煤矸石制備生態(tài)混凝土的相關(guān)研究完成

1、對于使用煤矸石生產(chǎn)生態(tài)水泥的相關(guān)研究制作人：自己寫吧 煤矸石是煤礦開采中產(chǎn)出的主要廢料煤矸石是煤礦開采中產(chǎn)出的主要廢料, , 煤矸石既占用大量土地煤矸石既占用大量土地, , 又嚴(yán)重污染環(huán)境。開發(fā)利用煤矸石具有環(huán)保和經(jīng)濟(jì)兩重意義，不但適又嚴(yán)重污染環(huán)境。開發(fā)利用煤矸石具有環(huán)保和經(jīng)濟(jì)兩重意義，不但適應(yīng)了緩解目前環(huán)境污染的問題，而且能在一定程度上滿足建筑業(yè)對于應(yīng)了緩解目前環(huán)境污染的問題，而且能在一定程度上滿足建筑業(yè)對于材料的需求?；诿喉肥拇罅繎?yīng)用，我們需要進(jìn)一步對煤矸石制備材料的需求?；诿喉肥拇罅繎?yīng)用，我們需要進(jìn)一步對煤矸石制備的生態(tài)混凝土加以研究。的生態(tài)混凝土加以研究。土木 煤矸石 生態(tài)混凝

2、土 邊坡防護(hù)關(guān)鍵字：（1）材料及環(huán)境現(xiàn)狀（2）選擇煤矸石為原料（3）煤矸石為原料制備的生態(tài)混凝土的應(yīng)用一、煤矸石的成分及其造成的環(huán)境危害二、制備煤矸石生態(tài)混凝土的相關(guān)難題三、對于研究中存在的幾個(gè)關(guān)鍵問題四、相關(guān)問題的解決方案 混凝土作為建筑材料而言，因有著材料供應(yīng)的容易性，成形的自由性，耐久性及耐火性等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施及各種建筑物中，對社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治及文化的發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)。一般而言，混凝土是由碎石（粗骨料）、砂（細(xì)骨料）、水泥、水（加或不加外加劑和摻合料）制備而成，其中碎石粗骨料約占混凝土質(zhì)量的50%以上。從上世紀(jì)80年代開始，我國的混凝土消費(fèi)量保持高速增長，并連續(xù)多年穩(wěn)

3、居世界第一。在混凝土生產(chǎn)過程中，首先大量使用的骨料、水泥等材料不僅嚴(yán)重破壞了山體、樹木以及河流等自然環(huán)境，也給環(huán)境和動(dòng)植物的生存帶來了嚴(yán)重的負(fù)面影響，同時(shí)隨著骨料市場砂石價(jià)格不斷攀升，供需矛盾越發(fā)嚴(yán)重。因此，在滿足現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)發(fā)展所需混凝土用量的基礎(chǔ)上，如何降低砂、石等原始材料的依賴度，減小對環(huán)境與資源造成的負(fù)擔(dān)，緩解砂石市場的供需矛盾，便成了一個(gè)熱點(diǎn)的社會(huì)問題。其中，有效利用現(xiàn)有固體廢棄物、發(fā)展綠色生態(tài)混凝土，是實(shí)現(xiàn)建筑資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。 我國是混凝土消費(fèi)量大國，同時(shí)也是固體廢棄物排放量大國，我國是混凝土消費(fèi)量大國，同時(shí)也是固體廢棄物排放量大國，其中以建筑廢棄物（如廢棄混凝土、磚

4、瓦等）和工業(yè)廢棄物（如其中以建筑廢棄物（如廢棄混凝土、磚瓦等）和工業(yè)廢棄物（如煤矸石、礦渣等）最為突出。固體廢棄物不僅占用寶貴的土地，煤矸石、礦渣等）最為突出。固體廢棄物不僅占用寶貴的土地，還會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境和社會(huì)問題，特別是在土地和空間日趨緊張還會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境和社會(huì)問題，特別是在土地和空間日趨緊張的大城市更是如此。以煤矸石為例，煤矸石是煤礦在采掘和洗選的大城市更是如此。以煤矸石為例，煤矸石是煤礦在采掘和洗選過程中遺棄的工業(yè)廢料。據(jù)估算，每年的排放數(shù)量約占煤炭產(chǎn)量過程中遺棄的工業(yè)廢料。據(jù)估算，每年的排放數(shù)量約占煤炭產(chǎn)量的的10%，到目前為止，已累計(jì)堆存約為，到目前為止，已累計(jì)堆存約為45億噸

