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煤矸石混凝土力学性能研究

目录

1.内容综述 3

1.1研究背景及意义 3

1.2国内外研究现状 4

1.3研究内容与方法 5

2.实验材料与方法 7

2.1实验材料 8

2.2实验设备与方法 9

2.2.1混凝土搅拌机 10

2.2.2混凝土试模 11

2.2.3拌合方法 12

2.2.4养护条件 13

2.2.5拆模与养护方法 14

3.煤矸石混凝土的配合比设计 15

3.1实验方案设计 16

3.2配合比优化 18

3.3配合比验证 19

4.煤研石混凝土力学性能测试与分析 20

4.1拌合物性能测试 21

4.1.1坍落度 22

4.1.2立方体抗压强度 23

4.1.3动态加载性能 24

4.2混凝土微观结构分析 25

4.2.1扫描电子显微镜(SEM) 26

4.2.2X射线衍射(XRD) 27

4.3混凝土损伤本构模型建立与分析 28

4.3.1本构模型的建立 29

4.3.2损伤参数的确定 30

4.3.3基于损伤本构模型的力学性能分析 31

5.煤矸石混凝土力学性能的影响因素分析 32

5.1煤矸石种类与含量 33

5.2水泥类型与细度 34

5.3骨料级配与形状 36

5.4外加剂种类与用量 37

5.5施工工艺与养护条件 38

6.结论与展望 39

6.1研究结论 40

6.2研究不足与局限 41

6.3未来研究方向 42

1.内容综述

煤矸石，作为煤炭生产过程中的副产品，大量产生于煤矿的开采和洗选过程中。由

于其高钙、铝含量以及低热值的特点，煤矸石通常被视为一种废弃物。然而，随着工业技术的不断进步和资源的循环利用需求，煤研石的利用价值逐渐被发掘。近年来，煤矸石在建筑材料、陶瓷与耐火材料、化肥工业以及路基材料等领域得到了广泛应用。

在建筑材料领域，煤矸石经过破碎、筛分、粉磨等工艺处理后，可用作水泥、混凝土等掺杂材料，从而改善混凝土的性能。已有研究表明，适量添加煤矸石能够降低混凝土的成本，提高其强度和耐久性。然而，关于煤研石混凝土的力学性能研究仍存在许多不足之处，如煤研石的粒径分布、含量等因素对其力学性能的影响机制尚不明确；此外，煤矸石混凝土的长期性能和耐久性也需进一步深入研究。

本文综述了煤矸石混凝土力学性能的研究现状和发展趋势，旨在为相关领域的研究者和工程技术人员提供有益的参考。首先，介绍了煤矸石的基本性质及其在混凝土中的应用；其次，总结了煤矸石混凝土力学性能的主要评价指标和实验方法；分析了当前煤矸石混凝土力学性能研究中存在的问题和挑战，并展望了未来的研究方向。

1.1研究背景及意义

煤矸石，一种在煤炭开采过程中产生的废弃物，主要由煤炭在开采、运输和加工过程中脱落的岩石碎片组成。由于其成分复杂，通常包含石英、长石、云母等矿物成分，煤矸石不仅占用大量土地资源，还可能对环境造成污染。因此，如何合理利用煤矸石已成为一个亟待解决的问题。

混凝土作为现代建筑工程中不可或缺的基础材料，其性能直接关系到建筑物的安全与使用寿命。然而，煤研石作为一种非传统骨料，其对混凝土力学性能的影响尚未得到充分研究。煤矸石的引入可能会改变混凝土的微观结构，进而影响其宏观力学性能，如抗压强度、抗折强度、弹性模量等。因此，深入研究煤研石混凝土的力学性能，对于提高混凝土的利用效率、节约资源、保护环境具有重要意义。

此外，随着绿色建筑材料的发展，开发具有高性能的煤矸石混凝土产品，不仅可以减少对天然骨料的依赖，降低工程成本，还能为煤研石的综合利用提供新途径。因此，本研究旨在探讨煤矸石混凝土的力学性能特点及其影响因素，为煤矸石混凝土在建筑领域的应用提供理论依据和技术指导。

1.2国内外研究现状

近年来，随着建筑行业的快速发展和环保意识的不断提高，煤研石混凝土作为一种环保型建筑材料，其力学性能研究已成为国内外学者的研究热点。在国外，美国、加拿大、澳大利亚等国家已经开展了煤研石混凝土的研究工作，主要集中在煤矸石的物理性质、化学性质、活性以及其在混凝土中的掺量等方面。研究表明，煤矸石的掺入可以有效提高混凝土的抗压强度、抗折强度和耐久性，同时降低混凝土的热膨胀系数和渗透性。此外，国外学者还研究