1 绪论
1.1 选题依据及研究意义
目前全球具有非常丰富的页岩油气资源，美国、中国、南非、阿根廷以及墨西哥等这些国家的页岩油气可采资源量均排在世界前列。但是值得注意的是在开采页岩油气资源的同时，会产生一种含油率高达 15%-25%的危险废弃物——油基岩屑。因为油基岩屑是一种含油固体废物，其含有大量的矿物油，如果在开采页岩油气资源的时候直接对其进行排放，会对环境造成严重巨大的污染。我国页岩油气资源的开采量是非常巨大的，所以油基岩屑的产生量也是非常巨大的。
我国目前对于油基岩屑的含油量没有硬性标准规定，但国外对其有着非常严格的要求和规定。在对页岩油气进行开采时产生的油基岩屑的含油量远远高过国家规定的废物排放标准，如果不对开采过程中产生的油基岩屑进行妥善的处理，那么对环境产生的危害是极其巨大的。但对于油基岩屑的环保处理，我国目前的处理技术存在的问题还有很多，有技术配套设施差、成本高以及效果差等问题，所以对于油基岩屑的处理仍然有很大的研究空间。目前我国对于油基岩屑的处理技术或方法用的是固化、生化处理以及填埋和焚烧等，虽然这些方法可以将油基岩屑进行简单处理，但想要实现油基岩屑真正被资源化的利用，以及达到相关环保的要求，却都还不足以实现相关目标，所以目前亟待解决的问题就是油基岩屑的环保利用问题。在目前，随着页岩油资源的开采，油基岩屑的产量也越来越多，所以油基岩屑的环保利用问题也成为影响企业和国家发展的阻力之一。
在人类的发展进程中，混凝土是人类生活不可缺少的一部分，并且混凝土的使用量极其巨大，所以在考虑油基岩屑的环保处理问题的同时，是否可以考虑能将油基岩屑与混凝土材料相结合进行应用呢？粘土和地底岩屑是组成油基岩屑的一部分，而粘土和地底岩屑等材料也是可用于相关建筑工程的原材料，所以是否可以考虑将油基岩屑用于作为相关建筑工程的原材料之一呢？
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1.2 国内外研究现状
随着油基岩屑产量的增加，国家对油基岩屑无害化处理的压力也愈发增大，油基岩屑的含油率远远超出国家规定的废弃物排放标准，致使油基岩屑不能随意丢弃，如果对油基岩屑不进行合理妥善的处理，不仅会对环境造成严重的影响，还会对石油企业环保生产形成大力的制约。所以目前对于油基岩屑的研究，国内外主要是在油基岩屑无害化环保处理和油基岩屑进行资源化利用方面展开。目前国内外对油基岩屑主要的处理技术或方法有固化技术、干化技术、物化分离技术、高温裂解技术、萃取技术、超声波处理法、焚烧技术、生物处理技术、填埋法、化学热洗法等十种方法。
1.2.1 油基岩屑国内外研究现状
1）油基岩屑国外研究现状
目前国外主要使用的研究处理方法或技术有焚烧技术、生物处理技术、填埋法以及化学热洗法等四种方法，其他方法也均有研究，但这四种较为普遍。
（1）焚烧技术
焚烧技术[1-2]这种方法是一种很简单的方法，对油基岩屑进行焚烧处理时会产生大量的气体，为了达到对油基岩屑无害化环保处理的目的，焚烧油基岩屑过程中产生的气体将通过装有吸收有害气体和除尘的装置，使得最后排出的气体达到满足环保的要求。需要注意的是，在对焚烧油基岩屑之前需要对油基岩屑进行一些处理，需要对油基岩屑进行干燥脱水以减少油基岩屑的含水率，使油基岩屑更加充分的燃烧。对油基岩屑进行焚烧处理的这种方法在国外较为常用。
（2）生物处理技术
生物处理技术顾名思义，是一种较为绿色环保的技术，主要是利用微生物对油基岩屑的有害物质进行降解，从而使油基岩屑达到环保的标准。在国外生物处理技术较为常用，有许多国家对油基岩屑的处理已经采用了此项技术，此技术在国内也有偶尔使用，目前进行了一些应用性试验[3-4]，相信最后试验完成后，国内也会对此技术进行成熟应用。目前生物处理技术的方法有三种，分别是堆肥处理法、地耕法以及生物反应器法。
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2 试验概况
2.1 试验材料
2.1.1 水泥
水泥会和水发生一系列反应，如凝结和硬化等，然后生成水泥石，水泥作为无机胶凝材料，它既可以在空气中硬化也可以在水中反应，将各材料反应结合成一个整体。不同的水泥反应后会表现出不同的特点，例如强度特征不同、坍落度不同等。并且相关水泥类制品从施工到拌和再到入模捣实成型，通常需要 2-3h。水泥的强度要符合其制品强度要求。在本试验中，为了能够更好的对油基岩屑再生混凝土的力学特性进行强度等问题的探究，采用了同一厂家生产的同一批次的水泥进行了实验，水泥如图 2-1所示。