5、億噸, 長期積存和逐長期積存和逐年排棄不僅占用了大量的土地，同時(shí)在一定的條件下還會(huì)產(chǎn)生自年排棄不僅占用了大量的土地，同時(shí)在一定的條件下還會(huì)產(chǎn)生自燃，對大氣及地下水造成污染并影響當(dāng)?shù)厥腥?。燃，對大氣及地下水造成污染并影響?dāng)?shù)厥腥荨?煤矸石的綜合利用早已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)者的重點(diǎn)關(guān)注，由煤矸石的綜合利用早已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)者的重點(diǎn)關(guān)注，由于煤矸石的固有特性，煤矸石建材資源化是解決煤矸石問題最為于煤矸石的固有特性，煤矸石建材資源化是解決煤矸石問題最為有效的途徑。因此，將煤矸石作為再生骨料，將有效的途徑。因此，將煤矸石作為再生骨料，將其代替或部分代其代替或部分代替天然砂石料替天然砂石料，形成固體廢棄物在

6、建筑材料工業(yè)中資源化利用的形成固體廢棄物在建筑材料工業(yè)中資源化利用的成套技術(shù)和系列產(chǎn)品，不但成套技術(shù)和系列產(chǎn)品，不但能能使有限的資源得以使有限的資源得以循環(huán)循環(huán)利用，而且利用，而且還還解決了部分環(huán)保問題解決了部分環(huán)保問題，具有具有十分十分重要的實(shí)際意義。重要的實(shí)際意義。 除了能有效利用固體廢棄物外，發(fā)展綠色、生態(tài)混除了能有效利用固體廢棄物外，發(fā)展綠色、生態(tài)混凝土也是當(dāng)今混凝土技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。上世紀(jì)凝土也是當(dāng)今混凝土技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。上世紀(jì)90年代，年代，吳中偉院士最早提出了綠色高性能混凝土的概念，要求吳中偉院士最早提出了綠色高性能混凝土的概念，要求混凝土具有良好的環(huán)境協(xié)調(diào)性能。結(jié)合固體廢棄物再生

7、混凝土具有良好的環(huán)境協(xié)調(diào)性能。結(jié)合固體廢棄物再生利用和新型環(huán)保材料領(lǐng)域的重要研究熱點(diǎn)，以煤矸石為利用和新型環(huán)保材料領(lǐng)域的重要研究熱點(diǎn)，以煤矸石為再生骨料來源；同時(shí)將再生骨料型生態(tài)混凝土應(yīng)用到邊再生骨料來源；同時(shí)將再生骨料型生態(tài)混凝土應(yīng)用到邊坡防護(hù)工程，加固河岸并且防止土壤流失的同時(shí)，還具坡防護(hù)工程，加固河岸并且防止土壤流失的同時(shí)，還具有自然排水透水、實(shí)現(xiàn)植物生長、自然凈化水質(zhì)等促進(jìn)有自然排水透水、實(shí)現(xiàn)植物生長、自然凈化水質(zhì)等促進(jìn)自然生態(tài)環(huán)境以及營造城市景觀等突出的優(yōu)點(diǎn)。煤矸石自然生態(tài)環(huán)境以及營造城市景觀等突出的優(yōu)點(diǎn)。煤矸石作為骨料來替代傳統(tǒng)的以碎石作為骨料來生產(chǎn)可再生性作為骨料來替代傳統(tǒng)的以碎

8、石作為骨料來生產(chǎn)可再生性生態(tài)水泥的設(shè)想。但是由于受到煤矸石物理化學(xué)性質(zhì)的生態(tài)水泥的設(shè)想。但是由于受到煤矸石物理化學(xué)性質(zhì)的限制，在將這種生態(tài)混凝土應(yīng)用到邊坡工程時(shí)，依然存限制，在將這種生態(tài)混凝土應(yīng)用到邊坡工程時(shí)，依然存在著一些問題值得我們關(guān)注，并在未來的生產(chǎn)應(yīng)用中加在著一些問題值得我們關(guān)注，并在未來的生產(chǎn)應(yīng)用中加以改進(jìn)。以改進(jìn)。煤矸石成分 煤矸石的無機(jī)成分主要是硅、鋁、鈣、鎂、鐵的氧化物和某些煤矸石的無機(jī)成分主要是硅、鋁、鈣、鎂、鐵的氧化物和某些稀有金屬。稀有金屬。（其化學(xué)成分組成的百分率：其化學(xué)成分組成的百分率：SiO2 2為為5265；Al2 2O3 3為為1636；Fe2O3 3為為2.2

