一种煤矸石全集料混凝土及其制备方法与流程

1.本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种煤矸石全集料混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.我国是一个煤炭资源大国，在煤炭开采、掘进和洗选生产过程中会产生大量的固体废弃物——煤矸石。据统计目前大量露天堆放的煤矸石已形成2600余座矸石山，大多在矿区，占地约1.3万公顷。这不仅加剧了土地资源紧张情况，而且矸石山经物理、化学作用，会产生水、土和大气污染，日趋恶化矿区环境，严重时有爆炸、结构侵蚀、失稳等环境岩土效应，严重时也会发生结构侵蚀、失稳、泥石流等灾害事故。为减少煤矸石对土地资源的占用和环境的影响，促进绿色可持续经济发展，煤矸石固体废弃物(简称“固废”)的“减量化、资源化，无害化”利用迫在眉睫。
3.煤矸石的“质”、“量”与普通砂石在大宗性上均具有双重近似性，为缓解砂石资源的紧张，将煤矸石废弃物代替普通砂石应用到混凝土中生产绿色建筑材料是一种有效的解决方案。目前的煤矸石混凝土大多是煤矸石作为粗骨料部分替代普通石子，而缺少煤矸石全部替代普通砂石制备的煤矸石全集料混凝土；而矿区的煤矸石经挑选破碎筛分，工艺复杂效率低，将破碎后的煤矸石制备性能优异的煤矸石全集料混凝土能提高生产效率，并最大化利用煤矸石“固废”。因此，有必要提供一种煤矸石全集料混凝土的制备方法。


