煤田地质与勘探

作者：董晨曦, 王念秦, 李江山, 陈新, 闫旭升, 马威,

关键词：煤矸石, 碱激发, 盐渍土, 微观机理, 力学特征, 固化材料,

以干旱半干旱地区固体废弃物资源化利用为研究背景，利用煤系固废煤矸石(CG)、煤系偏高岭土(CMK)联合干旱区易获取的固废材料电石渣(CS)协同普通硅酸盐水泥(OPC)开发一种新型固化材料，探讨其固化干旱半干旱区盐渍土的力学性能与微观变化机理。基于室内实验，对比100%OPC固化盐渍土，研究不同矿区产出的CG以及煤矸石−煤系偏高岭土−电石渣协同固化剂(CG-CMK-CS)替代52%、60%、68%、72%、84%OPC后各龄期的无侧限抗压强度(UCS)特征，并取特征组进行有害阴离子(Cl−、SO4 2−)浸出试验与微观测试，从微观角度对其强度变化机理进行探讨。结果表明，煤矸石–电石渣–煤系偏高岭土–普通硅酸盐水泥协同固化(CG-CMK-CS-OPC)体系具有良好的Cl−与SO4 2−结合能力，固化盐渍土后Cl−与SO4 2−浸出量是100%OPC的一半，其水化产物铝酸三钙能与盐渍土中的Cl−与SO4 2−生成AFm相产物，并使体系中的团粒内孔隙与团粒间孔隙向颗粒内与颗粒间孔隙转化，由此降低了盐渍土中盐分带来的危害。根据7 d UCS试验结果，使用山西运城CG固化体系的效果最佳，这与其活性钙质和铁铝质含量高、生物质含量低有关，榆林CG次之，咸阳CG性能最差。CG-CMK-CS在替代52%的OPC固化盐渍土后，部分试验组抗压强度qu超过了使用100%OPC固化盐渍土，即使在替代84%OPC之后，CG-CMK-CS-OPC依然满足公路底基层水泥粉煤灰材料的强度要求。因此，CG-CMK-CS-OPC可作为一种绿色、经济、环保低碳的固化材料，推广应用于干旱半干旱地区的盐渍土公路路基工程中。

来源：2023年第3期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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