9、814.63;CaO為為0.422.32;MgO為為0.442.41;TiOTiO2 2為為0.904;P2 2O5 5為為0.0070.24;K2 2O+Na2O為為1.453.9；V2 2O5 5為為0.0080.03）。 大量堆積的煤矸石由于夾雜有殘煤、碳質(zhì)泥巖和廢木材等可燃大量堆積的煤矸石由于夾雜有殘煤、碳質(zhì)泥巖和廢木材等可燃物物,（其中碳、硫構(gòu)成矸石山自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)）。煤矸石野外露天（其中碳、硫構(gòu)成矸石山自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)）。煤矸石野外露天堆放堆放, 日積月累日積月累, 矸石山內(nèi)部的熱量不斷積蓄矸石山內(nèi)部的熱量不斷積蓄, 當(dāng)溫度達(dá)到其燃點(diǎn)當(dāng)溫度達(dá)到其燃點(diǎn)時(shí)時(shí), 矸石堆中的殘煤便可自燃。自

10、燃后矸石堆中的殘煤便可自燃。自燃后, 矸石山內(nèi)部可達(dá)到矸石山內(nèi)部可達(dá)到800 -1000 000 攝氏度的高溫?cái)z氏度的高溫, 使矸石融結(jié)并放出大量使矸石融結(jié)并放出大量CO、CO2 2、S O2 2、H2 2S 和氮氧化合物等有害氣體和氮氧化合物等有害氣體, 一座矸石山自燃可長達(dá)十余一座矸石山自燃可長達(dá)十余年至幾十年。嚴(yán)重影響排矸場周圍的大氣環(huán)境質(zhì)量。年至幾十年。嚴(yán)重影響排矸場周圍的大氣環(huán)境質(zhì)量。 3月27日13時(shí)54分，內(nèi)蒙古赤峰市元寶山區(qū)平莊鎮(zhèn)一家煤場存有大量煤矸石起火，煤場工人發(fā)現(xiàn)后，火速報(bào)警請求支援。元寶山區(qū)消防中隊(duì)接警后，迅速出動(dòng)1輛消防水罐車和7名消防官兵趕往火場處置。 消防官兵到達(dá)

11、煤場后，經(jīng)了解得知由于近期天氣轉(zhuǎn)暖，特別是午后氣溫升高，長期露天堆放的煤矸石發(fā)生自燃，火勢蔓延迅速，消防官兵趕到時(shí)大面積煤軒石已經(jīng)處于隱然狀態(tài)，濃煙翻滾而出。針對現(xiàn)場火情，指揮員迅速與煤場負(fù)責(zé)人溝通，調(diào)借場區(qū)鏟車將煤軒石開辟隔離帶防止火勢蔓延；同時(shí)命令消防隊(duì)員鋪設(shè)水槍陣地出一支水槍對煤軒石進(jìn)行滅火、降溫，將隱藏在內(nèi)的火點(diǎn)逐一消滅。 在使用煤矸石生產(chǎn)生態(tài)水泥的時(shí)候，自燃的情況很難發(fā)生，但是煤矸在使用煤矸石生產(chǎn)生態(tài)水泥的時(shí)候，自燃的情況很難發(fā)生，但是煤矸石除含有石除含有S O2 2和和Al2 2O3 3 以及鐵、錳等常量元素之外以及鐵、錳等常量元素之外, 還有其它微量的重金還有其它微量的重金屬元素