技术实现要素：

4.解决的技术问题：
5.针对现有技术的不足，本技术解决了目前存在的煤矸石对土地资源的占用和环境，煤矸石经挑选破碎筛分，工艺复杂效率低等难题；提供了一种煤矸石全集料混凝土及其制备方法。
6.技术方案：
7.为实现上述目的，本技术通过以下技术方案予以实现：
8.一种煤矸石全集料混凝土，所述煤矸石全集料混凝土的原料按质量份数配比包括如下：水泥250-500份，煤矸石细骨料600-700份，煤矸石粗骨料1050-1250份，外加减水剂1-3份，水190份。
9.进一步的，所述水泥为p
·
o42.5r硅酸盐水泥。
10.进一步的，所述煤矸石的原料按质量份数配比包括如下：氧化硅55-65份，氧化铝15-25份，氧化铁含量3-8份。
11.进一步的，所述煤矸石细骨料为矿区煤矸石破碎后的0.15-5mm的煤矸石砂，煤矸石细骨料细度模数为3.2。
12.进一步的，所述煤矸石粗骨料为矿区煤矸石破碎后的5-20mm的煤矸石碎石。
13.进一步的，所述外加减水剂为西卡高效减水剂，减水率为35％。
14.本技术还公开了一种煤矸石全集料混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：
15.第一步：按质量份数配比水泥250-500份，煤矸石细骨料600-700份，煤矸石粗骨料1050-1250份，将煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、水泥依次加入搅拌机中混合搅拌5-10分钟混合均匀得水泥和煤矸石全集料；
16.第二步：按质量份数配比外加减水剂1-3份，水190份将外加减水剂与水充分混合形成混合溶液后加入搅拌机中，与水泥和煤矸石全集料搅拌5-10分钟。
17.进一步的，所述煤矸石全集料混凝土的原料按质量份数配比包括如下：水泥271份，煤矸石细骨料691份，煤矸石粗骨料1228份，减水剂1.4份，水190份，所述煤矸石粗细骨料分别为5-20mm的煤矸石碎石，0.15mm-5mm煤矸石砂。
18.进一步的，所述煤矸石全集料混凝土的原料按质量份数配比包括如下：水泥345份，煤矸石细骨料664份，煤矸石粗骨料1180份，减水剂1.7份，水190份，所述煤矸石粗细骨料分别为5-20mm的煤矸石碎石，0.15mm-5mm煤矸石砂。
19.进一步的，所述煤矸石全集料混凝土的原料按质量份数配比包括如下：水泥475份，煤矸石细骨料617份，煤矸石粗骨料1098份，减水剂2.4份，水190份，所述煤矸石粗细骨料分别为5-20mm的煤矸石碎石，0.15mm-5mm煤矸石砂。
20.有益效果：
21.本技术提供了一种煤矸石全集料混凝土及其制备方法，与现有技术相比，具备以下有益效果：
22.1、所述煤矸石全集料混凝土可以采用合适的配比，达到设计强度等级c20-c50。
23.2、减少了煤矸石对土地资源的占用和环境的影响，提高了破碎筛分效率，降低成本，促进绿色可持续经济发展。
24.3、将煤矸石废弃物代替普通砂石应用到混凝土中生产绿色建筑材料，与水泥水化产物发生二次水化反应，提高了混凝土的宏观力学性能。
25.4、将破碎后的煤矸石制备性能优异的煤矸石全集料混凝土能提高生产效率，并最大化利用煤矸石“固废”，利用煤矸石全部取代普通砂石，不仅缓解了煤矸石污染问题，还解决了天然砂石紧张问题，具有重要的经济效益。
26.5、煤矸石全集料混凝土的28d抗压强度达到30.02-53.81mpa。
27.6、本发明提供的煤矸石全集料混凝土，煤矸石集料吸水性高，煤矸石作为粗细骨料，其具有一定的潜在活性，能够与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化反应，填充孔洞。
28.7、破碎的煤矸石吸水率较大，降低了名义水灰比，从而提高混凝土的强度。
具体实施方式
29.下为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
30.各实施实例采用的水泥为中联p
·
o42.5r硅酸盐水泥；粗细骨料分别为江苏徐州张双楼煤矿矿区煤矸石破碎后的5mm-20mm的煤矸石粗骨料，0.15-5mm的煤矸石砂(煤矸石砂的细度模数为3.2，属粗砂)；外加减水剂为西卡高效减水剂(大连西卡建筑材料有限公司生产的聚羧酸系高效减水剂)(减水率为35％)。对比实例中的砂石为普通河砂、石子，河砂细度模数为3.1，属粗砂；普通石子的粒径为5-20mm。
31.煤矸石的化学组分及比例如表1所示。
32.表1煤矸石的组分及比例
[0033][0034]
实施例1：
[0035]
煤矸石全集料混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0036]
第一步，煤矸石全集料混凝土的原料按质量份数配比包括如下：硅酸盐水泥、煤矸石细骨料、煤矸石粗骨料、外加减水剂、水分别为271份，691份，1228份，1.4份和190份；
[0037]
第二步：将煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、硅酸盐水泥依次加入搅拌机中混合搅拌均匀，充分搅拌2min；混合均匀后再缓缓加入混合好的外加减水剂和水，充分搅拌3min；
[0038]
第三步：经测试，煤矸石全集料混凝土的28d抗压强度达到30.02mpa。
[0039]
实施例2：
[0040]
煤矸石全集料混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0041]
第一步，煤矸石全集料混凝土的原料按质量份数配比包括如下：硅酸盐水泥、煤矸石细骨料、煤矸石粗骨料、减水剂、水分别为345份，664份，1180份，1.7份和190份；
[0042]
第二步：将煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、硅酸盐水泥依次加入搅拌机中混合搅拌均匀，充分搅拌2min；混合均匀后再缓缓加入混合好的外加减水剂和水，充分搅拌3min；第三步：经测试，煤矸石全集料混凝土的28d抗压强度达到41.28mpa。
[0043]
实施例3：
[0044]
煤矸石全集料混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0045]
第一步，煤矸石全集料混凝土的原料按质量份数配比包括如下：硅酸盐水泥、煤矸石细骨料、煤矸石粗骨料、减水剂、水分别为475份，617份，1098份，2.4份和190份；
[0046]
第二步：将煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、硅酸盐水泥依次加入搅拌机中混合搅拌均匀，充分搅拌2min；混合均匀后再缓缓加入混合好的外加减水剂和水，充分搅拌3min；
[0047]
第三步：经测试，煤矸石全集料混凝土的28d抗压强度达到53.81mpa。
[0048]
对比例1：
[0049]
煤矸石全集料混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0050]
第一步，煤矸石全集料混凝土的原料按质量份数配比包括如下：硅酸盐水泥、河砂、普通石子、减水剂、水分别为345份，664份，1180份，1.7份和190份；
[0051]
第二步：将普通石子、河砂、硅酸盐水泥依次加入搅拌机中混合搅拌均匀，充分搅拌2min；混合均匀后再缓缓加入混合好的外加减水剂和水，充分搅拌3min；
[0052]
第三步：经测试，煤矸石全集料混凝土的28d抗压强度达到38.33mpa。
[0053]
抗压强度测试，各实施例和对比例的混凝土抗压强度如表2所示。
[0054]
表2各实施例和对比例混凝土不同龄期抗压强度(mpa)
[0055][0056]
结合实施例1-3和对比例1，由表2可知，本发明的煤矸石全集料混凝土在后期强度略高于普通砂石混凝土，主要是煤矸石作为粗细骨料，其具有一定的潜在活性，能够与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化反应，填充孔洞；同时，破碎的煤矸石吸水率较大，降低了名义水灰比，从而提高混凝土的强度。
[0057]
综上所述，本发明提供的煤矸石全集料混凝土，煤矸石集料吸水性高，具有一定的潜在活性，与水泥水化产物发生二次水化反应，提高了混凝土的宏观力学性能，强度可达c20-c50；大程度地利用了矿区就地取材的煤矸石，采用0.15-20mm的煤矸石全集料，提高了破碎筛分效率，降低成本；利用煤矸石全部取代普通砂石，不仅缓解了煤矸石污染问题，还解决了天然砂石紧张问题，具有重要的经济效益。
[0058]
最后说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。