目前，我國砂石需求量巨大，且需求還會持續(xù)增加，拓寬機制砂的原料來源、保障產品供應以滿足用砂需求，顯得越來越迫切。
煤矸石作為我國產生和排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一，成分和性質與砂石原料相近，以煤矸石作為機制砂原料，不僅可以擴大機制砂的原料來源、增加機制砂產量，而且可以有效實現(xiàn)煤矸石的資源化利用。
1、煤矸石機制砂的應用領域
?。?）作為輕細骨料混凝土
與廢石和尾礦相比、煤矸石自重較小且表面粗糙，使煤矸石呈現(xiàn)出較強的吸濕性，水和泥化產物易于進入，因此可以提高集料和水泥界面的粘結力。煤矸石還可以與水泥中的氫氧化鈣發(fā)生火山灰反應，利于改善混凝土的性能。
黃愛悅等研究表明煤矸石混凝土的導熱系數低于普通混凝土，高于其它輕混凝土。另外，研究得出煤矸石輕集料混凝土的抗凍性能優(yōu)于普通混凝土，抗?jié)B標號為S10，抗碳化深度為4.2mm。利用煤矸石輕集料與煤矸石水泥配制的膠砂試塊強度（28d）比用標準砂與煤矸石水泥配制的要高。
?。?）制備新型混凝土
煤矸石制砂可用于制備泡沫混凝土等新型混凝土，這種混凝土代替紅磚或燒結煤矸石磚做墻體，不僅可以減輕墻體重量，提高抗震和安全性能，還可以替代40%-70%的水泥，其成本只有普通水泥混凝土的1/2-3/4，經濟效益明顯。
（3）填充路段
閆廣宇等對煤矸石集料基層混合料進行了不同配合比的試驗，研究發(fā)現(xiàn)，將煤矸石破碎篩分后，外摻10%的粉煤灰加入基層混合料中，可顯著提升路基材料的致密度、耐久性和抗擊碎性，同時提高路基的無側限抗壓強度、抗劈裂性能和抗壓回彈模量，滿足二級公路的相關技術要求。
與天然集料相比，煤矸石細集料摻入粉煤灰不僅可以提高材料的抗壓強度，而且可以提高基層材料的抗劈裂強度和抗壓強度。試驗結果表明，煤矸石集料基層材料強度雖低于天然集料基層材料，但以0-5mm的煤矸石作為細集料制備的混合料，7d無側限抗壓強度仍滿足《公路路面基層施工技術細則》（JTGTF20-2015）中二級公路基層強度的要求，且粉煤灰的摻入可提高其抗壓強度，尤其對水泥穩(wěn)定后的煤矸石細集料的強度增長顯著，并且有很好的后期強度的增長，粉煤灰作用在煤矸石集料基層材料的增長率大于天然集料基層材料。
煤矸石集料摻入粉煤灰基料，隨著水泥水化產生的堿性水化產物Ca（OH）2而激活火山灰反應，從而增強材料的后期強度和剛度，滿足《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG50-2006）要求的公路水泥穩(wěn)定碎石抗壓回彈模量推薦范圍1300-1700MPa的要求，煤矸石機制砂細集料用于公路基層材料，其抗壓回彈模量滿足規(guī)范要求
（4）用于橋面路面的修葺建設
煤矸石機制砂棱角狀和表面粗糙的特點，使得顆粒間的粘結力及機械咬合力均大于天然砂，使其抗擾動性和抗裂性較強，可用于橋面路面修葺工程，制得的高強度混凝土坍落度和擴展度分別達到250mm和615mm，28d抗壓強度超過70MPa，180d的收縮率為315×10-6，因此可用于建造高穩(wěn)定橋梁。
2、煤矸石制備機制砂存在的問題
盡管煤矸石機制砂可用于建筑、道路施工，但是迄今為止，煤矸石機制砂尚未得到規(guī)模化利用，究其原因主要存在如下問題。
?。ǎ保┟喉肥某煞謴碗s、性質差異較大，而且不同地區(qū)、不同產地的煤矸石，其物理化學性能差異明顯，加之煤矸石中普遍含有一定的煤等碳質組分，多地煤矸石的硫分較高，高硫煤矸石中還有一定量的硫酸鹽，遇到堿金屬容易生成可溶性硫酸鹽，并在一定溫度下產生SO2腐蝕設備。顯然，有必要實施煤矸石的精準分級分質，減少或者分選煤矸石中的碳質和硫分，以符合機制砂對原料品質的要求。
?。ǎ玻┟喉肥橇隙嗫滓孜?，強度較低，限制了其在高性能混凝土中的應用；煤矸石制備機制砂多孔吸水使空隙水增多、自由水量減少，進而使機制砂混凝土拌和物漿體的流變性減小、粘聚度降低，有可能使機制砂混凝土離析泌水。煤矸石砂的粒徑組成、孔徑分布、孔的連通性及其吸返水速率對混凝土性能的影響也有待進一步研究。
?。ǎ常┎煌愋偷拿喉肥兔喉肥械牟煌M分制得的機制砂，往往會出現(xiàn)細度模數不穩(wěn)定、顆粒級配不合理、細顆粒含量太少等問題。塑性指數與原料的細度密切相關，原料粒度越小、塑性越好、致密性越高、越易于制成水泥熟料，成品的抗凍性能、抗壓性能就越好。因此，需要選用適宜的制砂技術，以精準控制煤矸石機制砂的細度模數。
?。ǎ矗┤鄙倜喉肥茩C制砂的標準和規(guī)范，難以進行煤矸石原料要求、制砂工藝和產品規(guī)格的規(guī)范，同時也難以進行煤矸石機制砂工程的規(guī)范化監(jiān)理和管控。
資料來源：《王辰,梁惠祺,別泉泉,等.煤矸石制備機制砂的研究進展[J].中國煤炭,2021,47(07):68-76》，由【粉體技術網】編輯整理，轉載請注明出處！
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