利用X-射线荧光光谱仪、X-射线衍射仪以及强度法对自燃煤矸石的活性进行了研究,将自燃煤矸石部分替代水泥制备成水泥砂浆,研究自燃煤矸石活性、用量对水泥砂浆性能的影响。结果表明,煤矸石中在自燃过程中形成的活性物为α-石英、无定形SiO2、κ-Al2O3和无定形Al2O3。自燃煤矸石的疏松程度会影响其活性;晶相结晶度的高低决定自燃煤矸石活性的高低;自燃煤矸石活性越高,其水泥基复合材料体系强度越高。

通过强度试验,运用灰关联熵的系统分析方法,分析了水灰比、纤维长径比、纤维掺量、减水剂掺量,坍落度等因素对路面混凝土28d抗弯拉强度和压折比影响的主次关系和影响程度。分析表明,对于水镁石纤维路面混凝土,水灰比是一个非常重要的参数;水镁石纤维的长径比及掺量也是混凝土强度的重要因素。结果证明,在水泥混凝土多因素的分析中,灰关联熵法是一种简单实用且结果比较准确的方法,其结论可为水镁石混凝土配合比设计参数提供有效的计算依据。

通过掺加减水剂制备了水镁石纤维悬浮液。SEM显微分析表明,减水剂对水镁石纤维有很好的松解作用。采用电子探针(EPMA)及能谱仪分析技术。测试了制备好的水镁石纤维混凝土试件,通过二次电子及背散射成像,观察了水镁石纤维在混凝土中的分散情况。利用EDS进行面扫描,分析了微区成分,并进行了性能测试。测试结果表明,水镁石纤维在混凝土中可以均匀分散,水镁石纤维在混凝土中分散性越好,混凝土强度越高,且水镁石纤维混凝土的韧性优于普通混凝土。

采用正交试验的方法研究了以水镁石纤维为增强材料的新型外墙保温砂浆制备工艺技术问题。研究发现,纤维规格对砂浆抗压强度、抗折强度及密度均有较大影响,珍珠岩用量对砂浆导热系数影响最大,而纤维用量是线收缩率的主要影响因素。水镁石纤维保温砂浆的最佳水平搭配为:珍珠岩用量为水泥量的1.1倍,采用X规格纤维,纤维用量为水泥量的4%。在研究的三个规格水镁石纤维中,X型的纤维对砂浆的强度最有利,对应的砂浆流动性较大,砂浆硬化体密度也较大,线收缩率最小。随纤维用量增加,砂浆的强度和导热系数增加,干密度先上升后下降,线收缩率先减小后增加。随珍珠岩用量增加,砂浆的强度和导热系数降低,线收缩率增加,干密度先下降后上升。纤维规格对砂浆性能的影响与纤维的长度分布有关,纤维过长或过短,均不利于纤维对砂浆增强作用的发挥。

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。

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。