[摘要] 1绪 论1 1问题的提出与研究意义煤矸石是伴随着采煤而生的、不可
1绪 论
1.1问题的提出与研究意义
煤矸石是伴随着采煤而生的、不可避免的一种工业废料，煤矸石内部含有一定的煤炭，但其含碳量要较低，比煤坚硬，呈黑灰色的一种岩石。由于采煤业的发展，由此也带来了煤矸石产量的迅速增长。目前，我国现在存放着大量的煤矸石废料，据不完全统计，全国煤矸石年产量6亿吨，累计堆放量70多亿吨，约占中国工业固体废物排放总量的40%，如图1所示。如此的惊人数据是难以想象的，它给我们无论是生活还是生态都带来了不可估量的影响。具统计，我国目前有两千六百多座大闺蜜的煤矸石山[2]，其中大多数都是裸露在自然界中，而且这些裸露的煤矸石山大多结构疏松，周边也没有什么安全措施，极易引发地质灾害。目前煤矸石山引发的地质灾害多为泥石流、滑坡、将塌等。近年来，由于煤矸石山引发的地质灾害不在少数，1994年，山东省庄市一煤矿煤矸石山发生爆炸跨塌，造成17人死亡；2004年，安徽省淮南市一煤矿的煤矸石山发生塌方事故，造成9人死亡。同年，河南省平顶山市一煤矿的煤矸石山自燃爆炸，造成8人死亡。由于煤矸石山造成的事故很多，所以说加强对煤矸石山的安全管制，武林是对我们人身安全还是生态环境都极为重要。就如前面所诉，目前我国的煤矸石储存量已达七十多亿吨，占我国工业废料的百分之四十，笔者也查阅了相关文献，有记载我国大规模的煤矸石山居然有两千六百多座如此一个庞大的数据，我们不禁会想，先不论它的安全隐患，这么多的废料放哪，得占多少地方。另外，有很多矿区对煤矸石随意堆放，没有按照分次覆土堆积法科学合理的处理煤矸石，导致有的煤矸石侵占了大量农田，给农业都带来的影响，如图3所示。
…….
1.2国内外煤矸石研究的现状
其实早在上个世纪六十年代，国内外就有人开始着手研究对煤矸石的综合利用，只不过当时人们对煤矸石的危害认识不足，在环保方面一是也比较薄弱，忽略了煤矸石对环境的污染以及对人类自身身体健康状态的危害。从20世纪80年代起，人们的环保一是也逐渐增强，人们也幵始着手对煤矸石对环境危害的研究，在煤矸石堆放无害化技术方面也取得了一定的进展。把煤炭从煤矸石中分离出来，是地煤矸石资源回收再利用的一个很好途径。目前，从煤矸石中回收煤炭主要有水力旋流器分选发和重力介质分选法。水力旋流器分选法，主要针对含碳量高的煤矸石，其特点是方便灵活。重力介质分选法是根据福利原理，根据福利的不同来分选回收煤炭。这种方法能分选密度较差的矿物，其特点是费用小、分选粒度范围大、效率髙、处理能力强。直接燃用的煤矸石需要含炭量髙的煤矸石，这一类煤矸石含碳量一般大于20%,其热值一般也在在6270-12550 kJ/kg之间。自从90年代以来，科学技术日益发展，利用煤矸石发电的技术也越来越成熟，已经成为合理利用煤矸石资源的一种重要方式。
……………
2原材料选择、试验方法介绍及基本性能试验研究
2.1煤矸石集料混凝土的原材料
表面处理的煤矸石集料混凝土原材料主要有水泥、水、砂子、石子、煤矸石。本论文主要研究以煤矸石工业废料作为粗骨料制备的混凝土的性质、规律以及其耐久性。本次试验中水泥、水、砂子、石子为常规试验的选择材料，对煤矸石集料混凝土研究的选择显得尤为重要。经过笔者在淮南矿区走访调查发现，淮南矿区的煤矸石储量较大，随着储藏量的逐年增多，已经给当地的环境生态带来一定程度的伤害，这也是笔者选择此课题的初衷。然而，经过研究发现，由于各个矿区生产的煤矸石的含碳量、发热量及自燃程度各有不同，因此必将影响到煤矸石集料混凝土的强度及其耐久性。所以要确定煤矸石集料混凝土。是否适合于配制钢筋混凝土。并且还得保证其结构的适用性、安全性以及耐久性，所以必须针对煤矸石有关技术规定进行专项的检验。煤矸石的化学成分是指煤矸石通过一定的方式锻烧所生成的细渣的化学成分，这个化学过程一般是由无机化合物转化成为氧化物。不同种类的煤矸石的化学成分自然也不相同，矸石的化学组成决定了矸石的特性和用途。表5为淮南矿区煤矸石主要化学成分组成。
………
2.2试验方法介绍及基本性能试验研究
