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煤矸石是采煤、洗煤过程中产生的固体废弃物,是我国目前年排放量和累计存量最大的工业废弃矿物之一。煤矸石的产生和堆放,污染环境,占据土地,造成灾害事故,带来巨大的经济损失。因此,实现煤矸石的再生利用迫在眉睫。目前,利用煤矸石作为生产混凝土的材料是实现煤矸石再生利用的有效途径。本文以煤矸石替代混凝土中的粗骨料,采用物理性能试验和理论分析相结合的研究方法,研究煤矸石的不同取代率对混凝土工作性能(粘聚性、保水性和流动性)、力学性能(抗压强度、劈裂抗拉强度和静弹性模量)和耐久性能(抗渗性能、抗冻性能)的影响规律,并对煤矸石的作用机理做出合理的分析。1.通过混凝土工作性能试验得出:混凝土的坍落度和流动性均随着煤矸石取代率的增加而降低。2.通过混凝土力学性能试验得出:(1)当养护龄期为7d时,煤矸石粗骨料混凝土的力学性能和普通混凝土相接近,部分煤矸石取代率的混凝土的力学性能优于普通混凝土;(2)当养护龄期为28d时,混凝土的力学性能总体上会随着煤矸石取代率的增加而降低。当水灰比0.40和0.45时,混凝土抗压强度分别集中在38.10MPa~49.30MPa和35.25MPa~42.70MPa之间,劈裂抗拉强度分别集中在2.90MPa~3.48MPa和2.67MPa~3.04MPa之间,静弹性模量分别集中在3.05×104MPa~3.57×104MPa和3.04×104MPa~3.43×104MPa之间;(3)当养护龄期为60d时,混凝土的力学性能总体上会随着煤矸石取代率的增加而降低。当水灰比0.40和0.45时,混凝土抗压强度分别集中在38.45MPa~54.90MPa和37.44MPa~48.94MPa之间,劈裂抗拉强度分别集中在3.10MPa~3.77MPa和2.70MPa~3.33MPa之间,静弹性模量集中在3.15×104MPa~3.76×104MPa和3.13×104MPa~3.66×104MPa之间。3.通过耐久性能试验得出:随着煤矸石取代率的增加,混凝土的抗渗性能和抗冻性能不断降低。当水灰比0.40和0.45时,混凝土相对渗透系数分别集中在1.41×10-7cm/h~4.39×10-7cm/h和2.01×10-7cm/h~4.67×10-7cm/h之间;当水灰比0.40和0.45时,普通混凝土的冻融次数达到300次以上,煤矸石取代率为20%、40%和60%、80%、100%的混凝土冻融次数分别集中在200~250和150~200之间。