活化煤矸石作掺合料—混凝土力学性能的研究

许晨阳，范兴旺,张亮,蔺喜强

(中国矿业大学（北京）机电学院材料系，北京 100083)

0 前言

煤矸石是煤矿生产过程中采煤和洗煤时被分离出来的废料，是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一。通常煤矸石的产量约占煤炭开采量的10%～20%,目前我国煤矸石的堆放已形成1500座矸石山，全国储存的矸石共计约有40亿吨以上、占地近30万亩。此外煤矸石露天堆放，经日晒、雨淋、风化、分解，产生大量的酸性水或携带重金属的离子水，导致水体污染和土壤破坏等严重后果[1]。

由于各地煤矸石所含矿物不同，其化学成分较为复杂，一般以铝、硅为主要成分。但由于具有稳定的晶体结构，因此活性很低。有研究表明，对黏土岩类煤矸石加热到一定温度时，煤矸石中的高岭土组分会发生脱水和分解，生成偏高岭土和无定形的二氧化硅和氧化铝，原来的结晶相被分解破坏，此时煤矸石就具有了活性[2]。本试验所采用煤矸石来源于北京，利用活化研究阶段所得出的结论，将煤矸石投置于沸腾炉中煅烧，温度控制在900℃左右，保温2小时后空冷，然后粉磨成比表面积为450 m2/kg左右的煤矸石细粉[3]。

本文研究了活化煤矸石细粉对新拌C60混凝土性能的影响规律，同时将其与矿粉、粉煤灰进行了二元复配实验研究，得出了活化煤矸石在制备高性能混凝土中的使用方法，并对其作用机理进行了分析。

1 原料和试验方法

1.1 原材料

水泥：北京琉璃河P·O42.5级，矿物组成见表1。

表1 水泥的矿物组成 %

活化煤矸石：取自北京房山区，有两条生产线将煤矸石破碎筛分，10～25mm作沥青混凝土的集料，本试验选用5mm以下的软质煤矸石煅烧粉磨制得，比表面积454m2/kg。……