煤矸石制混凝土的抗性及可行性分析

閆晶

摘 要：本文著重從干燥收縮性能和抗凍性能進行了分析。通過將以煤矸石為骨料的混凝土與以普通巖石為骨料的混凝土進行對比試驗，結果表明：煤矸石做為骨料的混凝土通過分析能夠滿足一般性承重結構的使用，其干燥收縮率以及耐久性都能夠滿足相關行業(yè)用料標準，為在工程方面應用煤矸石做為骨料的混凝土合理利用提供了參考價值。

關鍵詞：煤矸石；混凝土；干燥收縮性；質量減少率；抗凍性能

一、試驗材料制備

試驗用水泥為普通硅酸鹽水泥，用水為普通自來水，選用減水率為20%的高性能AE減水劑，采用天然的石灰?guī)r以及砂石作為普通集料，通過對煤礦采集來的煤矸石進行篩選后以粒徑5mm為分界點，粗骨料選用粒徑大于5mm的，細骨料選用粒徑小于5mm的。

按照實驗室確定的級配與配比用于實驗的兩種骨料的混凝土試件，分別在45%和60%的兩種水灰比下配置各12組試件，12組試件中6組是煤矸石骨料混凝土試件，另6組是普通碎石骨料混凝土試件，試件的尺寸取為。制作好的試件在標準的條件下進行為期4周的養(yǎng)護后以備試驗使用。

二、試驗結果及分析

（一）干燥收縮性能試驗。分別將兩種骨料試件在干縮箱內以20攝氏度以及60%的相對濕度保持180d，以此來研究干燥收縮長度變化。由以上測得的數據能夠繪制出干燥收縮長度變化率隨齡期的變化關系，將這種關系在圖1中示出。如圖2所示的是質量減少率與齡期之間的關系[1]。

表1 不同情況下的干燥收縮率與質量減少率

通過比較同一種水灰比下的干燥收縮率以及質量減少率發(fā)現(xiàn)，煤矸石骨料混凝土的都比普通碎石混凝土大，這是由于煤矸石在混凝土中的吸水率較大，隨著時間的推移，煤矸石混凝土中的水分蒸發(fā)較大，這也就造成較大的干燥收縮率和質量損失。而水灰比增大，兩種骨料的混凝土干燥收縮率和質量減少率都增大。由于水灰比的增大使得，水泥用量減少，由于水化反應后的多余水分會在時間的推移過程中逐漸的蒸發(fā)，這就造成較大的干燥收縮率和質量減少率。

（二）抗凍性能試驗。不同骨料混凝土試件經300次凍融循環(huán)后的情況如圖3所示。

（a） MH45% （b）SH45% （c）MH60% （d）SH60%

圖3不同骨料混凝土試件經300次凍融循環(huán)后的情況

通過對圖進行分析，可以看出兩種骨料在45%和65%的水灰比下的耐久性指數及質量變化率如表2所示。都達到了凍融循環(huán)耐久性指數大于60%、質量損失率小于5%的要求。通過對比發(fā)現(xiàn)，在水灰比相同的情況下煤矸石混凝土的耐久性能比之普通碎石混凝土的耐久性低，造成這種狀況的原因是由于煤矸石骨料的吸水性高，使得在經過300次凍融循環(huán)后孔隙水產生的凍脹應力比碎石骨料中孔隙水產生的凍脹應力大，使得煤矸石骨料的混凝土表面破壞的較為嚴重，耐久性能下降[2]。

表2不同骨料混凝土試件經300次凍融循環(huán)后的耐久性指數及質量變化率

結論：（1）通過比較同一種水灰比下的干燥收縮率以及質量減少率發(fā)現(xiàn)，煤矸石骨料混凝土的都比普通碎石混凝土大，這是由于煤矸石在混凝土中的吸水率較大，隨著時間的推移，煤矸石混凝土中的水分蒸發(fā)較大，這也就造成較大的干燥收縮率和質量損失。而水灰比增大，兩種骨料的混凝土干燥收縮率和質量減少率都增大。由于水灰比的增大使得，水泥用量減少，由于水化反應后的多余水分會在時間的推移過程中逐漸的蒸發(fā)，這就造成較大的干燥收縮率和質量減少率。（2）通過對比發(fā)現(xiàn)，在水灰比相同的情況下煤矸石混凝土的耐久性能比之普通碎石混凝土的耐久性低，造成這種狀況的原因是由于煤矸石骨料的吸水性高，使得在經過300次凍融循環(huán)后孔隙水產生的凍脹應力比碎石骨料中孔隙水產生的凍脹應力大，煤矸石骨料的混凝土表面破壞的較為嚴重，耐久性能下降。（3）煤矸石做為骨料的混凝土通過以上分析能夠滿足一般性承重結構的使用，其干燥收縮率以及耐久性都能夠滿足相關行業(yè)用料標準，為在建筑工程方面應用煤矸石做為骨料的混凝土合理利用提供了參考價值，不過由于煤矸石骨料吸水率較高，所以為了安全起見添加高性能減水劑，以改善其干燥收縮性能和抗凍性能。

參考文獻：

[1] 馮朝朝， 韓志婷， 張志義， 等. 煤礦固體廢物—煤矸石的資源化利用[J]. 煤炭技術， 2010， 29（8）： 5-7.

[2] 袁曉露， 李北星， 崔鞏， 等. 粉煤灰混凝土的抗凍性能及機理分析[J]. 混凝土， 2009 （12）： 43-44.