以煤矸石为原料,利用机械球磨法粉碎煤矸石,并将其与不同的化学激发剂混合,制得了活性不一的煤矸石粉。通过正交试验,研究了煤矸石粉掺量、化学激发剂种类和掺量对煤矸石胶砂抗压强度的影响,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了煤矸石粉的矿物组成和微观形貌。结果表明:机械球磨破坏了煤矸石的层状结构,提高了其表面活性;以10%掺量的煤矸石粉等质量替代水泥,并掺入2%的Ca(OH)2激发剂,可加快煤矸石粉的二次水化,对应胶砂试件的抗压强度达到最大。

自保温砌块是发展新型保温建筑材料的必然,对国内墙体材料的革新和节能技术的发展具有促进作用。本文所设计的自保温砌块,利用已处理的煤矸石进行制备,并使用热流计法对煤矸石保温砌块进行热工性能测试,测试结果表明所设计240块型满足项目对传热系数的要求,同时利用软件模拟了砌块在真实使用环境条件下的温度场,砌块在使用时热应力集中区向围护结构的热环境偏移,这对建筑节能材料的设计、施工和检测具有指导意义。

以煤矸石为粗骨料,掺入不同掺量的聚丙烯纤维配制路面水泥混凝土,对混凝土的路用性能和微观结构进行了试验研究,分析了纤维的增强机理。结果表明,聚丙烯纤维可以减少混凝土中微裂缝的产生,抑制连通裂缝的发展,在一定掺量范围内能够有效提高煤矸石轻骨料混凝土的抗折强度和耐磨性,随着掺量的增加显著提高混凝土的抗渗性和抗冻性。煤矸石轻骨料混凝土中掺入聚丙烯纤维,可获得良好的路用性能。

通过室内试验,研究了邢台某矿区煤矸石混合料的物理、化学性能。采用均匀设计方法,设计了6组煤矸石混合料的试验配比方案,并分别对不同配合比的混合料进行饱水无侧限抗压强度试验,利用回归分析模型对试验结果进行分析,研究讨论掺合料(生石灰、粉煤灰)掺量对煤矸石混合料强度的影响。

通过相关实验,研究了不同掺量情况下的自燃煤矸石植生型生态混凝土的制备工艺和性能。试验结果表明,随着煤矸石集料掺量的逐步提高,生态混凝土强度逐步下降,但下降幅度不大,pH值适中,可以满足植生生态混凝土的功能要求。随着集料级配的增大,生态混凝土的强度逐步下降,孔隙率逐步提高。采用P.O 42.5水泥、20～40mm煤矸石、中砂、外加剂ZS-2等原材料配制的植生型生态混凝土,在强度、pH值、孔隙率等方面均可满足植物生长的要求。

通过描述煤矸石物化性质以及在墙体材料、水泥净浆、水泥砂浆、水泥混凝土以及筑路和填充材料中的应用,说明了煤矸石的一些性质可以改善建筑材料的多种性能,并对在应用过程中需要注意的煤矸石种类、粒径、用量、级配等问题进行了描述。

对不同煤矸石掺量下的煤矸石保温混凝土进行了抗压、抗拉及保温性能试验研究。结果表明,煤矸石的加入不利于混凝土的强度,且随着掺量的增加,强度逐渐下降;但随着龄期的增加,不同煤矸石掺量的煤矸石保温混凝土的立方体抗压强度呈现一定的上升趋势;随着煤矸石掺量的增加,煤矸石混凝土的导热系数呈下降趋势,保温性能逐渐增强。当煤矸石掺量为30%时,C30煤矸石保温混凝土的强度和保温性能均满足使用要求,即煤矸石替代部分粗骨料应用于保温混凝土是可行的。

利用工业副产品石膏与煤矸石复合制备石膏基绿色胶凝材料,检测了复合胶凝材料的物理力学性能,并借助XRD、SEM等测试手段分析了试件微观性能。结果表明,煤矸石的掺加对复合胶凝材料具有重要影响,综合考虑各项因素,认为掺加10%煤矸石粉能够制备出性能优良的复合胶凝材料。

以煤矸石为主要原料,用普通硅酸盐水泥作粘结剂,制备了煤矸石-水泥基泡沫混凝土,研究了EVA乳液对煤矸石泡沫混凝土力学性能、吸水率及导热性能的影响。结果表明,EVA乳液的掺入可有效降低煤矸石泡沫混凝土的密度和导热系数。随EVA的掺入量增加,煤矸石泡沫混凝土的抗压强度、抗折强度呈现先降低后增加的趋势,而吸水率则呈先上升后下降趋势。当EVA乳液掺量为7%时,煤矸石泡沫混凝土的抗压强度达到6.62MPa,抗折强度达到2.01MPa,且其干密度、吸水率和导热系数均优于普通泡沫混凝土。

随着采煤机械化程度和采煤技术的不断提高,采出的煤里混入了大量矸石,基于现有煤矸石分选技术的不足,介绍了一种新型井下煤矸石自动分选方法,该方法利用煤和矸石破碎力的不同进行选择性破碎,可以将大于50mm的煤和矸石在井下直接进行分离.