增加，透水性提高，但強度降低；反之，透水性降低，但強度提高?？紤]較小粒徑骨料的表面積較大，為保持水泥漿體的合理厚度，小粒徑骨料的骨膠比要適當小一些。本試驗骨膠比選用4．0、4．5和5．0等3個水平‘3
7、。正交試驗因素水平表見表1。表1正交試驗因素水平表＼＼因素水灰比W／C骨料粒徑／mm骨膠比G／C承乎＼水平11(0．30)1(2．5～5)1(4．0)水平22(O．35)2(5～10)2(
8、4．5)水平33(0．40)3(10～15)3(5．0)1．3試件制備與測定方法本試驗采用的試件尺寸為：100mmx100mmx100mm。試件的制作采用靜壓成型工藝，成型壓力為3MPa。將攪拌好的混合料放入試模，一次加壓成型。工藝流程為：水泥、骨料攪拌_加水混合一攪拌_裝模斗靜壓成型。成型后帶模在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護24h，拆模，7d內(nèi)淋水潮濕養(yǎng)護，自然干燥28d后測試試件性能。試驗所用透水系數(shù)儀是根據(jù)JC／T945--2005《透水磚》中混凝土透水方法測定原理設計的，參閱相關文獻[4]，確定測定方法為：將預先浸水飽和并四周蠟封的試件置入測試儀中，然后用橡皮泥密封
9、透水儀內(nèi)壁
