１７８· 第３５卷第２５期 ２ ０ ０ ９年９月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ １．３５ Ｎｏ．２５ Ｓｅｐ． ２００９ 建筑材料及应用· 文章编号：１００９—６８２５（２００９）２５—０１７８ ０２ 煤矸石的工程性质试验研究 程智超 摘要：结合实体工程，对徐州地区煤矸石的膨胀性、崩解性、渗透性等工程物理性能进行了室内试验研究，论证了煤矸 石用作路基填料的可行性，为其在高速公路中的应用提供了科学依据。 关键词：煤矸石，工程性质，膨胀性，渗透性，崩解性 中图分类号：ＴＵ５０２ 文献标识码：Ａ 煤矸石是煤层在形成过程中与煤伴生或共生的一种坚硬岩 达到３０％以上，具有较强的崩解性。 石，随着煤矿的开采而成为煤炭生产中的副产品Ｌ１ Ｊ。大量的煤矸 石不仅占用了大量的土地和农田，而且严重污染了环境 Ｊ。如何 治理和综合利用煤矸石，正越来越引起人们的重视，将煤矸石应 用于公路工程是工程技术人员研究的重要课题。 本文结合京福国道徐州东绕城段煤矸石填筑路堤试验段的 工程实例，通过相关室内试验，对徐州地区煤矸石的工程物理性能 岩性 炭质页岩 泥岩 表２膨胀试验结果 样品类型 粉样 岩块 干密度 ｋＮ／ｍ 自由膨胀率 无荷膨胀率 ％ ％ 膨胀力 ｋＰａ １５．６ ２３．１ １６．４ ２０．９ １４．５ ０．８ １８．３ ２６．８ 粉样 岩块 １７．３ ２６ １ １８ ２ １．１ 进行了研究，为煤矸石在高速公路中的应用提供科学依据。本次 ２煤矸石的渗透性 研究选取了徐州地区５个不同矿区的试样进行试验，因篇幅有限， 煤矸石的渗透性与压密程度有关，充分的压密能大大减小煤 本文只摘录了徐州地区两个矿区煤矸石试样的相关试验成果。 矸石的渗透性，干容重大于２．０时，其渗透系数接近黏土渗透系 １煤矸石的膨胀性及崩解性 岩土体的膨胀通常分成两种，一种是粘粒含量较高的土体遇 水后粘粒结合水膜增厚而引起的，称为粒间膨胀；另一种是岩土体 中含有的黏土矿物遇水后，水进入到矿物的结晶格子层间而引起 的，称为内部膨胀。对未风化煤矸石来说，小于０．５ ｍｉＴｔ的颗粒一 般在１０％以下，所以内部膨胀则是煤矸石膨胀性研究的关键所在。 为研究煤矸石的膨胀性，首先选择典型煤矸石进行化学成分 数。煤矸石密度与渗透系数关系试验结果见表３。 表３煤矸石密度与渗透系数关系试验结果 干容重／ｇ·ｃｎｌ～ １．６４ １．９５ ２．０５ 渗透系数／ｃｍ－ｓ一１ ２．０３×１０—２～９２５３×１０—２ ３．６３×１０—３－－４１３ｘ１０—３ １．４３Ｘ １０—４～２ ６３Ｘ １０—４ 在煤矸石中添加一定比例的细颗粒，有助于矸石压密性的改 善与渗透性的降低。不同煤矸石样与渗透系数关系试验结果见 和矿物成分的分析，确定煤矸石中膨胀性黏土矿物的种类和含 表４。 量，然后通过试验测定煤矸石的膨胀性。煤矸石自然组成按岩性 表４不同煤矸石样与渗透系数关系试验结果 分一般以泥岩、炭质页岩为主，也包括砂岩、玄武岩、花岗岩、凝灰 岩等。泥岩、炭质页岩遇水软化，发生崩解；其他几种煤矸石由成 因和成分决定了其不具备发生第二种膨胀的可能性。因此，本文 仅对泥岩和炭质页岩煤矸石的膨胀性进行了研究。 试样种类 天然煤矸石 添加２０％黏土 干密度 １ ７８ １ ８３ 渗透系数／ｃｒｎ·ｓ一１ ７、４３３×１Ｏ一２ １．２５３×１０—３ 添加２０％粉煤灰 １．８０ ８．１６３×１０—３ １．１膨胀性试验 主要是测定粒度小于０．５ ｒｍ煤矸石粉样的自由膨胀率、无 ３煤矸石的水稳性 根据粒度分布特点，煤矸石属于一种碎石类土，但在工程性 煤矸石与碎石类土不太一样，主要反映在其强度条 荷膨胀率和膨胀力；煤矸石岩块的无荷膨胀率。试验结果如表１， 质的稳定性上，表６是 表２所示。比较可知，蒙脱石含量高的粉样，其膨胀率和膨胀力 件和变形性对于含水量的变化表现有较强的敏感性。表５，均较大，自由膨胀率最大为２０．９％，属于弱膨胀性；岩块的无荷膨 不同矿区试样水稳性试验中强度指标与浸水时间及含水量变化 胀率很小，但是在试验过程中，岩块开裂，发生了崩解现象，由此 的试验结果。