建筑工程用活化煤矸石性能评价及处理方法研究

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本文对陕西地区煤矿排出的两大类煤矸石在建筑工程中的利用方法进行了研究。主要成果如下:
　　1.石英岩类煤矸石主要矿物组成为石英,潜在火山灰活性较低,将其破碎至适当粒径,替代广泛使用的天然砂,研究不同掺量的煤矸石人工砂对砂浆拌合物及力学性能的影响。研究表明:破碎所产生的煤矸石细粉(粒径小于0.075mm)可作为惰性填料加入砂浆中,掺入5％的煤矸石细粉可改善砂浆拌合物和易性,同时可提高砂浆的立方体抗压强度和轴心抗压强度;煤矸石人工砂50%替代天然砂时,砂浆分层度最小,70%替代河砂时轴心抗压强度和弹性模量均达到最小值。
　　2.粘土岩类煤矸石主要矿物组成为高岭土。采用XRD、TG-DSC和扫描电镜等测试手段,结合Ca(OH)2消耗法、比强度法、碱溶液离子消耗法和反应程度法等活性评价方法,研究该类煤矸石的最佳热活化温度,以及不同煅烧制度时热活化煤矸石活性的高低,同时比较了几种活性评价方法各自的特点。试验结果表明:选择煅烧温度650℃左右,粒径范围0.15～0.30mm,煅烧时间1.5h～3.0h,有益于煤矸石形成较高的火山灰活性;NaOH溶液Na+浓度消耗法可快速测定煅烧煤矸石活性。
　　3.采用流态化数值仿真程序对流态化煅烧煤矸石整个过程进行了数值模拟。通过分析全床压降与表观风速关系曲线、临界流化风速、压降脉动方差和最小混料时间等多项指标,对室温和高温两种状态下流化床内煤矸石的动力学特性进行了研究。结果表明:
　　①流化床内压降随表观风速的提高不断增大,达到临界流化风速时出现拐点,随后进入完全流化阶段,床内压降呈现剧烈脉动;
　　②颗粒较大(D、E粒级)的煤矸石临界流化风速随着温度的提高而增大;同一温度时随流化数增大,颗粒最小混合时间缩短;同一粒径高温状态的最小混合时间大于室温状态;小颗粒煤矸石(C粒级)随温度提高,临界流化风速降低,且高温与室温状态下最小混合时间随流化数的增大无明显变化;
　　③同一粒径煤矸石的压降平均值随温度和流化数的变化不大,采用室温试验可以对流化床全床压降做较为可靠预测。随着粒径的减小,全床压降不断降低。相同流化数时,高温状态下流化床压降脉动方差均低于室温状态,高温状态下流化床运行更加稳定。

著录项

作者
吕晶;
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作者单位

长安大学;

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授予单位长安大学;
学科结构工程
授予学位硕士
导师姓名李晓光;
年度 2012
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TU578.1;TD849.5;
关键词
建筑工程; 活化煤矸石; 矿物组成; 弹性模量;

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