12、屬元素, 如鉛、鎘、汞、砷、鉻等如鉛、鎘、汞、砷、鉻等, 這些元素都為有毒重金屬元素。經(jīng)受風(fēng)這些元素都為有毒重金屬元素。經(jīng)受風(fēng)吹、日曬和雨淋等風(fēng)化剝蝕作用吹、日曬和雨淋等風(fēng)化剝蝕作用, 煤矸石中的這些有毒重金屬元素有可能煤矸石中的這些有毒重金屬元素有可能通過雨水淋溶進(jìn)入水域或滲入土壤。塵土和水沖下的矸石風(fēng)化物細(xì)粒可漂通過雨水淋溶進(jìn)入水域或滲入土壤。塵土和水沖下的矸石風(fēng)化物細(xì)?？善鲈谥車恋厣先鲈谥車恋厣? 污染土壤污染土壤, 矸石山的淋溶水進(jìn)入潛流和水系矸石山的淋溶水進(jìn)入潛流和水系, 也可影響土也可影響土壤。壤。1.1.煤矸石集料的界面強(qiáng)化問題煤矸石集料的界面強(qiáng)化問題2.2.解決煤矸石生態(tài)

13、混凝土強(qiáng)度問題解決煤矸石生態(tài)混凝土強(qiáng)度問題3.3.控制煤矸石集料生態(tài)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔隙特征及孔徑分布控制煤矸石集料生態(tài)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔隙特征及孔徑分布4.4.煤矸石集料生態(tài)混凝土孔隙內(nèi)鹽堿性水環(huán)境的改善煤矸石集料生態(tài)混凝土孔隙內(nèi)鹽堿性水環(huán)境的改善 界面過渡區(qū)是混凝土中薄弱部界面過渡區(qū)是混凝土中薄弱部位，破壞時(shí)往往都是從界面過渡位，破壞時(shí)往往都是從界面過渡區(qū)首先開始出現(xiàn)裂縫，逐漸擴(kuò)展區(qū)首先開始出現(xiàn)裂縫，逐漸擴(kuò)展貫穿，從而造成整個(gè)混凝土塊體貫穿，從而造成整個(gè)混凝土塊體的承載力降低直至完全破壞。的承載力降低直至完全破壞。而而煤矸石因?yàn)槠涮厥獾慕M成結(jié)構(gòu)，煤矸石因?yàn)槠涮厥獾慕M成結(jié)構(gòu)，使得以煤矸石為原

14、料的生態(tài)混凝使得以煤矸石為原料的生態(tài)混凝土更易遭到破壞。所以土更易遭到破壞。所以從界面過從界面過渡區(qū)出發(fā)，通過界面強(qiáng)化，從而渡區(qū)出發(fā)，通過界面強(qiáng)化，從而達(dá)到改善生態(tài)混凝土性能的目的，達(dá)到改善生態(tài)混凝土性能的目的，特別是提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。特別是提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。 由于生態(tài)混凝土需要保證一定的透水性和孔隙率，由于生態(tài)混凝土需要保證一定的透水性和孔隙率，因此因此造成混凝土強(qiáng)度較低（通常在造成混凝土強(qiáng)度較低（通常在2020MPa以下），這是制約生以下），這是制約生態(tài)混凝土應(yīng)用的影響因素之一。通過材料態(tài)混凝土應(yīng)用的影響因素之一。通過材料篩選篩選以及外加劑以及外加劑的使用，實(shí)現(xiàn)該類生態(tài)混凝土強(qiáng)度滿

15、足工程要求。的使用，實(shí)現(xiàn)該類生態(tài)混凝土強(qiáng)度滿足工程要求。 為得到具有透水、凈化功能的混為得到具有透水、凈化功能的混凝土結(jié)構(gòu)，必須將孔隙率和孔徑分布凝土結(jié)構(gòu)，必須將孔隙率和孔徑分布控制在一定的范圍之內(nèi)。如果孔隙率控制在一定的范圍之內(nèi)。如果孔隙率太小、孔徑太細(xì)，無法滿足透水要求；太小、孔徑太細(xì)，無法滿足透水要求；如果孔隙率太大、孔徑太粗，盡管透如果孔隙率太大、孔徑太粗，盡管透水能滿足要求，但同時(shí)會(huì)降低其強(qiáng)度。水能滿足要求，但同時(shí)會(huì)降低其強(qiáng)度。所以，控制生態(tài)混凝土孔隙特征是獲所以，控制生態(tài)混凝土孔隙特征是獲得高效透水功能并且強(qiáng)度能夠滿足要得高效透水功能并且強(qiáng)度能夠滿足要求的求的生態(tài)混凝土的生態(tài)混凝土

