煤矸石集料在混凝土中的应用研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

煤矸石是煤炭生产、加工过程中产生的固体废物，是煤的共生资源，成煤过程中与煤伴生、灰分通常大于50%、发热量一般在3.5～8.3mj/kg范围内的一种碳质岩石煤矸石的产生量约占煤炭开采量的10%～25%。我国煤矸石的堆放已形成1500余座矸石山，全国贮存的矸石共计约有40亿t以上，占地近30万亩。煤矸石露天堆放带来了严重的环境污染，是矿区生态环境的主要污染源之一。煤矸石一般露天堆放，经日晒、雨淋、风化、分解，产生大量的酸性水或携带重金属离子的水，下渗损害地下水质，外流导致地表水的污染。煤矸石堆放不仅对矿区的自然景观造成一定的影响，有时会产生滑坡和泥石流现象。我国矿区有近1/3的煤矸石由于黄铁矿和含碳物质的存在发生自燃，自燃后矸石分解并放出大量的co、co2、so2、h2s、氮氧化合物及苯并芘等有害气体，严重污染环境。一座矸石山自燃可长达十余年至几十年，导致矿区大气质量严重恶化，呼吸道疾病流行，部分污染严重的矿区甚至发生工人呼吸中毒昏迷乃至死亡的恶性事故。露天堆放的煤矸石造成的扬尘污染，淋溶污染,放射性元素污染,地质灾害以及矸石山爆炸等问题，给社会造成的危害和损失难以估量，解决煤矸石问题迫在眉睫。

但是，煤矸石不是一种简单的废弃物，而是放错了位置的资源，煤矸石资源化利用具有环保和经济两重意义。目前我国已经开发出了多种煤矸石资源化的途径。考虑到煤矸石除含有少量的可燃成分外，大部分是由各种矿物质组成，其中含有较多的二氧化硅、氧化铝等，是一种天然的黏土质原料，不仅可作为水泥生料中si、al等组分的主要来源，还能释放一定热量来替代部分燃料，可代替黏土配料烧制普通硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、煤矸石炉渣水泥等；国外也把煤矸石作为工程填料广泛应用，公路路基和路堤的充填材料、坝体充填材料、护层等。

为了提高煤矸石资源化的效益，本课题将煤矸石作为普通混凝土的粗细集料来制备煤矸石混凝土，拟实现固体废弃物的无害化、减量化、规模化的应用，减少对天然砂石资源的开采，可以降低建筑工程的二氧化碳的排放，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益，有着很好的前景和重要的意义。查阅了大量资料，基于前人的基础上对煤矸石的特性进行了分析，发现经过筛选处理后的煤矸石与碎石的性质有很多相似之处，于是将煤矸石掺入代替集料来制备c30等级的煤矸石混凝土，并探究其对混凝土工作性能和力学性能等的影响，以期对煤矸石混凝土的质量控制、煤矸石混凝土的设计具有借鉴和指导意义。

2. 研究的基本内容与方案

一、基本内容：

以煤矸石为处理对象，研究不同煤矸石用作混凝土集料的可行性，进行煤矸石混凝土试配研究，优化出可代替天然石材的煤矸石混凝土．本课题主要研究煤矸石经过破碎分选后用作集料的可行性，以及煤矸石代替天然集料对混凝土性能影响的研究。

第一步对比分析原状煤矸石、破碎分选后煤矸石及自燃煤矸石的物理性质；

3. 研究计划与安排

第1-2周查阅相关文献资料，了解实验原料、仪器等；明确实验内容，确定实验方案；

第3-4周实验准备工作，布置外文文献翻译，完成开题报告；

第5-11周按照实验方案来进行相关实验，并完成相关性能测试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]孙家瑛.用煤矸石炉渣取代天然砂的混凝土性能研究[j].建筑材料学报，2012.2.

[2]江漠清.煤矸石对环境的危害及其综合治理与利用[j].煤炭加工与综合利用,2003(3)：43-46．

[3]陈飞虎.自燃煤矸石国内外研究与应用现状[j].硅酸盐建筑制品，2006(1).35-41．