目前，我国砂石需求量巨大，且需求还会持续增加，拓宽机制砂的原料来源、保障产品供应以满足用砂需求，显得越来越迫切。
　　
　　煤矸石作为我国产生和排放量最大的工业固体废弃物之一，成分和性质与砂石原料相近，以煤矸石作为机制砂原料，不仅可以扩大机制砂的原料来源、增加机制砂产量，而且可以有效实现煤矸石的资源化利用。
　　
　　1、煤矸石机制砂的应用领域
　　（1）作为轻细骨料混凝土
　　与废石和尾矿相比、煤矸石自重较小且表面粗糙，使煤矸石呈现出较强的吸湿性，水和泥化产物易于进入，因此可以提高集料和水泥界面的粘结力。煤矸石还可以与水泥中的氢氧化钙发生火山灰反应，利于改善混凝土的性能。
　　黄爱悦等研究表明煤矸石混凝土的导热系数低于普通混凝土，高于其它轻混凝土。另外，研究得出煤矸石轻集料混凝土的抗冻性能优于普通混凝土，抗渗标号为S10，抗碳化深度为4.2mm。利用煤矸石轻集料与煤矸石水泥配制的胶砂试块强度（28d）比用标准砂与煤矸石水泥配制的要高。
　　（2）制备新型混凝土
　　煤矸石制砂可用于制备泡沫混凝土等新型混凝土，这种混凝土代替红砖或烧结煤矸石砖做墙体，不仅可以减轻墙体重量，提高抗震和安全性能，还可以替代40%-70%的水泥，其成本只有普通水泥混凝土的1/2-3/4，经济效益明显。
　　
　　（3）填充路段
　　闫广宇等对煤矸石集料基层混合料进行了不同配合比的试验，研究发现，将煤矸石破碎筛分后，外掺10%的粉煤灰加入基层混合料中，可显著提升路基材料的致密度、耐久性和抗击碎性，同时提高路基的无侧限抗压强度、抗劈裂性能和抗压回弹模量，满足二级公路的相关技术要求。
　　与天然集料相比，煤矸石细集料掺入粉煤灰不仅可以提高材料的抗压强度，而且可以提高基层材料的抗劈裂强度和抗压强度。试验结果表明，煤矸石集料基层材料强度虽低于天然集料基层材料，但以0-5mm的煤矸石作为细集料制备的混合料，7d无侧限抗压强度仍满足《公路路面基层施工技术细则》（JTGTF20-2015）中二级公路基层强度的要求，且粉煤灰的掺入可提高其抗压强度，尤其对水泥稳定后的煤矸石细集料的强度增长显著，并且有很好的后期强度的增长，粉煤灰作用在煤矸石集料基层材料的增长率大于天然集料基层材料。
　　
　　煤矸石集料掺入粉煤灰基料，随着水泥水化产生的碱性水化产物Ca（OH）2而激活火山灰反应，从而增强材料的后期强度和刚度，满足《公路沥青路面设计规范》（JTG50-2006）要求的公路水泥稳定碎石抗压回弹模量推荐范围1300-1700MPa的要求，煤矸石机制砂细集料用于公路基层材料，其抗压回弹模量满足规范要求
　　
　　（4）用于桥面路面的修葺建设
　　煤矸石机制砂棱角状和表面粗糙的特点，使得颗粒间的粘结力及机械咬合力均大于天然砂，使其抗扰动性和抗裂性较强，可用于桥面路面修葺工程，制得的高强度混凝土坍落度和扩展度分别达到250mm和615mm，28d抗压强度超过70MPa，180d的收缩率为315×10-6，因此可用于建造高稳定桥梁。
　　
　　2、煤矸石制备机制砂存在的问题
　　
　　尽管煤矸石机制砂可用于建筑、道路施工，但是迄今为止，煤矸石机制砂尚未得到规模化利用，究其原因主要存在如下问题。
　　（１）煤矸石的成分复杂、性质差异较大，而且不同地区、不同产地的煤矸石，其物理化学性能差异明显，加之煤矸石中普遍含有一定的煤等碳质组分，多地煤矸石的硫分较高，高硫煤矸石中还有一定量的硫酸盐，遇到碱金属容易生成可溶性硫酸盐，并在一定温度下产生SO2腐蚀设备。显然，有必要实施煤矸石的精准分级分质，减少或者分选煤矸石中的碳质和硫分，以符合机制砂对原料品质的要求。
　　（２）煤矸石骨料多孔易吸水，强度较低，限制了其在高性能混凝土中的应用；煤矸石制备机制砂多孔吸水使空隙水增多、自由水量减少，进而使机制砂混凝土拌和物浆体的流变性减小、粘聚度降低，有可能使机制砂混凝土离析泌水。煤矸石砂的粒径组成、孔径分布、孔的连通性及其吸返水速率对混凝土性能的影响也有待进一步研究。
　　（３）不同类型的煤矸石和煤矸石中的不同组分制得的机制砂，往往会出现细度模数不稳定、颗粒级配不合理、细颗粒含量太少等问题。塑性指数与原料的细度密切相关，原料粒度越小、塑性越好、致密性越高、越易于制成水泥熟料，成品的抗冻性能、抗压性能就越好。因此，需要选用适宜的制砂技术，以精准控制煤矸石机制砂的细度模数。
　　（４）缺少煤矸石制机制砂的标准和规范，难以进行煤矸石原料要求、制砂工艺和产品规格的规范，同时也难以进行煤矸石机制砂工程的规范化监理和管控。
　　资料来源：《王辰,梁惠祺,别泉泉,等.煤矸石制备机制砂的研究进展[J].中国煤炭,2021,47(07):68-76》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！
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