【摘要】：隨著煤炭開采量的日漸累積,伴隨著煤炭開采而產(chǎn)出的煤矸石不僅占用土地資源,還會造成環(huán)境污染等問題,煤矸石的回收利用成為一項(xiàng)具有研究意義的課題。將煤矸石作為骨料加入到混凝土中可以實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的社會和經(jīng)濟(jì)效益,本論文以非自燃煤矸石作為混凝土骨料,替代石子和沙子,對非自燃煤矸石混凝土的抗壓強(qiáng)度和耐久性進(jìn)行試驗(yàn)研究,為非自燃煤矸石混凝土的利用提供科學(xué)依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:通過試驗(yàn)研究了選取水膠比為0.4、0.45和0.5及粉煤灰替代率為0%、5%、10%、15%及20%下非自燃煤矸石混凝土在養(yǎng)護(hù)齡期3d、7d及28d的抗壓強(qiáng)度值及變化規(guī)律。通過試驗(yàn)結(jié)果可知:3d強(qiáng)度可以達(dá)到28d強(qiáng)度的75%~81%,7d強(qiáng)度可以達(dá)到28d的73%~99%。對于3d和7d的早期強(qiáng)度而言,粉煤灰替代率在0%~20%變化范圍內(nèi)抗壓強(qiáng)度隨粉煤灰的替代率先增大后減小,10%替代率的粉煤灰可以提高混凝土的早期強(qiáng)度。但在28d時(shí)粉煤灰對抗壓強(qiáng)度的影響已不顯著,W0.4F10組強(qiáng)度比W0.4F0組的高2%,比W0.4F20組的高7.8%。相同粉煤灰替代率的情況下,水膠比越大,28d抗壓強(qiáng)度越低。通過力學(xué)性能試驗(yàn)得出的最優(yōu)配合比為水膠比0.4,粉煤灰替代率10%,以此配合比為基準(zhǔn)配合比,取粉煤灰替代率為0%、10%和20%,水膠比為0.4、0.45和0.5,Na_2SO_4濃度變量取為0%、2.5%、5%和10%,通過單一凍融、單一硫酸鹽侵蝕和凍融硫酸鹽侵蝕耦合這三種環(huán)境下的耐久性試驗(yàn)研究,以質(zhì)量損失率、相對動彈性模量和抗壓強(qiáng)度損失率為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),綜合的反映了不同影響因素對非自燃煤矸石混凝土的耐久性能影響。其抗凍能力隨水膠比的增大而降低,抗壓強(qiáng)度損失率隨粉煤灰替代率的增加,呈先減小后增大的變化規(guī)律,當(dāng)粉煤灰替代率為10%時(shí),抗壓強(qiáng)度損失率最小。凍融循環(huán)對其破壞要比Na_2SO_4溶液侵蝕更加嚴(yán)重,耦合作用下?lián)p傷最嚴(yán)重,單一凍融的凍融次數(shù)在50~75次而耦合作用下只有25~50次。同時(shí)結(jié)合掃描電鏡結(jié)和能譜分析的微觀試驗(yàn),研究了不同環(huán)境下非自燃煤矸石混凝土的微觀情況。由試驗(yàn)結(jié)果可知:凍融侵蝕循環(huán)會使煤矸石骨料產(chǎn)生微觀裂縫,同時(shí)在Na_2SO_4侵蝕的作用下,混凝土內(nèi)部生成Na_2SO_4結(jié)晶和針狀鈣礬石結(jié)晶,這些膨脹性結(jié)晶體破壞了水泥膠體與煤矸石骨料之間的膠結(jié)作用。從能譜分析中可以看到單一硫酸鹽侵蝕和凍融硫酸鹽侵蝕耦合作用后,混凝土內(nèi)部存在大量的Na元素,Na_2SO_4對煤矸石混凝土的侵蝕較為明顯。運(yùn)用Origin軟件擬合函數(shù)建立了凍融循環(huán)作用下各評價(jià)指標(biāo)與循環(huán)次數(shù)、水膠比和粉煤灰替代率的二元曲面模型,并建立了凍融硫酸鹽侵蝕耦合作用下各評價(jià)指標(biāo)和影響因素之間的多元回歸模型。通過殘差圖評價(jià)了各擬合模型的回歸精度。根據(jù)回歸模型推導(dǎo)出非自燃煤矸石混凝土的耐久性壽命預(yù)測模型,為實(shí)際工程運(yùn)用提供參考。論文共有圖76幅,表35個,參考文獻(xiàn)91篇。
【圖文】：

on Gangue ConcreteIntroduction）石混凝土材料主要用于井下巷道支護(hù)與填充，其力學(xué)性而巷道支護(hù)與填充材料的抗壓強(qiáng)度是最常用于表征其力混凝土的宏觀力學(xué)性能用抗壓強(qiáng)度來表征。測試了各影響因素（水膠比和粉煤灰替代率）對非自燃d 和 28d）抗壓強(qiáng)度值的影響，以得到抗壓強(qiáng)度與齡期、非自燃煤矸石混凝土的抗壓強(qiáng)度預(yù)測提供有力依據(jù)。法與設(shè)計(jì)（Experiment Method and Design）材料用的非自燃煤矸石是取材自內(nèi)蒙古煤礦的新鮮煤矸石，

試檢測出非自燃煤矸石的主要化學(xué)成分如下表表 2-2 煤矸石的化學(xué)成分Table 2-2 The chemical composition of gangueAl2O3CnOm(碳氧化合物)Fe2O3K2O MgO 21.05 13.70 4.42 2.56 1.56 主要化學(xué)成分為 SiO2和 Al2O3，但由于非自燃煤過程，所以其中還含有少量的碳氧化合物 CnOm自燃煤矸石骨料是無級配的，，所謂無級配，是指不進(jìn)行進(jìn)一步的級配篩分而直接投入使用。雖然粒徑控制在 25mm 以下。由于非自燃煤矸石開采機(jī)破碎，故應(yīng)先用大型機(jī)械或人工將大體積煤矸，然后用破碎機(jī)破碎。國礦業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室的小型顎式破碎機(jī)，如圖
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU528

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2633198