煤矸石取代粗集料的混凝土抗冻性的研究

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发布时间：2021-10-09

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研究了煤矸石取代碎石对混凝土抗冻性的影响，并且通过使用矿物掺合料和外加剂来提高}昆凝土的抗冻性。研究结果
表明：随着煤矸石取代量的增加，抗冻性逐渐下降，适宜掺量不超过 60％；粉煤灰、高效减水剂、引气剂的掺人可以改善混凝土的
孑L结构，减缓随冻融次数的增长孔的劣化速率，显著提高混凝土的抗冻能力。粉煤灰的最佳掺量在胶凝材料的 10％；减水剂与引
气剂复合使用效果更好，当掺量分别在 0．4％和 0．02％时，混凝土抗冻能力最强。
关键词：煤矸石；粉煤灰；混凝土；外加剂；抗冻性；孔结构
中图分类号：TU528．041 文献标志码：A 文章编号：1002—3550(2015)09—0077—03
Research on frost resistance of the coal gangue instead of coarse aggregate concrete
WANG Qing，HUANG Chengyang，LIU Suo，u uYingqi
(College of Materials Science and Engineering，Shenyang Jianzhu University，Shenyang 1 10168，China)
Abstract：It researched the frost resistance of the concrete whose coarse aggregate was replaced by coal gangue，and improved the frost
resistance of th e concrete through the use of mineral additives and adm ixtures．The results show that with the increase in the amount of
coal gangue to replace the gravel，the frost resistance of concrete reduced gradually，the appropriate m ix content of no more th an 60％．
W ith th e use of fly ash，high effi ciency water—reducing agent and air— entraining agent，it could improve the pore structure，slow the
degradation rate of the pore after freezing thawing cycles，and improved the frost resistance of the concrete significant．The best dosage
of fly ash accounting for 10％of binding materia1．The com posite using effect of water—reducing agent and air— entraining agent is bet—
ter，respectively，the dosage ar e 0．4％ and 0．02％，the ability of frost resistance is best．
Key words：coal gan gue；fly ash；concrete；admixture；frost resistance；pore structure
0 引言
煤矸石是指在煤矿建设、煤炭开采及加工过程中排放
出的废弃岩石。我国矸石产量约为原煤总产量的 15％～
20％，积存已达 70亿 t，占地 70 km ，而且以年排放量 1．5
亿 t的速度增长。而煤矸石的综合利用尚不到 15％，大量
堆存既是一种污染源，又是一种可资源荒废，只要合理利
用，便可变废为宝” 。利用煤矸石取代粗骨料制备混凝土，
可以大量减少天然集料的使用，具有较好的经济和社会效
益。严寒地区对混凝土的冻害极大，冻融会引起混凝土表
皮剥落，减少了保护层厚度，导致混凝土的耐久性能下
降。本试验采用单因素优化设计方案，以质量损失率或
相对动弹性模量损失率为考核指标，研究了各因素对混凝
土抗冻性的影响。
1 试验原材料及试验方案
1．1 原材料
粗集料：煤矸石：所选煤矸石来源于辽宁省朝阳市北
票县；碎石：选用质地坚硬的花岗岩的碎石，骨料级配良
收稿日期：2014—12—03
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课题(2012BAJ17B01)
好，公称粒径在 4．75～26．5 mm之间。粗集料的基本性能对
比见表 1。砂子：选用普通河砂，中砂，细度模数为 2．94。水
泥：河北唐山市冀东公司生产的P·O 42．5R。粉煤灰：采用
阜新发电厂电除尘 II级粉煤灰。外加剂：采用沈阳依力达
建筑外加剂厂生产的聚羧酸系(TPEG)高性能减水剂和引
气剂。
表 1 煤矸石与碎石基本性能的对比
粗集料霉霉含含压标
煤矸石 1 306 2 600 O．93 5．32 3．65 11．9
碎石 1 401 2 850 0．20 1．16 1．02 9．5
1．2 试验方案
在混凝土基准配合比条件下，见表 2，分别研究煤矸石
取代碎石量、粉煤灰掺量、外加剂的种类和掺量等单因素
对混凝土抗冻性的影响规律，研究单因素对混凝土抗冻性
的影响时，只改变单因素的掺量范围而保持其他因素按基
准掺量。各因素的基准掺量：煤矸石取代碎石的取代率为
40％、粉煤灰掺量为 20％、掺入外加剂的种类为聚羧酸减水
剂，掺量为胶凝材料的 0．5％。