過(guò)火煤矸石與混凝土再生集料綜合利用的試驗(yàn)研究

過(guò)火煤矸石與混凝土再生集料綜合利用的試驗(yàn)研究

報(bào)告人：指導(dǎo)老師：研究生開題報(bào)告第一頁(yè)，共十五頁(yè)。開題報(bào)告內(nèi)容預(yù)覽研究目的及意義過(guò)火煤矸石與混凝土再生集料綜合利用的試驗(yàn)研究研究目的及意義研究課題背景國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究領(lǐng)域技術(shù)研究?jī)?nèi)容目前研究進(jìn)展后續(xù)研究計(jì)劃2023/2/6第二頁(yè)，共十五頁(yè)。研究背景

<1>我國(guó)煤炭資源豐富，是一個(gè)以煤為主要能源的國(guó)家；

<2>煤矸石是采煤、洗煤過(guò)程中排放的固體廢物，在成煤過(guò)程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。

<3>全國(guó)國(guó)有煤礦現(xiàn)有矸石山1500余座，堆積量30億t以上（占工業(yè)固廢排放總量的40%以上）。

<4>35%堆積的煤矸石在一定壓力、溫度下自燃形成過(guò)火（自燃）煤矸石，其主要成分是A、S和F

。

煤矸石山煤矸石

由于現(xiàn)有發(fā)展技術(shù)不完善，地區(qū)發(fā)展不平衡，煤矸石的利用力度還遠(yuǎn)不夠大。長(zhǎng)期堆積造成的影響：<1>占用土地資源；<2>污染大氣：揚(yáng)塵，自燃產(chǎn)生的有害氣體；<3>污染水土資源：含Pb,Sn,As,Cr等有毒重金屬元素;<4>安全隱患。2023/2/6第三頁(yè)，共十五頁(yè)。研究背景隨著大量的老舊建筑物逐漸達(dá)到使用壽命、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速發(fā)展和城區(qū)改造等工程的推進(jìn)>>>>>我國(guó)建筑垃圾排放量逐年增長(zhǎng)，可再生組分比例也不斷提高。我國(guó)建筑廢棄物傳統(tǒng)的處理方法：運(yùn)往郊外或城市周邊填埋或露天堆放處理>>>>>浪費(fèi)土地、資源，污染環(huán)境。隨著基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模建設(shè)、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，對(duì)砂石骨料需求量不斷增長(zhǎng)，長(zhǎng)期對(duì)其隨意開采>>>>>資源枯竭，山體滑坡，河床改道，嚴(yán)重破壞了自然環(huán)境。建筑固廢混凝土塊2023/2/6第四頁(yè)，共十五頁(yè)。國(guó)外建筑垃圾資源化現(xiàn)狀

國(guó)外在建筑垃圾資源化利用上，日本和韓國(guó)的建筑垃圾利用率較高，分別為93%和90%。德國(guó)和美國(guó)利用率分別為80%和75%。大多實(shí)行“建筑垃圾源頭削減策略”，如廢棄物減量化設(shè)計(jì)、施工與管理策略技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的“零排放”等。2023/2/6第五頁(yè)，共十五頁(yè)。國(guó)外建筑垃圾資源化技術(shù)美國(guó)建筑垃圾資源化處理技術(shù)①“低級(jí)利用”：如現(xiàn)場(chǎng)分揀利用，一般性回填等，占建筑垃圾總量的50%~60%；②“中級(jí)利用”：如用建筑物或道路的基礎(chǔ)材料，加工成集料，再制成各種建筑用磚等，約占40%；③“高級(jí)利用”：如將建筑垃圾還原成水泥、瀝青等再利用。

德國(guó)建筑垃圾資源化處理技術(shù)①每個(gè)地區(qū)都有大型建筑垃圾再加工綜合工廠，僅在柏林就建有20多個(gè)；②利用建筑垃圾制備再生集料領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平，已形成一套先進(jìn)完善的制作工藝，并科學(xué)合理的配置了相應(yīng)的設(shè)備；③2002年至今，德國(guó)國(guó)內(nèi)已經(jīng)分布了2290座再生集料加工廠。

日本建筑垃圾資源化處理技術(shù)①日本建筑垃圾加工處理的生產(chǎn)工藝流程較德國(guó)細(xì)化程度更高，設(shè)備所屬功能也更為先進(jìn)和專業(yè)；②建筑垃圾分選除了常規(guī)的諸如振動(dòng)篩分設(shè)備和電磁分選設(shè)備之外，還包括可燃物回轉(zhuǎn)式分選設(shè)備、不燃物精細(xì)分選設(shè)備、比重差分選設(shè)備等其他先進(jìn)設(shè)備。2023/2/6第六頁(yè)，共十五頁(yè)。研究目的及意義

