煤矸石理化性質(zhì)分析

煤矸石是煤的伴生巖石，隨著我國(guó)煤炭的大量開(kāi)采，廢棄煤矸石大量堆積，成片的矸石山給礦區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境及人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)一系列問(wèn)題。

隨著我國(guó)道路建設(shè)的發(fā)展，道路建設(shè)材料已經(jīng)由傳統(tǒng)的土石、二灰等耗材變得更為多元化、節(jié)能化。將煤矸石用于高速公路建設(shè)不僅可以大量消耗掉礦區(qū)附近的廢棄煤矸石以實(shí)現(xiàn)環(huán)境治理的目的，更能降低高速公路的建造成本以達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)，因此將煤矸石用于道路工程不失為經(jīng)濟(jì)環(huán)保之舉。

然而煤矸石因質(zhì)地較軟，大多含蒙脫石、伊利石及高嶺土等，往往強(qiáng)度較低且表現(xiàn)出較高的浸水膨脹性及崩解性，在筑路工程中存在諸多隱患，因此需進(jìn)一步研究煤矸石的路用性能。

煤矸石理化性質(zhì)分析

1、物理性質(zhì)

在路基填筑工程中，通常對(duì)煤矸石進(jìn)行顆粒集配、壓碎值、膨脹性及崩解性試驗(yàn)以測(cè)試其物理性能，其中顆粒集配和壓碎值直接影響路基的承載能力。

顆粒集配關(guān)系到路基壓實(shí)后的最大干密度，集配越良好的土體粒徑越不均勻。土體中主要承力骨架由粗顆粒實(shí)現(xiàn)，細(xì)顆粒的作用是填充骨架間隙以降低孔隙率。被充分碾壓后，土體中各粒徑土顆?？蛇_(dá)到致密而緊湊的平衡態(tài)以提供承載能力，顆粒集配越優(yōu)良，碾壓后土體越致密，承載能力越強(qiáng)。

壓碎值為衡量集料抗壓強(qiáng)度的指標(biāo)。盡管路基承載能力為土體壓實(shí)后顆粒強(qiáng)度及顆粒間作用力的整體表現(xiàn)，但骨架的粗顆粒強(qiáng)度決定承載力上限。公路工程集料中粗顆粒壓碎值越大，路基承載力越高，且添加其他無(wú)機(jī)結(jié)合料后承載能力的提升潛質(zhì)越大。

膨脹性及崩解性是衡量路用材料抵抗浸水損傷的重要指標(biāo)。土體碾壓后可達(dá)到一定承載能力，而受浸水作用后承載能力會(huì)大幅減弱。

2、化學(xué)性質(zhì)

煤矸石的主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3，還含有少量MgO、CaO、Na2O、K2O、FeS及微量Mn、Cu、As和Cr6+。本工程所用為蒙脫石質(zhì)煤矸石，蒙脫石是重要的黏土礦物，具較高的吸水膨脹力，因此在施工中做好防水排水對(duì)提升煤矸石路用性能尤為重要。

煤矸石中含有大量的SiO2、Al2O3，其中游離的SiO2、Al2O3活性較強(qiáng)。未燃或天然煤矸石的晶格結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，SiO2、Al2O3多為復(fù)合態(tài)，因此其活性較低。而在已燃煤矸石中，SiO2、Al2O3大多已經(jīng)脫水分解呈高活性的游離態(tài)，易在一定條件下與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)活性SiO2、Al2O3可在一定條件下與Ca（OH）2發(fā)生火山灰反應(yīng)生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣或水化硫鋁酸鈣等產(chǎn)物以提高強(qiáng)度。

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