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2.2 试验仪器
2.2.1 试件制作仪器
本论文采用沈阳建工试验仪器设备厂生产的 HJW-60 单卧轴强测式混凝土搅拌机，见图 2-4。
2.2.2 试件力学性能检测仪器
（1）抗压强度
上海华龙测试仪器股份有限公司生产的型号为 WHY-2000 的微机控制压力试验机，如图 2-5：
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3 掺入油基岩屑再生混凝土的力学特性及配合比优化设计研究 .................................... 17
3.1.1 抗压强度 ............................. 18
3.1.2 抗折强度 ........................... 20
4 改性混凝土的力学特性试验 ............................. 33
4.1 掺入粉煤灰的试验设计 ........................ 34
4.2 本章小结 ................................ 38
5 环境评价方案 ....................................... 39
5.1 油基岩屑的环境评价 ...................................... 39
5.2 掺入油基岩屑的水泥混凝土的环境评价 .......................... 40
5 环境评价方案
5.1 油基岩屑的环境评价
XRF 分析油基岩屑化学成分主要为：BaO、SO3，也含有 SiO2、Al2O3、CaO、 Fe2O3 、MgO；XRD 分析油基岩屑矿物组成成分主要为重晶石和石英。主要成分见下表：
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6 结论与展望
6.1 结论
本论文主要研究将油基岩屑掺入水泥混凝土中，从试验的准备、原材料的性能、试验设备的选择和试验过程的详细记录，以及相关现象的具体分析开展了整篇论文的研究，研究不同掺入量对水泥混凝土的抗压强度性能，抗折强度性能以及劈裂抗拉强度性能的影响。并利用粉煤灰进行不同比例掺入量的改性试验研究，探究对应的力学性能之影响，通过研究有以下结论：
（1）掺入油基岩屑的水泥混凝土试件在压力的作用下，其主要的破坏表现为较大裂缝以及细小的局部裂缝增多，而裂缝多为局部但没有贯穿，主要出现在粗集料的衔接处，除此之外边角局部剥落的现象也有增加，整体的受压面积也相应减小，破坏的截面也更加凹凸不平；
（2）掺入油基岩屑的水泥混凝土试件的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度在随着掺量增加的同时，都有明显的下降趋势，但当掺入量由 30%变为 40%时，下降的趋势明显变缓，这与油基岩屑的掺入对水泥水化反应的影响以及对相应集料的包裹能力的影响逐渐减小，没有进一步的破坏能力有关，所以在这一比例周围时，可以考虑优化方案，做到在保证工程要求的同时，更多的资源化利用油基岩屑；
（3）对掺入油基岩屑的水泥混凝土试验进行改性试验，在最佳油基岩屑的掺入比例添加粉煤灰，改变试件的内部组成形式，促进水泥水化反应的胶结材料生成量，以此达到在满足要求的同时，掺入更多的油基岩屑量；
（4）进行掺入粉煤灰的改性试验时，通过试验发现，当掺入量为替代水泥量的 2%左右时，试件的抗压强度有较为明显的提升，但是抗拉强度、劈裂抗拉强度值都有不同程度的降低；而当掺入量继续增加到 5%左右的替代量时，所有试验的强度值都呈现出下降的趋势，这与粉煤灰量的增加，导致试件内部结构孔隙率的变化，以及原料之间衔接力的变化有关；所以适量的添加粉煤灰的量使其替代水泥的量在 2%左右，对试件的抗压强度值有促进的作用；
（5）对最佳配合比的试件进行环境影响评价，研究其相关成分的组成以及测验相关试件的组成成分和危害物的析出成分和析出量，可以清楚的看到，相关数据均满足国家相关规定的要求，所以对于本论文探究出的最优的配合比，完全满足相关要求，可以应用于符合强度要求的普通简易建设工程中。
参考文献（略）