16、的一個(gè)關(guān)鍵性的技術(shù)一個(gè)關(guān)鍵性的技術(shù)問題。問題。 由于煤矸石本身呈弱堿性，再加上普通水泥的由于煤矸石本身呈弱堿性，再加上普通水泥的的強(qiáng)堿性，不加外加劑的混凝土拌合物的強(qiáng)堿性，不加外加劑的混凝土拌合物pH值高達(dá)值高達(dá)13，這樣就會(huì)使混凝土孔隙中植生土鹽堿化，同時(shí)，這樣就會(huì)使混凝土孔隙中植生土鹽堿化，同時(shí)水泥石中不斷析出的可溶性堿，都不利于動(dòng)植物生水泥石中不斷析出的可溶性堿，都不利于動(dòng)植物生長、棲息。因此如何在保證水泥水化過程穩(wěn)定的同長、棲息。因此如何在保證水泥水化過程穩(wěn)定的同時(shí)，改善混凝土鹽堿性水環(huán)境，減少、阻滯、轉(zhuǎn)化時(shí)，改善混凝土鹽堿性水環(huán)境，減少、阻滯、轉(zhuǎn)化和利用可溶性鹽堿，滿足植物生長條件，

17、充分合理和利用可溶性鹽堿，滿足植物生長條件，充分合理利用混凝土中的各種元素，保持孔隙內(nèi)水環(huán)境的動(dòng)利用混凝土中的各種元素，保持孔隙內(nèi)水環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡是實(shí)現(xiàn)煤矸石集料生態(tài)混凝土生態(tài)效應(yīng)的關(guān)態(tài)平衡是實(shí)現(xiàn)煤矸石集料生態(tài)混凝土生態(tài)效應(yīng)的關(guān)鍵問題。鍵問題。煤矸石集料生態(tài)混凝土孔隙內(nèi)鹽堿性水環(huán)境的改善煤矸石集料生態(tài)混凝土孔隙內(nèi)鹽堿性水環(huán)境的改善1.1.煤矸石的化學(xué)成分分析與制備煤矸石的化學(xué)成分分析與制備氧化物氧化物SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3燒失燒失量量質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%60. . 1616. .566.263. . 633. . 400. . 730. .79 煤矸石按其所含巖石的種類

18、可分為粘土巖、砂巖、礫巖、碳酸鹽和煤矸石按其所含巖石的種類可分為粘土巖、砂巖、礫巖、碳酸鹽和鋁質(zhì)巖等。不同地區(qū)的煤矸石所含的礦物種類差異較大（實(shí)驗(yàn)以徐州地區(qū)鋁質(zhì)巖等。不同地區(qū)的煤矸石所含的礦物種類差異較大（實(shí)驗(yàn)以徐州地區(qū)的煤矸石為樣本），其化學(xué)組成也是十分復(fù)雜。因此，需要在選用煤矸石的煤矸石為樣本），其化學(xué)組成也是十分復(fù)雜。因此，需要在選用煤矸石之前，采用晶相分析及之前，采用晶相分析及X 射線衍射圖分析等方法，對煤矸石的化學(xué)成分射線衍射圖分析等方法，對煤矸石的化學(xué)成分進(jìn)行分析。進(jìn)行分析。 由于煤矸石與普通砂石料相比，吸水率大、堆積密度小、壓碎指標(biāo)值由于煤矸石與普通砂石料相比，吸水率大、堆積密度

19、小、壓碎指標(biāo)值較高，同時(shí)含有許多雜質(zhì)材料，這使得以煤矸石為粗骨料的再生混凝土與較高，同時(shí)含有許多雜質(zhì)材料，這使得以煤矸石為粗骨料的再生混凝土與普通混凝土相比，其強(qiáng)度性能會(huì)有較大程度的降低，必須對煤矸石預(yù)處理，普通混凝土相比，其強(qiáng)度性能會(huì)有較大程度的降低，必須對煤矸石預(yù)處理，以提高混凝土的相關(guān)性能。以提高混凝土的相關(guān)性能。2.2.生態(tài)混凝土骨料的級(jí)配理論研究及配合比設(shè)計(jì)生態(tài)混凝土骨料的級(jí)配理論研究及配合比設(shè)計(jì)11主要物理及力學(xué)指標(biāo)主要物理及力學(xué)指標(biāo)針片狀含量針片狀含量/%表觀密度表觀密度/kg /m3搗實(shí)密度搗實(shí)密度/kg /m3壓碎值壓碎值/%吸水率吸水率/%密度密度/kg /m3空隙率空隙率

