[发明专利]一种煤矸石混凝土及其制备方法与应用

说明书

一种煤矸石混凝土及其制备方法与应用，该煤矸石混凝土组分包括煤矸石原料和混凝土材料，具体包括相应配比煤矸石骨料，掺合料，胶凝材料，搅拌用水，天然粗骨料和天然细骨料；煤矸石原料添加重量≤煤矸石混凝土总重30％。制备方法为：将煤矸石破碎冲洗干燥，获得沉淀物与煤矸石骨料，沉淀物经处理后制备掺合料；按配比混合部分原料进行一次搅拌，形成一次搅拌物料；向其中加入相应材料，进行二次搅拌制得煤矸石混凝土。本方法中不需对煤矸石进行多次破碎，环保高效，节约大量能源，有利于工业化生产，制得煤矸石混凝土具有更好的力学性能，和易性也有所提高，并可将煤矸石混凝土应用于钢管混凝土构件制备技术领域。

技术领域：

本发明属于建筑结构技术领域，具体涉及一种煤矸石混凝土及其制备方法与应用。

背景技术：

我国是燃煤大国，而在煤炭开采过程中会掺杂大量含碳量较低的煤矸石，这种碳质、泥质和砂质岩的混合物发热值低，比煤坚硬，燃烧性能很差。目前，我国积存煤矸石超过10亿吨，并且每年仍排出煤矸石1亿吨。随意堆积的煤矸石山占用了大量土地资源，在堆积的过程中，还会发生自燃，引发安全问题；随着时间的积累，其逸出或浸出的硫化物对周边土壤和地下水影响极其恶劣，威胁附近居民的正常生活。

目前，煤矸石主要应用于井下充填、复垦造田、筑路等初步应用阶段；部分应用于建筑方面，比如煤矸石水泥、混凝土的轻质骨料、耐火砖等材料，但在这些应用过程中，对煤矸石的反复破碎、研磨或一些物理和化学的处理使得加工过程成本过高，过程繁杂，不适宜大批量的商品化生产。

在现有的煤矸石混凝土制备过程中煤矸石的粒径范围大致在5～30mm内，即只采用了粗骨料(粒径为4.75～31.5mm)煤矸石。为了达到煤矸石的使用粒径，则需要对煤矸石进行多次破碎，在这过程中耗费了大量时间和能量，产生了更多的小于粒径要求的细骨料和微粉成分，这些多余煤矸石成分不进行合理的处理，还会引发二次污染的问题。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种煤矸石混凝土及其制备方法与应用。这种采用了大粒径骨料的煤矸石混凝土中利用的煤矸石粒径范围是0～60mm，经过破碎之后的煤矸石不区分细骨料、粗骨料和煤矸石块体，直接将粒径小于60mm的成分视为煤矸石物料在新制混凝土的配置中使用，充分利用煤矸石资源，减少了破碎工序，利用效率高并且节约大量能源。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种煤矸石混凝土，组分包括煤矸石原料和混凝土材料；其中，所述的煤矸石原料包括组分为：煤矸石骨料和掺合料，所述的混凝土材料包括胶凝材料，搅拌用水，天然粗骨料和天然细骨料，各组分体积百分比为v1：v2：v3:v4:v5:v6＝(22％～25％)：2％：(11％～14％)：(12％～18％)：(22％～25％)：(22％～25％)；其中：所述的v1为煤矸石骨料体积，v2为掺合料体积，v3为胶凝材料体积，v4为搅拌用水体积，v5为天然粗骨料体积，v6为天然细骨料体积；

所述的混凝土材料采用常规混凝土配制方法配制而成，所述的煤矸石原料添加重量≤煤矸石混凝土总重量的30％，其余成份为混凝土材料。

所述的煤矸石混凝土砂率≥0.45。

所述的煤矸石骨料粒径为0.075～60mm。

所述的胶凝材料为水泥。

所述的天然粗骨料为碎石或卵石，材质为安山岩或二长岩等。

所述的天然细骨料，为河砂或者机制砂。

所述的煤矸石混凝土抗压强度为C20～C80，即立方体抗压强度满足20～80MPa，抗震性能、收缩、徐变性能和相同强度的普通混凝土性能相近。

所述的煤矸石混凝土的制备方法，采用两阶段拌合法制备，包括以下步骤：

步骤1，煤矸石原料制备：