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燃煤发电是造成“高碳经济”的主要原因之一。生物质燃烧具有“零二氧化碳排放”的特点,因此,生物质燃烧发电将成为世界各国发展“低碳经济”的主要途径之一。然而,如何处理生物质燃烧发电过程中的副产物—生物质灰,已经成为世界性的课题。
本课题将玉米秸秆炉拱灰作为功能掺料分别应用于含粗骨料和未含粗骨料的混凝土中,利用正交试验设计,取玉米秸秆炉拱灰掺量、水胶比、砂率(除未含粗骨料混凝土)为实验因素,在各因素不同水平下,研究混凝土标准28天抗压强度,并与相同配合比的粉煤灰混凝土作为参照基准,利用极差分析研究这三个因素对混凝土抗压强度的影响规律,最后,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析方法,分别从化学成分、微观结构和矿物相组成方面分析两种灰掺料混凝土不同抗压强度的生成机理。
实验结果表明:两类玉米秸秆炉拱灰混凝土的抗压强度均高于参照粉煤灰混凝土,含粗骨料混凝土平均高出19.5%;未含粗骨料混凝土平均高出22%。两类混凝土中因素的影响顺序分别为:灰掺量>水胶比>砂率和灰掺量>水胶比。通过SEM和XRD分析表明,在配合比相同时,玉米秸秆炉拱灰混凝土28天抗压强度高于粉煤灰混凝土的主要原因是:(1)微观结构上看,玉米秸秆炉拱灰混凝土中的水化物晶相生长良好,相互交联。形成良好的空间骨架结构,并将玉米秸秆拱灰颗粒和水泥颗粒胶结在一起;(2)化学成分和矿物相组成上看,玉米秸秆炉拱灰中二氧化硅(Si02)和三氧化二铝(Al203)的含量高于粉煤灰,二氧化硅和三氧化二铝分别与水泥水化副产物氢氧化钙(Ca(0H)2)反应,生成更多的矿物相水化硅酸钙和水化铝酸钙,从而增强了混凝土的抗压强度。