過火煤矸石與混凝土再生集料綜合利用的試驗研究

過火煤矸石與混凝土再生集料綜合利用的試驗研究

報告人：指導老師：研究生開題報告當前第1頁\共有15頁\編于星期一\15點開題報告內容預覽研究目的及意義過火煤矸石與混凝土再生集料綜合利用的試驗研究研究目的及意義研究課題背景國外研究現(xiàn)狀國外研究領域技術研究內容目前研究進展后續(xù)研究計劃2023/6/12當前第2頁\共有15頁\編于星期一\15點研究背景

<1>我國煤炭資源豐富，是一個以煤為主要能源的國家；

<2>煤矸石是采煤、洗煤過程中排放的固體廢物，在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石。

<3>全國國有煤礦現(xiàn)有矸石山1500余座，堆積量30億t以上（占工業(yè)固廢排放總量的40%以上）。

<4>35%堆積的煤矸石在一定壓力、溫度下自燃形成過火（自燃）煤矸石，其主要成分是A、S和F

。

煤矸石山煤矸石

由于現(xiàn)有發(fā)展技術不完善，地區(qū)發(fā)展不平衡，煤矸石的利用力度還遠不夠大。長期堆積造成的影響：<1>占用土地資源；<2>污染大氣：揚塵，自燃產生的有害氣體；<3>污染水土資源：含Pb,Sn,As,Cr等有毒重金屬元素;<4>安全隱患。2023/6/12當前第3頁\共有15頁\編于星期一\15點研究背景隨著大量的老舊建筑物逐漸達到使用壽命、城鎮(zhèn)化進程的快速發(fā)展和城區(qū)改造等工程的推進>>>>>我國建筑垃圾排放量逐年增長，可再生組分比例也不斷提高。我國建筑廢棄物傳統(tǒng)的處理方法：運往郊外或城市周邊填埋或露天堆放處理>>>>>浪費土地、資源，污染環(huán)境。隨著基礎設施大規(guī)模建設、城鎮(zhèn)化進程的推進，對砂石骨料需求量不斷增長，長期對其隨意開采>>>>>資源枯竭，山體滑坡，河床改道，嚴重破壞了自然環(huán)境。建筑固廢混凝土塊2023/6/12當前第4頁\共有15頁\編于星期一\15點國外建筑垃圾資源化現(xiàn)狀

國外在建筑垃圾資源化利用上，日本和韓國的建筑垃圾利用率較高，分別為93%和90%。德國和美國利用率分別為80%和75%。大多實行“建筑垃圾源頭削減策略”，如廢棄物減量化設計、施工與管理策略技術實現(xiàn)建筑垃圾的“零排放”等。2023/6/12當前第5頁\共有15頁\編于星期一\15點國外建筑垃圾資源化技術美國建筑垃圾資源化處理技術①“低級利用”：如現(xiàn)場分揀利用，一般性回填等，占建筑垃圾總量的50%~60%；②“中級利用”：如用建筑物或道路的基礎材料，加工成集料，再制成各種建筑用磚等，約占40%；③“高級利用”：如將建筑垃圾還原成水泥、瀝青等再利用。

德國建筑垃圾資源化處理技術①每個地區(qū)都有大型建筑垃圾再加工綜合工廠，僅在柏林就建有20多個；②利用建筑垃圾制備再生集料領域處于世界領先水平，已形成一套先進完善的制作工藝，并科學合理的配置了相應的設備；③2002年至今，德國國內已經分布了2290座再生集料加工廠。

日本建筑垃圾資源化處理技術①日本建筑垃圾加工處理的生產工藝流程較德國細化程度更高，設備所屬功能也更為先進和專業(yè)；②建筑垃圾分選除了常規(guī)的諸如振動篩分設備和電磁分選設備之外，還包括可燃物回轉式分選設備、不燃物精細分選設備、比重差分選設備等其他先進設備。2023/6/12當前第6頁\共有15頁\編于星期一\15點研究目的及意義

解決了大量固體廢棄物處理困難和對環(huán)境的負面影響等問題，同時又節(jié)省了大量的固體廢棄物清運、填埋等處理費用

生產和綜合利用建筑垃圾再生集料和工業(yè)固體廢棄物既節(jié)約了資源、能源，又減輕了地球環(huán)境負荷及維護了生態(tài)平衡，為具有最高新的技術水平生產經營方式發(fā)展提供了建設性方案，符合綠色再生混凝土的倡議2023/6/12當前第7頁\共有15頁\編于星期一\15點研究內容一、利用過火煤矸石配制高摻量低熟料水泥二、建筑垃圾混凝土塊再生集料的制備三、低熟料水泥與再生細集料在砂漿中的應用四、低熟料水泥與再生集料在混凝土中的應用2023/6/12當前第8頁\共有15頁\編于星期一\15點配制過火煤矸石低熟料水泥配制高摻量過火煤矸石低熟料水泥的突破點：<1>礦物摻合料潛在活性的激發(fā)手段：化學激發(fā)、物理激發(fā)以及復合激發(fā)<2>粉磨時間（細度）對活性激發(fā)程度的試驗研究<3>復合摻合料適宜摻量的確定<4>不同摻合料復合比例對低熟料水泥性能的影響2023/6/12當前第9頁\共有15頁\編于星期一\15點混凝土再生集料的制備再生集料強化技術方法

<1>化學強化法：采用不同化學性質材料（如聚合物、有機硅防水劑、純水泥漿、水泥外摻Kim粉、水泥外摻Ⅰ級粉煤灰等）對再生骨料進行浸漬、淋洗、干燥等處理以達到強化的目的。缺點：效果不理想，且代價過高，沒有推廣應用價值。<2>物理強化法：是指使用機械設備對簡單破碎的再生骨料進一步處理，通過骨料之間的相互撞擊、磨削等機械作用除去表面黏附的水泥砂漿和顆粒棱角的方法。主要有機械研磨強化法（立式偏心裝置研磨法和臥式回轉研磨法）、加熱研磨法和顆粒整形強化法。2023/6/12當前第10頁\共有15頁\編于星期一\15點在砂漿中的應用

利用低熟料水泥再生細集料配制砂漿獲得優(yōu)異和易性（保水性和流動性）

和力學性能（抗壓強度、粘結強度等）的技術途徑：<1>再生細集料在砂漿配料中的比重研究<2>用水量的確定<3>添加劑的選用

<4>不同強度等級砂漿的配制2023/6/12當前第11頁\共有15頁\編于星期一\15點再生混凝土的配制

<1>再生集料取代率對再生混凝土用水量的影響<2>粉煤灰對再生混凝土用水量的影響<3>再生混凝土配合比的設計<4>再生混凝土力學性能的研究<5>再生混凝土收縮性能的研究<6>再生混凝土耐久性能的研究2023/6/12當前第12頁\共有15頁\編于星期一\15點目前研究進展對過火煤矸石潛在活性激發(fā)的初步試驗研究，得到了以下試驗成果：

a.有機無機復合激發(fā)劑對自燃過火煤矸石潛在活性的激發(fā)效果比較顯著；

b.適宜的粉磨時間可以有效的提高過火煤矸石的潛在活性；

c.確定出了與其他礦物摻合料的最優(yōu)復合比例。2023/6/12當前第13頁\共有15頁\編于星期一\15點后續(xù)研究工作計劃2014.12~2015年02月：查閱文獻資料，開始論文緒論部分的編輯工作；2015年03月～2015年09月：試驗階段，試驗及方案的調整補充；試樣性能檢測及數(shù)據(jù)整理；2015年10月～2016年02月：準備論文初稿