解決了大量固體廢棄物處理困難和對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響等問(wèn)題，同時(shí)又節(jié)省了大量的固體廢棄物清運(yùn)、填埋等處理費(fèi)用

生產(chǎn)和綜合利用建筑垃圾再生集料和工業(yè)固體廢棄物既節(jié)約了資源、能源，又減輕了地球環(huán)境負(fù)荷及維護(hù)了生態(tài)平衡，為具有最高新的技術(shù)水平生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式發(fā)展提供了建設(shè)性方案，符合綠色再生混凝土的倡議2023/2/6第七頁(yè)，共十五頁(yè)。研究?jī)?nèi)容一、利用過(guò)火煤矸石配制高摻量低熟料水泥二、建筑垃圾混凝土塊再生集料的制備三、低熟料水泥與再生細(xì)集料在砂漿中的應(yīng)用四、低熟料水泥與再生集料在混凝土中的應(yīng)用2023/2/6第八頁(yè)，共十五頁(yè)。配制過(guò)火煤矸石低熟料水泥配制高摻量過(guò)火煤矸石低熟料水泥的突破點(diǎn)：<1>礦物摻合料潛在活性的激發(fā)手段：化學(xué)激發(fā)、物理激發(fā)以及復(fù)合激發(fā)<2>粉磨時(shí)間（細(xì)度）對(duì)活性激發(fā)程度的試驗(yàn)研究<3>復(fù)合摻合料適宜摻量的確定<4>不同摻合料復(fù)合比例對(duì)低熟料水泥性能的影響2023/2/6第九頁(yè)，共十五頁(yè)?；炷猎偕系闹苽湓偕蠌?qiáng)化技術(shù)方法

<1>化學(xué)強(qiáng)化法：采用不同化學(xué)性質(zhì)材料（如聚合物、有機(jī)硅防水劑、純水泥漿、水泥外摻Kim粉、水泥外摻Ⅰ級(jí)粉煤灰等）對(duì)再生骨料進(jìn)行浸漬、淋洗、干燥等處理以達(dá)到強(qiáng)化的目的。缺點(diǎn)：效果不理想，且代價(jià)過(guò)高，沒(méi)有推廣應(yīng)用價(jià)值。<2>物理強(qiáng)化法：是指使用機(jī)械設(shè)備對(duì)簡(jiǎn)單破碎的再生骨料進(jìn)一步處理，通過(guò)骨料之間的相互撞擊、磨削等機(jī)械作用除去表面黏附的水泥砂漿和顆粒棱角的方法。主要有機(jī)械研磨強(qiáng)化法（立式偏心裝置研磨法和臥式回轉(zhuǎn)研磨法）、加熱研磨法和顆粒整形強(qiáng)化法。2023/2/6第十頁(yè)，共十五頁(yè)。在砂漿中的應(yīng)用

利用低熟料水泥再生細(xì)集料配制砂漿獲得優(yōu)異和易性（保水性和流動(dòng)性）

和力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度等）的技術(shù)途徑：<1>再生細(xì)集料在砂漿配料中的比重研究<2>用水量的確定<3>添加劑的選用

<4>不同強(qiáng)度等級(jí)砂漿的配制2023/2/6第十一頁(yè)，共十五頁(yè)。再生混凝土的配制

<1>再生集料取代率對(duì)再生混凝土用水量的影響<2>粉煤灰對(duì)再生混凝土用水量的影響<3>再生混凝土配合比的設(shè)計(jì)<4>再生混凝土力學(xué)性能的研究<5>再生混凝土收縮性能的研究<6>再生混凝土耐久性能的研究2023/2/6第十二頁(yè)，共十五頁(yè)。目前研究進(jìn)展對(duì)過(guò)火煤矸石潛在活性激發(fā)的初步試驗(yàn)研究，得到了以下試驗(yàn)成果：

a.有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合激發(fā)劑對(duì)自燃過(guò)火煤矸石潛在活性的激發(fā)效果比較顯著；

b.適宜的粉磨時(shí)間可以有效的提高過(guò)火煤矸石的潛在活性；

c.確定出了與其他礦物摻合料的最優(yōu)復(fù)合比例。2023/2/6第十三頁(yè)，共十五頁(yè)。后續(xù)研究工作計(jì)劃2014.12~2015年02月：查閱文獻(xiàn)資料，開始論文緒論部分的編輯工作；2015年03月～2015年09月：試驗(yàn)階段，試驗(yàn)及方案的調(diào)整補(bǔ)充；試樣性能檢測(cè)及數(shù)據(jù)整理；2015年10月～