对煤矸石进行了崩解性试验。 表１两种煤矸石的矿物组成 ％ 表５权台新煤矸石水稳性试验 浸水时间／ｈ 于密度 ／ｇ·ｃｆｎ一０ 含水量ｗ／％ 凝聚力ｃ／ｋＰａ 摩擦角９／（。） ０ ４ ８ ２４ １．８９ １．８８ １．８９ １．８９ １．８７ １．８７ ８．６４ ９ ６６ ９ ７８ １１．０３ １１．１６ １１．４５ １１８．３４ １０２．３７ ９６．６３ ８６．９４ ８２．４３ ８３．ｏ０ ４２．０ ３９．０ ３３．０ ３２．６ ３３．４ ３９．０ ｌ岩性 Ｉ蒙脱石Ｊ高岭石Ｊ 绢云母 Ｊ黄钾铁矾石 英炭质页岩 【炭质页岩１ １８．５ Ｉ １６．３ ｌ ７．８ ｌ ２０．６ ２３．８ 泥岩 ｆ ３１ ５ ｆ １１ １ ｆ ４．６ ｆ １３，５ ３２．４ １．２崩解性试验 两种煤矸石各选择４块无裂隙的样品，放入水中浸泡，计算 浸泡１ ｄ，５ ｄ，１５ ｄ，３０ ｄ的崩解量（为累计百分比），炭质页岩分别 ４８ ７２ 试验结果表明，煤矸石试样的含水量随浸水时间的增长而增 带有随机性；凝聚力随含水量的增加明 为１．３％，１２．１％，２３．１％，３５．２％；泥岩分别为１．７％，１０．２％， 长，内摩擦角变化不明显，这种现象主要在浸水后２４ ｈ内出现，浸水到４８ ｈ后强度 ２５．３％，３０．２％。两种煤矸石岩样在水中浸泡３０ ｄ后，崩解量都 显降低，收稿日期：２００９．０４．２３ 作者简介：程智超（１９７４ ），男，硕士，工程师，江苏省交通规划设计院有限公司，江苏南京２１００００ 第３５卷第２５期 ２ ０ ０ ９年９月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥ 兀，ＲＩ Ｖ０１．３５ Ｎｏ．２５ Ｓｅｐ．２００９ ·１７９· 文章编号：１００９—６８２５（２００９）２５．０１７９—０３ 聚羧酸系外加剂在商品混凝土中的应用 杨学杰 摘要：通过将聚羧酸系高效减水剂进行分类，研究了聚羧酸系高效减水的作用机理和性能特点，介绍了聚羧酸系减水 剂在商品混凝土工程中的应用，旨在通过运用一些高效外加剂来促进我国混凝土材料的发展。 关键词：聚羧酸系，高效减水剂，商品混凝土，应用 中图分类号：ＴＵ５２８．０４２ 文献标识码：Ａ ０引言 聚羧酸系高性能减水剂与不同种类的水泥有比较好的相容 随着材料科学与混凝土技术的发展，混凝土外加剂在建筑工 性，即使在低掺量时，也能使混凝土具有高流动性，并且在低水灰 程中得到了广泛的应用，其品种愈来愈多，性能愈来愈优，技术经 比时具有低粘度和良好的保坍性能。因此，聚羧酸系高性能减水 济效益愈加显著，为改善混凝土的技术性质起到了至关重要的作 剂对于大体积混凝土工程、大跨度海上工程等具有十分重大的意 并且，使用聚羧酸系高性能减水剂的混凝土可添加更多的矿 用。特别是高效减水剂已成为当今高性能混凝土中不可缺少的 义，重要组分，其中尤以聚合物类外加剂因其优良性能受到人们高度 渣或粉煤灰取代水泥，从而降低成本。因此，聚羧酸系减水剂代 关注。作为第三代新型高效减水剂的聚羧酸系高性能混凝土外 途［１ｌ。 表了混凝土外加剂的发展方向【２ｌ。 聚羧酸系高效减水剂的分类 加剂，由于具有较多独特的性质而具有更大的应用前景和发展前 １聚羧酸系高性能减水剂一般分为聚丙烯酸盐（或酯）类、聚马 下降幅度明显减小并趋于稳定。 表６韩桥煤矸石水稳性试验 浸水时间／ｈ 干密度 ／ｇ·ｃｒｎ一０ 含水量ｗ／％ 凝聚力ｃ／ｋＰａ 摩擦角９／（。） ０ ４ ８ ２４ ４８ ７２ １．７７ １．７６ １．７６ １．７６ １．７５ １．７６ １４．５２ １９ ２０ １９．５Ｏ ２０．２４ ２０．３８ ２Ｏ．４２ １０３．４５ ７１．３５ ６２．８２ ３５．４５ ３７．３５ ３７ ３５ ４１．３ ３１．Ｏ ２６．７ ３２．０ ２６．３ ２８．６ 工程使用要求。 加轴承载比（ＣＢＲ）是评定路基土和路面材料的强度依据。 徐州地区的煤矸石能满足承载比大于８％的要求。 ５结语 １）煤矸石天然容重较小，呈松散状，含水量较低，细颗粒成分 含量相对较小。 ２）煤矸石在饱水情况下易发生崩解，崩解发生后会降低煤矸 石的强度，这一点在煤矸石路基设计和施工时尤要注意。为防止 ４煤矸石压碎值和室内ＣＢＲ指标 压碎值用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力， 风化，煤矸石路基需要采用包边土进行封闭保护。 ３）煤矸石压密之后，随着密实度的增大，其渗透系数迅速减 是衡量石料力学性质的指标，以评定其在公路工程中的适用性。 小，具有较好的隔水性。 煤矸石压碎值和室内ＣＢＲ指标见表７，表８。 ４）做好煤矸石路堤的排水工作，是保证煤矸石路堤稳定性和 表７压碎值试验结果 组别 承载能力的重要环节。 平均压碎值 矿区 第一组 第二组 ５）煤矸石压碎值和ＣＢＲ指标满足路用要求。 参考文献： ｍＯ／ｇ ｌ ｍｌ／ｇ ｍｏ／ｇ Ｉ ｍｌ／ｇ ／％ 权台新 韩桥 ２ ７５７ ｌ ６０９ ２ ７１６ Ｉ ７６６ ２ ７５６ Ｉ ６０８ ２ ７１７『 ７６９ ２２．１ ２８．３ ［１］王晨，王修山．煤矸石填筑高等级公路路基的效益分析 ［Ｊ］．交通标准化，２００８（８）：７５—７８． ［２］赵国智，李仲学，刘 峰．煤矸石作铁路路基的技术经济分 析［Ｊ］．中国煤炭，２ｏ０６（３）：１８—１９． ［３］ 史呜军，叶海军．煤矸石在建筑中的综合利用［Ｊ］．山西建 筑，２００７，３３（３０）：１８８—１８９． 可见，徐州地区的煤矸石的压碎值均小于３０％，能满足公路 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｐｒｏｊ ｅｅｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｇａｎｇｕｅ ＣＨＥＮＧ Ｚｈｉ＿ｃｌｌａｏ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｐｒｏｊｃｔｅ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｍａｋｅｓ ｉｎｄｏｏｒ ｔｅｓｔ ｏｎ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｇａｎｇｕｅ ｌｉｋｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ，ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｂｌｅ，ｐｅｒｍｅ— ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｉｔ ｓｔａｔｅｓ ａｂｏｕｔ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｇａｎｇｕｅ ａＳ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｒｏａｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｔｈｕｓ ｐｍｖｉｄｅｓ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ａｐｐｌｉｃａ— ｔｊｏｎ ｏｆ ｇａｎｇｕｅ ｉｎ ｈｉｇｈ ｗａｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇａｎｇｕｅ，ｐｍｊｃｔｅ ｆｅａｔｕｒｅ，ｅｘｐａｎｓｉｏｎ，ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ，ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｂｌｅ 收稿日期：２００９．０４—１６ 作者简介：杨学杰（１９６５一），女，讲师，贵州省轻工职业技术学院，贵州贵阳５５０００２