20、/%7. . 852630155016. . 569. . 0207722 按輕集料混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，對按輕集料混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，對C15 C40 六個(gè)不同強(qiáng)度等級(jí)煤矸石六個(gè)不同強(qiáng)度等級(jí)煤矸石混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。由于自燃煤矸石屬于輕集料范疇，吸水率較大，因此在混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。由于自燃煤矸石屬于輕集料范疇，吸水率較大，因此在成型前必須先摻入附加用水，使粗、細(xì)集料預(yù)濕，以便保證混凝土拌合物施工的成型前必須先摻入附加用水，使粗、細(xì)集料預(yù)濕，以便保證混凝土拌合物施工的流動(dòng)性要求。流動(dòng)性要求。 為了實(shí)現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)煤矸石集料煤矸石集料生態(tài)混凝土護(hù)坡工程的自然透水通氣功能，生態(tài)混凝土護(hù)坡工程的

21、自然透水通氣功能，滿足滿足植物的植物的生長生長要求要求，煤矸石煤矸石生態(tài)混凝土內(nèi)部需要存在一定數(shù)量的連續(xù)孔隙；而這種多孔的生態(tài)混凝土內(nèi)部需要存在一定數(shù)量的連續(xù)孔隙；而這種多孔的混凝土又必須具備防止土體顆粒流失和發(fā)生管涌現(xiàn)象的能力，即具備透水反濾性混凝土又必須具備防止土體顆粒流失和發(fā)生管涌現(xiàn)象的能力，即具備透水反濾性能能保證只讓水安全滲透而土質(zhì)細(xì)顆粒不流出；因此，需要對煤矸石骨料的級(jí)保證只讓水安全滲透而土質(zhì)細(xì)顆粒不流出；因此，需要對煤矸石骨料的級(jí)配進(jìn)行分析。配進(jìn)行分析。骨料級(jí)配與生態(tài)混凝土內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)及透水性能關(guān)系密切，依據(jù)骨骨料級(jí)配與生態(tài)混凝土內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)及透水性能關(guān)系密切，依據(jù)骨料組成優(yōu)化理

22、論及臨界骨料體積含量理論，通過正交試驗(yàn)的方法研究煤矸石料組成優(yōu)化理論及臨界骨料體積含量理論，通過正交試驗(yàn)的方法研究煤矸石集料集料生態(tài)混凝土的基本骨料級(jí)配范圍。生態(tài)混凝土的基本骨料級(jí)配范圍。煤矸石煤矸石混混凝土強(qiáng)凝土強(qiáng)度度等級(jí)等級(jí)水泥水泥/kg /m3水水/kg /m3煤矸石煤矸石細(xì)骨料細(xì)骨料/kg /m3煤矸石煤矸石粗骨料粗骨料/kg /m3減水劑減水劑/kg /m3坍落度坍落度/mm濕質(zhì)量濕質(zhì)量密度密度/kg /m3C15C15C20C20C25C25C30C30C35C35C40C40217 63258 96320 72366 5412 26458 82241 34240 22238 54

23、238 54236 06234 80720 23707 26687 90540 84659 18644 581074 971055 631026 711005 27983 85962 062 182 593 213 674 124 59181133423446231719832317225023002333煤矸石混凝土的配合比煤矸石混凝土的配合比3.3.煤矸石集料生態(tài)混凝土性能試的驗(yàn)研究方法煤矸石集料生態(tài)混凝土性能試的驗(yàn)研究方法為了實(shí)現(xiàn)生態(tài)混凝土的護(hù)坡、透水反濾、水質(zhì)凈化以及植生等多種功能要求，為了實(shí)現(xiàn)生態(tài)混凝土的護(hù)坡、透水反濾、水質(zhì)凈化以及植生等多種功能要求，在在材料配合比設(shè)計(jì)研究材料配合比