本试验制作试件尺寸为非标准尺寸100/wwxl00mwxl00mm，下图8是本试验制作的部分试块。本次实验，笔者釆用的是YH-40B标准湿养护箱，养护条件为(20±2)°C，湿度需大于95%,试块在养护相中摆放的距离也是有要求的，距离要求约为15-20mm，分别在养护箱中养护7d以及28d后测定抗压强度和其他性能指标。下图9是YH-40B标准湿养护箱：本次测试不同等级的表面处理的煤轩石集料混凝土的强度实验笔者设计是每组试验基准组的试块为六块，其中三块测量其龄期为7d抗压强度，另外三块是测量其龄期为28d抗压强度，强度应精确至0.lMPa。在每个基准组三个试块的抗压强度都测出后，须将最高强度和最低强度与中等强度相比较，如果最高强度和最低强度均未超过中等强度的15%，则应该取三个试块的算术平均值作为该组试块的抗压强度；如果最高强度或最低强度中有一个与中等强度的差值大于中等强度的15%，那么就取中等强度作为该组试块的抗压强度值；如果最高强度和最低强度均超过了中等强度的15%，则该组试验放弃，须重新实验一遍。
………
3表面处理的煤矸石集料混凝土的强度理论.........27
3.1影响煤矸石集料混凝土强度的因素........27
3.2集料基体协调性性........30
3.3 小结........33
4表面处理煤矸石混凝土的强度实验及分析........ 35
4.1煤矸石表面的预处理 ........35
4.1.1煤矸石表面预处理的方法........ 38
4.1.2表面处理的煤矸石的制备........ 39
4.2实验材料及设备........ 42
4.3煤矸石集料混凝土的强度实验........44
4.4混凝土不同龄期的强度实验........ 45
4.5 本章小结........ 47
5煤矸石集料混凝土的耐久性分析........ 48
5.1煤矸石集料混凝土的耐久性概述........48
5.2煤矸石集料混凝土耐久性研究的主要内容........50
5.3煤矸石集料混凝土的膨胀的试验........ 52
5.4煤矸石集料混凝土的锈蚀性能的试验........ 55
5.5本章小结........ 57
5煤矸石集料混凝土的耐久性分析
5.1煤矸石集料馄凝土的耐久性概述
混凝土耐久性是指混凝土结构在各种因素（使用环境、材料自身因素、自然环境）的长期作用下，在设计使用基准期内，不需要花费大量人力、物力进行结构维修加固而能保持其使用功能、安全要求、外观要求的能力。正是因为笔者考虑到煤矸石化学成分复杂，会影响煤矸石骨料混凝土的耐久性，于是用水泥装包裹的煤矸石代替石子做普通混凝土的粗骨料，对其进行了试验研究，发现其强度基本满足中低强度混凝土的强度要求，接下来研究水泥装包裹的煤矸石骨料混凝土的耐久性。如果煤矸石骨料混凝土被投入到实际工程当中，其耐久性则显得至关重要。根据耐久性研究对象及作用机理来划分，耐久性研究主要有以下几个部分：抗渗性指的是混凝土抵抗压力水或者是油渗透的能力。抗渗性对混凝土的抗冻性和抗侵烛性有着重要的影响。由第四章叙述可知，煤轩石集料混凝土自身内存在很多孔隙，密实度要比通等级的普通混凝土低，这样水就很容易进入煤矸石集料混凝土的内部结构，而水中又大多含有其他离子，如氯离子等，从而使得结构体积发生膨胀、钢筋锈烛等一系列问题，从而造成结构的破坏。
………
结论
本次实验笔者主要研究了淮南矿区煤矸石经过表面处理后做混凝土骨料的研究。前三章主要介绍了本可以的意义、国内外的研究现状、实验所使用原材料的性质、技术指标以及实验所涉及的理论基础；第四章设计了用水泥砂浆包裹煤矸石做为骨料来配置不同等级的混凝土，养护后测试其抗压强度值，以及此混凝土强度与龄期的关系；第五章主要大致介绍了研究混凝土耐久性的一些性能指标，由于时间的限制，主要研究了煤矸石混凝土膨胀性和钢筋锈蚀的性能。具体试验结论如下：
1.非自燃煤矸石骨料混凝土的破坏机理与普通石子混凝土不同。对于C15及以下的非自燃煤矸石混凝土，水灰比较大，水泥砂浆对煤矸石骨料包裹不充分，其强度也较低；在C20到C30的煤矸石集料混凝土随着设计等级的提高，其实际强度也在增高；在C35及以上的煤矸石集料混凝土随着设计等级的提高，其实际强度增加并不明显，因为C35以上的非自燃煤矸石混凝土由于其是“强”包“弱”模型，单方面提髙水泥砂浆强度对整体混凝土强度的提高几乎作用不大。
2.在实际工程中可按普通混凝土的配合比设计C20、C25、C30三种等级的煤研石骨料混凝土，但其强度指标需要降低一级来取用。
3.煤矸石混凝土的强度不会因为随着龄期的增长而发生降低，其长期强度与普通混凝土基本一致。
4.由于煤矸石集料的膨胀性小于标准规值，为非活性集料。
5.三个月的煤矸石集料混凝土钢筋的锈蚀性能符合要求，到由于时间限制，其长期的钢筋锈蚀性能还有待验证。
............
参考文献（略）
