煤矸石制混凝土的抗性及可行性分析

闫晶

摘 要：本文着重从干燥收缩性能和抗冻性能进行了分析。通过将以煤矸石为骨料的混凝土与以普通岩石为骨料的混凝土进行对比试验，结果表明：煤矸石做为骨料的混凝土通过分析能够满足一般性承重结构的使用，其干燥收缩率以及耐久性都能够满足相关行业用料标准，为在工程方面应用煤矸石做为骨料的混凝土合理利用提供了参考价值。

关键词：煤矸石；混凝土；干燥收缩性；质量减少率；抗冻性能

一、试验材料制备

试验用水泥为普通硅酸盐水泥，用水为普通自来水，选用减水率为20%的高性能AE减水剂，采用天然的石灰岩以及砂石作为普通集料，通过对煤矿采集来的煤矸石进行筛选后以粒径5mm为分界点，粗骨料选用粒径大于5mm的，细骨料选用粒径小于5mm的。

按照实验室确定的级配与配比用于实验的两种骨料的混凝土试件，分别在45%和60%的两种水灰比下配置各12组试件，12组试件中6组是煤矸石骨料混凝土试件，另6组是普通碎石骨料混凝土试件，试件的尺寸取为。制作好的试件在标准的条件下进行为期4周的养护后以备试验使用。

二、试验结果及分析

（一）干燥收缩性能试验。分别将两种骨料试件在干缩箱内以20摄氏度以及60%的相对湿度保持180d，以此来研究干燥收缩长度变化。由以上测得的数据能够绘制出干燥收缩长度变化率随龄期的变化关系，将这种关系在图1中示出。如图2所示的是质量减少率与龄期之间的关系[1]。

表1 不同情况下的干燥收缩率与质量减少率

通过比较同一种水灰比下的干燥收缩率以及质量减少率发现，煤矸石骨料混凝土的都比普通碎石混凝土大，这是由于煤矸石在混凝土中的吸水率较大，随着时间的推移，煤矸石混凝土中的水分蒸发较大，这也就造成较大的干燥收缩率和质量损失。而水灰比增大，两种骨料的混凝土干燥收缩率和质量减少率都增大。由于水灰比的增大使得，水泥用量减少，由于水化反应后的多余水分会在时间的推移过程中逐渐的蒸发，这就造成较大的干燥收缩率和质量减少率。

（二）抗冻性能试验。不同骨料混凝土试件经300次冻融循环后的情况如图3所示。

（a） MH45% （b）SH45% （c）MH60% （d）SH60%

图3不同骨料混凝土试件经300次冻融循环后的情况

通过对图进行分析，可以看出两种骨料在45%和65%的水灰比下的耐久性指数及质量变化率如表2所示。都达到了冻融循环耐久性指数大于60%、质量损失率小于5%的要求。通过对比发现，在水灰比相同的情况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，造成这种状况的原因是由于煤矸石骨料的吸水性高，使得在经过300次冻融循环后孔隙水产生的冻胀应力比碎石骨料中孔隙水产生的冻胀应力大，使得煤矸石骨料的混凝土表面破坏的较为严重，耐久性能下降[2]。

表2不同骨料混凝土试件经300次冻融循环后的耐久性指数及质量变化率

结论：（1）通过比较同一种水灰比下的干燥收缩率以及质量减少率发现，煤矸石骨料混凝土的都比普通碎石混凝土大，这是由于煤矸石在混凝土中的吸水率较大，随着时间的推移，煤矸石混凝土中的水分蒸发较大，这也就造成较大的干燥收缩率和质量损失。而水灰比增大，两种骨料的混凝土干燥收缩率和质量减少率都增大。由于水灰比的增大使得，水泥用量减少，由于水化反应后的多余水分会在时间的推移过程中逐渐的蒸发，这就造成较大的干燥收缩率和质量减少率。（2）通过对比发现，在水灰比相同的情况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，造成这种状况的原因是由于煤矸石骨料的吸水性高，使得在经过300次冻融循环后孔隙水产生的冻胀应力比碎石骨料中孔隙水产生的冻胀应力大，煤矸石骨料的混凝土表面破坏的较为严重，耐久性能下降。（3）煤矸石做为骨料的混凝土通过以上分析能够满足一般性承重结构的使用，其干燥收缩率以及耐久性都能够满足相关行业用料标准，为在建筑工程方面应用煤矸石做为骨料的混凝土合理利用提供了参考价值，不过由于煤矸石骨料吸水率较高，所以为了安全起见添加高性能减水剂，以改善其干燥收缩性能和抗冻性能。

参考文献：

[1] 冯朝朝， 韩志婷， 张志义， 等. 煤矿固体废物—煤矸石的资源化利用[J]. 煤炭技术， 2010， 29（8）： 5-7.

[2] 袁晓露， 李北星， 崔巩， 等. 粉煤灰混凝土的抗冻性能及机理分析[J]. 混凝土， 2009 （12）： 43-44.