24、設(shè)計(jì)研究的基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)上，需要開展一系列試驗(yàn)研究，需要開展一系列試驗(yàn)研究，重點(diǎn)考察重點(diǎn)考察該該生生態(tài)混凝土的力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度態(tài)混凝土的力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度）、物理性能（包括孔隙率、透）、物理性能（包括孔隙率、透水性等）、水性等）、生態(tài)性能生態(tài)性能（酸堿度（酸堿度pHpH值、植生效果值、植生效果）以及耐久性能（主要是抗凍）以及耐久性能（主要是抗凍性能），從而性能），從而進(jìn)一步進(jìn)一步優(yōu)化優(yōu)化生態(tài)混凝土生態(tài)混凝土的配合比設(shè)計(jì)方案。的配合比設(shè)計(jì)方案。4.4.煤矸石集料生態(tài)混凝土專用添加劑的研發(fā)煤矸石集料生態(tài)混凝土專用添加劑的研發(fā)由于煤矸石由于煤矸石集料集料與普通砂石料與普通砂石料之

25、間之間存在顯著差異，在原有生態(tài)混凝土添加劑存在顯著差異，在原有生態(tài)混凝土添加劑ZS-1/ZS-2的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，形成新型的生態(tài)混凝土專用添加劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，形成新型的生態(tài)混凝土專用添加劑ZS-3。添加劑添加劑ZS-3的主要功能如下：促進(jìn)水泥的水合反應(yīng)，提高混凝土早期強(qiáng)度，的主要功能如下：促進(jìn)水泥的水合反應(yīng)，提高混凝土早期強(qiáng)度，確?？紫毒鶆蚝涂刂瓶讖酱笮?；增加水合物與骨料的附著能力，增強(qiáng)骨料間確?？紫毒鶆蚝涂刂瓶讖酱笮?；增加水合物與骨料的附著能力，增強(qiáng)骨料間粘結(jié)層的強(qiáng)度，提高了耐久性；在骨料表面形成致密的保護(hù)層，提高抗化學(xué)粘結(jié)層的強(qiáng)度，提高了耐久性；在骨料表面形成致密的保護(hù)層，提高抗化學(xué)的

26、侵蝕能力，同時(shí)防止的侵蝕能力，同時(shí)防止Ca(OH)2的溶出（降低的溶出（降低pH值）值），改善了生態(tài)混凝土的，改善了生態(tài)混凝土的環(huán)境親和性；促進(jìn)植物的光合作用，便于動(dòng)植物及微生物棲息，提高了和生環(huán)境親和性；促進(jìn)植物的光合作用，便于動(dòng)植物及微生物棲息，提高了和生物共生能力，有效促進(jìn)水質(zhì)的自然凈化作用。物共生能力，有效促進(jìn)水質(zhì)的自然凈化作用。5.5.以煤矸石為原料制備的生態(tài)混凝土的風(fēng)化問題以煤矸石為原料制備的生態(tài)混凝土的風(fēng)化問題煤矸石的的所具有的物理化學(xué)性質(zhì)決定了他易受到侵蝕，不但是風(fēng)化還包煤矸石的的所具有的物理化學(xué)性質(zhì)決定了他易受到侵蝕，不但是風(fēng)化還包含水流的侵蝕，在這里我們就風(fēng)化問題做具體研究

27、。含水流的侵蝕，在這里我們就風(fēng)化問題做具體研究。課題組前期研究基礎(chǔ)1）外加劑ZS-1/ZS-2的研制；2）現(xiàn)澆透水植生生態(tài)混凝土的研究；3）其他相關(guān)研究成果煤矸石集料生態(tài)混凝土結(jié)構(gòu)研究和開發(fā)國際有關(guān)先進(jìn)混凝土材料及技術(shù)的調(diào)研普通混凝土邊坡結(jié)構(gòu)存在的不足煤矸石集料生態(tài)混凝土的配合比設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)確立煤矸石集料生態(tài)混凝土的制備工藝力學(xué)性能反濾功能酸堿度微細(xì)觀結(jié)構(gòu)透水性符合不符合，優(yōu)化設(shè)計(jì)煤矸石集料生態(tài)混凝土綜合性能研究煤矸石集料的制備工程應(yīng)用，形成施工工法物理風(fēng)化模擬試驗(yàn)物理風(fēng)化模擬試驗(yàn) 通過室內(nèi)試驗(yàn)測定試樣在干、濕、溫度循環(huán)作用下其粒徑的變化來模擬物理風(fēng)化作通過室內(nèi)試驗(yàn)測定試樣在干、濕、溫度循環(huán)作

