1、煤矸石二灰混合料拉压性能试验研究摘要：本文选取邢台南部地区，北部地区两类有代表性的煤矸石，辅以粉煤灰、石灰制成不同配合比的煤矸石二灰混合料。通过室内试验，对煤矸石二灰混合料在不同配合比下的无侧限抗压强度和间接抗拉强度（劈裂强度）进行研究，分析煤矸石对混合料的无侧向抗压强度和间接抗拉强度的影响，同时得到煤矸石二灰混合料抗压强度和间接抗拉强度之间的关系。 关键词：煤矸石二灰混合料，无侧限抗压强度，间接抗拉强度，拉压关系 中图分类号：TU522.1+3 文献标识码： A 文章编号： 1 引言 煤矸石是矿区在采煤、洗煤过程中排放的固体废物，目前我国煤矸石多采用露天场地或者沟谷倾倒式的堆放在矿井周围，对
2、环境造成严重危害。为了将煤矸石有效利用，变废为宝，国内很多工程中将煤矸石混合料作为路基填料，其经济与社会效益明显。 煤矸石混合料作为一种路基填料，国内对其抗压强度和抗拉强度有了很多研究，但关于煤矸石混合料的拉压关系，尚未见详细的报道。本文主要研究煤矸石二灰混合料的拉压关系，给出一个范围，由抗压强度可以初步估计间接抗拉强度，给设计参考，同时分析煤矸石对混合料抗压强度和间接抗拉强度的影响。 2 原材料及试验方法 2.1 原材料 煤矸石为邢台北部地区，南部地区两类代表性的煤矸石，为方便描述北部地区为类煤矸石，南部地区为类煤矸石。类煤矸石堆积年份 20 年左右，颗粒大，粒径超过 10cm 的较多，粉状
3、物少；类煤矸石堆积年份 10 年左右，颗粒较小，粉状物较多。具体矿物成分见表 1,相关材性见表 2 表 1 煤矸石矿物成分 表 2 煤矸石相关材性分析 注：Cc曲率系数 Cu不均匀系数 科研项目：河北工程大学横向课题，集中能源股份有限公司资助项目（HX121028） 作者简介：孟文清（1966-） ，男，河北邯郸人，教授，主要从事施工技术与管理教学和研究工作。 粉煤灰用电厂粉煤灰，石灰选用消解石灰粉，其材性均符合公路沥青路面设计规范JTG D50-2006 中规定的路用性能要求。 2.2.试验方案 本试验将煤矸石二灰混合料按煤矸石（类煤矸石，类煤矸石）的种类分成二大类，为了找出较为合理的煤矸石
4、掺合料掺料范围，通过均匀设计的方法，进行分析。类煤矸石设计了六组配合比，类煤矸石设计了八组配合比。按规范1规定每组各制备 13 个试块。具体配合比见表 3，表 4。 表 3 类煤矸石配比方案 表 4 类矿煤矸石配比方案 2.3 试验方法 2.3.1 煤矸石混合料无侧限抗压试验 根据公路工程无机结合料稳定材料试验规程JTG E50-2009 所有试块按照规范采用静压成型法制成，静压成型设备为 WDW-100 微机控制电子万能试验机，试块成型后均按照规范要求养护。 测定每一块煤矸石混合料试块的饱水无侧限抗压强度，并计算每一组煤矸石混合料试块的无侧限抗压强度平均值，实验数据见表 5。 2.3.2 煤
5、矸石混合料间接抗拉强度试验 公路沥青路面设计规范JTG D50-2006 中规定将养护时间为 180天的试块劈裂强度作为混合料的间接抗拉强度。但考虑现实工程需要，将按规范方法成型后并在标准养护条件养护 60 天，最后 1 天泡水的试块作为替代。根据公路工程无机结合料稳定材料试验规程JTG E50-2009 中规定的方法，测每一个煤矸石混合料试块的间接抗拉强度，并计算每一组的间接抗拉强度平均值，实验数据见表 6。 3 试验结果与分析讨论 3.1 试验结果 表 5 类煤矸石拉压强度平均值 表 6 类煤矸石拉压强度平均值 3.2 抗拉-抗压性能关系 抗拉强度（MPa）抗拉强度（MPa） 图 1 类煤
6、矸石拉压关系 图 2类煤矸石拉压关系 3.3 试验结果分析 （1）从表 5，表 6 可以看出煤矸石二灰混合料的抗压强度1.2MPa，满足规范3中石灰稳定类材料的抗压强度要求；抗拉强度0.19MPa，达到规范3中二灰土的劈裂强度，抗压强度和抗拉强度整体均较高； （2）试验数据表明类煤矸石混合料拉压强度略高于类煤矸石混合料拉压强度。这是因为类煤矸石堆积年限较长，含固定碳成分低6，性质更稳定；另外通过反应颗粒级配的相关系数 Cc、Cu 可知，类煤矸石的颗粒级配要比煤矸石的颗粒级配更良好。 （3）从表 5，表 6 数据可以看出虽然煤矸石对混合料的抗压强度和抗拉强度都有影响，但抗压强度的增长要比抗拉强度
7、的增长快； （4）通过图 1，图 2 确定两条过原点的直线，由直线斜率可以得到煤矸石二灰混合料的拉压关系。类煤矸石抗拉强度是抗压强度的1/71/9；类煤矸石抗拉强度是抗压强度的 1/61/8。 4 结论 煤矸石二灰混合料作为一种新材料，相关设计规范中没有关于该混合料的具体材料设计参数，本文通过研究得出煤矸石二灰混合料抗拉强度约为抗压强度的 1/61/9。规范1规定无侧限抗压强度的标准养护时间为 7 天，间接抗拉强度的标准养护时间是 180 天，由抗压强度初步估计间接抗拉强度的大小，结合规范3找出与其相类似的基层基底材料,为设计人员提供参考。 参考文献 1JTG E50-2009. 公路工程无机结合料稳定材料试验规程S. 北京：人民交通出版社，2009 2JTG E40-2007. 公路土工试验规程S. 北京：人民交通出版社，2007 3 JTG D50-2006. 公路沥青路面设计规范S. 北京：人民交通出版社，2006 4 夏英志; 宋昕生. 二灰稳定煤矸石路用性能及工程实例研究J. 煤炭工程，2009(12) 5 牛清奎， 煤矸石二灰混合料路基工程技术和理论研究【D】天津：天津大学，2008 6 蒋建莉，朱晓珂. 浅谈煤矸石在路基工程中的应用J. 科技信息，2007(27)
