磨细煤气化灰渣对混凝土力学性能影响及微观试验分析.pdfVIP

摘要

煤气化灰渣是电厂高温燃烧煤炭排放的烟气中收集而来的工业固体废弃物，具

有排放量大、利用率低下的特点。因此煤气化灰渣资源的利用研究不仅可以缓解混凝

土材料紧缺，还能减轻给环境造成的压力，推动混凝土材料绿色可持续发展。本文先

检测了研磨前的煤气化原渣的粒径，使其可以代替砂子，研究了煤气化原渣代替砂子

的水泥胶砂性能试验，通过试验发现其具有胶凝材料的性能，后对研磨后的煤气化灰

渣粉代替水泥的可行性研究进行了验证，并利用煤气化灰渣粉代替水泥进行了水泥

净浆的性能试验，得到了煤气化灰渣粉的掺量范围，随后设计了12组煤气化灰渣混

凝土试验，对试块实施了立方体抗压试验、劈裂抗拉试验、轴心抗压试验、抗折试验，

并绘制出应力-应变曲线，分析了煤气化灰渣掺量和强度等级对混凝土的微观影响和

细观模拟，并进行了简单的成本分析。试验结果如下：

（1）对煤气化灰渣的原渣和研磨后的渣粉进行了物理性质分析和可行性研究，

分别研究了煤气化原渣磨成渣粉的烧失量、粉体流动性、化学成分、矿物组成、粉磨

特性和颗粒级配，并与煤气化原渣和水泥等材料进行对比，证明煤气化灰渣可以应用

在混凝土中。

（2）对煤气化原渣取代普通砂子，煤气化灰渣粉代替水泥的水泥胶砂和净浆进

行了抗折和抗压试验，得出煤气化灰渣粉在不超过30%的情况下可以有效代替水泥

掺入混凝土中使用。并对煤气化灰渣混凝土力学性能的影响进行了研究，结果表明，

在满足各性能指标基础上的最优配合比为20%。

（3）对煤气化灰渣粉的水泥净浆进行了水化热试验分析，可明显看出分五个阶

段。煤气化灰渣混凝土试块的SEM图像显示，当煤气化灰的含量为10%~20%时，

在混凝土中产生附加凝胶，填充空隙，使微观结构更加密实，大大提高了混凝土的强

度。本研究通过Image-proPlus对SEM图片进行分析得到混凝土的局部孔隙率，从

而估算整个混凝土试块的孔隙率，进一步得到混凝土的密实度。

（4）对三组不同掺量的煤气化灰渣混凝土试块进行二维的细观模拟，将试块分

为砂浆和石子两部分赋予材料属性进行模拟，最终得到的结果与实际试验现象和结

果吻合，符合试验要求。

（5）水泥浆料的总CO2排放量和总成本随着煤气化灰渣掺量的增加而显著减少，

表明在混凝土中使用煤气化灰渣对环境友好，因此掺煤气化灰渣在经济上更可行。

关键词煤气化灰渣；可行性研究；力学性能；微观试验；细观模拟；成本分析

Abstract

Coalgasificationash-slagisanindustrialsolidwastecollectedfromthefluegas

emittedbyhigh-temperaturecombustionofcoalinpowerplants.Ithasthecharacteristics

oflargeemissionandlowutilizationrate.Therefore,theresearchontheutilizationofcoal

gasificationash-slagresourcescannotonlyalleviatetheshortageofconcretematerials,but

alsoreducethepressureontheenvironmentandpromotethegreenandsustainable

developmentofconcretematerials.Thisthesisfirstdetectedtheparticlesizeofcoal

gasificationslagbeforegrindingsothatitcanreplacesand,andstudiedthecementmortar

performancetestofcoalgasificationslagreplacingsand.Throughthetest,itwasfoundthat

ithastheperformanceofcementitiousmaterials.