过火煤矸石与混凝土再生集料综合利用的试验研究

过火煤矸石与混凝土再生集料综合利用的试验研究

报告人：指导老师：研究生开题报告第一页，共十五页。开题报告内容预览研究目的及意义过火煤矸石与混凝土再生集料综合利用的试验研究研究目的及意义研究课题背景国外研究现状国外研究领域技术研究内容目前研究进展后续研究计划2023/2/6第二页，共十五页。研究背景

<1>我国煤炭资源丰富，是一个以煤为主要能源的国家；

<2>煤矸石是采煤、洗煤过程中排放的固体废物，在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。

<3>全国国有煤矿现有矸石山1500余座，堆积量30亿t以上（占工业固废排放总量的40%以上）。

<4>35%堆积的煤矸石在一定压力、温度下自燃形成过火（自燃）煤矸石，其主要成分是A、S和F

。

煤矸石山煤矸石

由于现有发展技术不完善，地区发展不平衡，煤矸石的利用力度还远不够大。长期堆积造成的影响：<1>占用土地资源；<2>污染大气：扬尘，自燃产生的有害气体；<3>污染水土资源：含Pb,Sn,As,Cr等有毒重金属元素;<4>安全隐患。2023/2/6第三页，共十五页。研究背景随着大量的老旧建筑物逐渐达到使用寿命、城镇化进程的快速发展和城区改造等工程的推进>>>>>我国建筑垃圾排放量逐年增长，可再生组分比例也不断提高。我国建筑废弃物传统的处理方法：运往郊外或城市周边填埋或露天堆放处理>>>>>浪费土地、资源，污染环境。随着基础设施大规模建设、城镇化进程的推进，对砂石骨料需求量不断增长，长期对其随意开采>>>>>资源枯竭，山体滑坡，河床改道，严重破坏了自然环境。建筑固废混凝土块2023/2/6第四页，共十五页。国外建筑垃圾资源化现状

国外在建筑垃圾资源化利用上，日本和韩国的建筑垃圾利用率较高，分别为93%和90%。德国和美国利用率分别为80%和75%。大多实行“建筑垃圾源头削减策略”，如废弃物减量化设计、施工与管理策略技术实现建筑垃圾的“零排放”等。2023/2/6第五页，共十五页。国外建筑垃圾资源化技术美国建筑垃圾资源化处理技术①“低级利用”：如现场分拣利用，一般性回填等，占建筑垃圾总量的50%~60%；②“中级利用”：如用建筑物或道路的基础材料，加工成集料，再制成各种建筑用砖等，约占40%；③“高级利用”：如将建筑垃圾还原成水泥、沥青等再利用。

德国建筑垃圾资源化处理技术①每个地区都有大型建筑垃圾再加工综合工厂，仅在柏林就建有20多个；②利用建筑垃圾制备再生集料领域处于世界领先水平，已形成一套先进完善的制作工艺，并科学合理的配置了相应的设备；③2002年至今，德国国内已经分布了2290座再生集料加工厂。

日本建筑垃圾资源化处理技术①日本建筑垃圾加工处理的生产工艺流程较德国细化程度更高，设备所属功能也更为先进和专业；②建筑垃圾分选除了常规的诸如振动筛分设备和电磁分选设备之外，还包括可燃物回转式分选设备、不燃物精细分选设备、比重差分选设备等其他先进设备。2023/2/6第六页，共十五页。研究目的及意义

解决了大量固体废弃物处理困难和对环境的负面影响等问题，同时又节省了大量的固体废弃物清运、填埋等处理费用

生产和综合利用建筑垃圾再生集料和工业固体废弃物既节约了资源、能源，又减轻了地球环境负荷及维护了生态平衡，为具有最高新的技术水平生产经营方式发展提供了建设性方案，符合绿色再生混凝土的倡议2023/2/6第七页，共十五页。研究内容一、利用过火煤矸石配制高掺量低熟料水泥二、建筑垃圾混凝土块再生集料的制备三、低熟料水泥与再生细集料在砂浆中的应用四、低熟料水泥与再生集料在混凝土中的应用2023/2/6第八页，共十五页。配制过火煤矸石低熟料水泥配制高掺量过火煤矸石低熟料水泥的突破点：<1>矿物掺合料潜在活性的激发手段：化学激发、物理激发以及复合激发<2>粉磨时间（细度）对活性激发程度的试验研究<3>复合掺合料适宜掺量的确定<4>不同掺合料复合比例对低熟料水泥性能的影响2023/2/6第九页，共十五页。混凝土再生集料的制备再生集料强化技术方法

<1>化学强化法：采用不同化学性质材料（如聚合物、有机硅防水剂、纯水泥浆、水泥外掺Kim粉、水泥外掺Ⅰ级粉煤灰等）对再生骨料进行浸渍、淋洗、干燥等处理以达到强化的目的。缺点：效果不理想，且代价过高，没有推广应用价值。<2>物理强化法：是指使用机械设备对简单破碎的再生骨料进一步处理，通过骨料之间的相互撞击、磨削等机械作用除去表面黏附的水泥砂浆和颗粒棱角的方法。主要有机械研磨强化法（立式偏心装置研磨法和卧式回转研磨法）、加热研磨法和颗粒整形强化法。2023/2/6第十页，共十五页。在砂浆中的应用

利用低熟料水泥再生细集料配制砂浆获得优异和易性（保水性和流动性）

和力学性能（抗压强度、粘结强度等）的技术途径：<1>再生细集料在砂浆配料中的比重研究<2>用水量的确定<3>添加剂的选用

<4>不同强度等级砂浆的配制2023/2/6第十一页，共十五页。再生混凝土的配制

<1>再生集料取代率对再生混凝土用水量的影响<2>粉煤灰对再生混凝土用水量的影响<3>再生混凝土配合比的设计<4>再生混凝土力学性能的研究<5>再生混凝土收缩性能的研究<6>再生混凝土耐久性能的研究2023/2/6第十二页，共十五页。目前研究进展对过火煤矸石潜在活性激发的初步试验研究，得到了以下试验成果：

a.有机无机复合激发剂对自燃过火煤矸石潜在活性的激发效果比较显著；

b.适宜的粉磨时间可以有效的提高过火煤矸石的潜在活性；

c.确定出了与其他矿物掺合料的最优复合比例。2023/2/6第十三页，共十五页。后续研究工作计划2014.12~2015年02月：查阅文献资料，开始论文绪论部分的编辑工作；2015年03月～2015年09月：试验阶段，试验及方案的调整补充；试样性能检测及数据整理；2015年10月～