本发明属于建筑工程技术领域,是一种利用自燃煤矸石配制的砂浆,涉及到煤矿开采过程中,剩余废料的综合利用。 随着现代工业的发展,工业废料的排放日益增加,大量的工业废渣如不采取妥善处理和利用,必然给社会造成很多的危害,这是涉及保护环境,生态平衡,防害除病,不遗福子孙后代的大事。
我国是世界上产煤大国,煤矸石的排放量每年在6000万吨以上。煤矸石的利用在我国的产煤区早就开始,但一直未引起重视,目前每年利用只有1100万吨,利用率仅为18%左右。还有82%的煤矸石未被利用,作为废料排放在大地中。用煤矸石制砖在50年代就已经开始,但数量有限。用自燃煤矸石作水泥的火山灰质混合材料,在我国抚顺和唐山等矿区附进水泥厂一直在利用,不过用量较少。70年代以来,在煤矸石的研究和利用方面,主要是制做墙体材料。河南焦作煤矸石砖厂,用煤矸石制砖,其掺量可达80%以上,而至今煤矸石在水泥,混凝土,人造轻骨料,筑造材料等方面应用较少。
由于我国在开采煤的过程中采用与西方截然不同技术路线,煤矸石的综合利用一直进展不快。山西建筑研究所和压泉应用技术研究所在“煤矸石砂在砂浆中的应用”中报导,煤矸石与水泥混合制成砂浆应用在建筑上(成果大全第12册,p443),只是公开了把两者混合,未涉及两者的配比及效果。
本发明的目的是提供一种用自燃煤矸石配制的砂浆,这种砂浆在自然养护三个月后,抗压强度还要增强,而清砂砂浆和其砂石砂浆在一个月后抗压强度未有明显增强。本发明可使建筑成本大大降低,有利于废物的综合利用与治理。
煤矸石是煤矿开采或洗煤过程中所排除的夹杂物。煤矸石并非单一地岩石,而是含碳物和岩石(砾石,砂岩,页岩和粘土)的混合物,是一种碳质岩,其灰分超过40%,燃烧值在1000-2000千卡/公斤左右。根据岩相分析,煤矸石除含有较低的碳外,其主要矿物的成分是伊利石,高岭土等粘土矿物,以及石英,云母,长石及少量的碳酸盐和硫铁矿等。其化学组成如下表:
化学成分 SiO2 MgO Al2O3 CaO BO5 SO3 TiO2 烧失量含量 % 66.33 0.75 17.27 1.15 0.27 0.53 0.56 1.78
实践证明,在自然环境下堆积如山的煤矸石,由于碳素的氧化反应,放出热量积聚在内部,不易散发而达到自燃。粘土矿物脱水分解,烧掉有害杂质和炭素,使其具有良好的活性,是一种良好的烧粘土质混合材料。
自燃煤矸石有无定形的活性氧化硅和氧化铝,它们与水调和后,在氢氧化钙的存在下,就会发生显著的水化。反应一般认为是
生成了水化硅酸钙和水化铝酸铝。这些水化物能在空气中凝结硬化,并能在水中继续硬化,具有相当高的强度。
本发明利用煤矸石的上述特点,用煤矸石,白灰与水泥混和配制砂浆,应用在砌筑,抹面和煤矿巷道喷射混凝土中。
配制不同标号一立方米砂浆所用的自燃煤矸石,白灰,水泥的含量如下:
25# 砂浆
白灰含量 30~50公斤
水泥 65~79公斤
其余为自燃煤矸石。
50# 砂浆
白灰含量 20~40公斤
水泥 120~133公斤
其余为自燃煤矸石。
矸石细度模数在2.0以下。
在煤矿巷道喷射混凝土时,所用的砂浆各种成分的体积比
水泥∶煤矸石砂∶细石为
1∶4~4.5∶1
本发明的两次性能实验数据比较如下表,其中试件成型后均采用室内自然养护。
表1 强度试验数据
表1中横线以上数据是相应令期两次平行实验的平均抗压强度值,横线以下数据为以清砂28天强度为100%的强度增长率。
表2 抗冻性能试验设计标号砂浆品种配合比冻融后强度未冻强度降低率25#矸石混合浆79∶1205∶36.25.15.33.8%清砂砂浆79∶14402.32.611.5%矸石混合砂浆133∶1205∶36.27.47.73.9%50#133∶14404.55.213.5%
从上面数据可以看出本发明的抗压强度随时间增加,3个月增长幅度还很大,而且有继续增加的趋势,有较高的强度增长率。本发明的抗冻性能也比清砂砂浆要好。
由于本发明利用煤矸石及白灰,因此大大降低了水泥清砂的使用量,不仅防止土地的破坏,而且对煤矿开采废料进行了综合利用,解决了环境污染问题。本发明既有经济效益,又有社会效益。
本发明用在煤矿巷道喷射上效果极佳。
本发明的实施过程如下:
从煤矿开采出的自燃煤矸石,进行分选把废料清除,有用的物料送至电溜子。经电溜子输送锤式破碎机上,粉碎后在振动筛中筛分。煤矸石模数在2.0以下,输送到贮料仓场,装运。模散在2.0以上,又返回到锤式破碎机上,与新进物料继续破碎,再筛分。模数在2.0以上的物料,循环破碎。如图所示。