特细砂煤矸石混凝土力学性能试验研究

作者：张战波; 刘辉; 侯世林^*; 陈菲

来源：煤炭科学技术, 2022, 50(09): 57-66.

DOI：10.13199/j.cnki.cst.2020-1404

• 煤矸石
• 混凝土
• 力学性能
• 正交设计
• 配合比
• 特细砂

为实现煤矸石的高效利用，制作可直接用于矿井巷道地面的煤矸石混凝土，以煤矸石取代天然粗骨料的取代率、水灰比大小、外加剂掺量为影响因素，通过三因素三水平正交设计的方法对C20、C30、C40三种强度煤矸石混凝土的力学性能进行试验研究，探索各因素对煤矸石混凝土立方体试验试件的力学性能影响机制。结果表明：煤矸石取代率对混凝土立方体抗压强度的影响最大，对于C20、C30、C40三种强度等级的煤矸石混凝土，取代率为80%的28 d混凝土立方体抗压强度分别为取代率为0时的64.1%、63.4%、62.2%,而取代率为100%的28 d混凝土立方体抗压强度分别为取代率为0时的53.0%、56.8%、61.5%,与天然骨料混凝土相比，煤矸石骨料混凝土力学性能较弱，总体上强度偏低；对7、28 d两种龄期，取代率分别为80%和100%的煤矸石混凝土的立方体抗压强度和轴心抗压强度进行回归分析，得到的结果与现行国家规范中对普通混凝土的要求相近，表明取代率为80%和100%的煤矸石混凝土轴心抗压强度能够满足要求；由于煤矸石骨料自身力学性能较差，导致煤矸石混凝土劈裂强度不能达到规范要求，弹性模量明显低于普通混凝土，泊松比试验值离散性较大，变化规律不明显。基于试验结果，确定陕北矿业公司柠条塔煤矿巷道地坪C20级强度煤矸石混凝土最佳配比为：煤矸石取代率为100%、水胶比为0.45、不掺加减水剂，即水泥、水、黄砂、煤矸石质量比为1∶0.45∶1.31∶2.67。

• 单位
  陕西陕煤陕北矿业有限公司; 中国矿业大学（北京）; 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室