28、用下其粒徑的變化來模擬物理風(fēng)化作用。對于采集的煤矸石分成三個(gè)粒組用。對于采集的煤矸石分成三個(gè)粒組: 31. 5mm d 26. 5mm; 26. 5mm d 16mm; 16mm d 9. 5mm。各粒組取。各粒組取2 份，并且稱量約份，并且稱量約200 800g，然后分別浸泡在蒸餾水中，然后分別浸泡在蒸餾水中24h，取出放入，取出放入60 3的烘箱中干至恒重，的烘箱中干至恒重，取出待冷卻后過篩并稱量篩余的質(zhì)量，為第一個(gè)循環(huán)取出待冷卻后過篩并稱量篩余的質(zhì)量，為第一個(gè)循環(huán); 然后再次浸泡在蒸餾水中然后再次浸泡在蒸餾水中24h，取出再烘干、冷卻、過篩、稱量，為第二個(gè)循環(huán)取出再烘干、冷卻、過篩、稱量

29、，為第二個(gè)循環(huán); 如此再反復(fù)浸泡如此再反復(fù)浸泡24h、48h、72h、96h，再烘干、冷卻、過篩、稱量，如此，再烘干、冷卻、過篩、稱量，如此6 次循環(huán)后，試樣粒徑變小，試樣即發(fā)生物次循環(huán)后，試樣粒徑變小，試樣即發(fā)生物理風(fēng)化。理風(fēng)化。化學(xué)風(fēng)化模擬試驗(yàn)化學(xué)風(fēng)化模擬試驗(yàn)pH 值。值。 人工模擬化學(xué)風(fēng)化試驗(yàn)主要測定煤矸石和集料在不同人工模擬化學(xué)風(fēng)化試驗(yàn)主要測定煤矸石和集料在不同pH 溶液中浸泡后的溶液中浸泡后的pH 值，值，以此評價(jià)其抵抗外界環(huán)境變化的能力。取煤矸石和集料的粒徑均為以此評價(jià)其抵抗外界環(huán)境變化的能力。取煤矸石和集料的粒徑均為26. 0 0mm d 9. 5mm，在，在105烘箱中烘干至恒

30、重，分別稱取試樣各兩份編號(hào)為烘箱中烘干至恒重，分別稱取試樣各兩份編號(hào)為1#和和2#，每份，每份250g。1#樣品放入樣品放入500ml pH 值為值為9. 5 的碳酸鈉溶液中的碳酸鈉溶液中; 2# 樣品放入樣品放入400ml pH 值為值為7 的蒸餾水中的蒸餾水中; 浸泡浸泡7d，每隔，每隔24h 用用pH 試紙測定各溶液的試紙測定各溶液的pH 值。值。2) 溶解溶解性。當(dāng)煤矸石長期浸泡在水中，有些化學(xué)成分會(huì)溶解在水中，因而發(fā)生化學(xué)風(fēng)化。為模性。當(dāng)煤矸石長期浸泡在水中，有些化學(xué)成分會(huì)溶解在水中，因而發(fā)生化學(xué)風(fēng)化。為模擬這一過程，取擬這一過程，取26. 0 0mm d 9. 5mm 試樣，每種試樣取試樣，每種試樣取2 份，每份份，每份30g，將，將一份樣品浸泡在蒸餾水中，同時(shí)為對比將另一份試樣浸泡在碳酸鈉溶液中，經(jīng)過蒸餾水一份樣品浸泡在蒸餾水中，同時(shí)為對比將另一份試樣浸泡在碳酸鈉溶液中，經(jīng)過蒸餾水和碳酸鈉溶液浸泡和碳酸鈉溶液浸泡7d 后，過濾取出試樣，置入后，過濾取出試樣，置入10 33烘箱中烘干至恒重，測定其烘箱中烘干至恒重，測定其質(zhì)量，再計(jì)算質(zhì)量損失率，以確定試樣的溶解性。如此完成化學(xué)風(fēng)化實(shí)驗(yàn)。質(zhì)量，再計(jì)算質(zhì)量損失率，以確定試樣的溶解性。如此完成化學(xué)風(fēng)化