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煤矿洗选过程中产生的大量煤矸石造成了严重的环境和生态负担。结合国家政策对粘土砖的逐渐全部禁止生产,以及建材资源的紧缺,利用煤矸石生产墙材产品既能大量消耗煤矸石,又能解决建材资源来源的局限,对促进我国建筑产品改革具有很好的作用,是很有意义的尝试。
为了促进煤矸石更加广泛和大量的利用,直接选用洗选出的煤矸石,经破碎作为集料,添加一定量的胶凝材料水泥,矿物掺合料粉煤灰,以及Na2CO3、CaCl2、Na2SO4、石灰,通过对比实验和正交实验,系统的研究了各种组分对煤矸石砖性能的影响。结果表明:选择振动和压制成型能够成型含有较粗骨料的试件;在水泥-粉煤灰-煤矸石体系的试件中掺入Na2CO3、CaCl2、Na2SO4、石灰后,试件的抗压强度都有提高;单掺Na2CO3、CaCl2、Na2SO4后,随着煤矸石添加量的增加,试件抗压强度下降;当水泥15%、粉煤灰20%、煤矸石65%时,试件内复掺Na2CO30.5%、CaCl21%、Na2SO40.5%~2%三种比单掺Na2CO30.5%、CaCl21%、Na2SO41%时的28d强度高,单掺Na2SO41%时的试件7d和14d抗压强度比上述复掺时高;上述复掺后28d强度值比单掺后变化范围小;添加石灰后,试件各个龄期强度都比单掺复掺Na2CO3、CaCl2、Na2SO4的强度高;总的结果显示各种添加料对强度影响作用的大小为水泥>粗细煤矸石组合>石灰>复掺Na2CO3-CaCl2-Na2SO4>粉煤灰;SEM表征水泥-粉煤灰-煤矸石三种物料制成的试件内主要生成板块状晶体,复合添加Na2CO3、CaCl2、Na2SO4三种后,主要生成针状晶体,添加石灰后亦生成大量针状晶体。
最后验证手工制得的煤矸石多孔砖的强度为4.78MPa,体积密度为1449.3kg/m3,孔洞率为15.9%,不泛霜,干燥后没有裂缝。