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Prof.（导师姓名）

Major:

（专业）

TimesNewRoman小二号加粗

CollegeofMaterialScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.

April,2007

空一行

摘要

流化床燃煤固硫技术是先进的燃烧技术，但这一技术的推广应用因流化床燃煤固硫渣没有成熟和经济的综合利用途径受到严重限制。

由于人们对流化床燃煤副产物的认识程度还很有限，基础资料十分缺乏，在一定程度上影响了流化床燃煤固硫渣的资源化利用。

本论文较为系统地分析了流化床燃煤固硫渣的特性，并根据现行规范，提出一套新的活性评定方法。

在此基础上，对燃煤固硫渣活性的影响因素、激发方法、体积膨胀性能进行了较为系统的试验研究，并利用XRD、SEM等微观手段研究了燃煤固硫渣的自硬性、活性激发及膨胀机理。

最后对燃煤固硫渣建材资源化利用进行了比较深入的研究。

流化床燃煤固硫渣的特性研究结果表明：

（1）因为燃烧温度、燃烧环境、燃烧程度、脱硫剂、脱硫效率等的影响，与普通煤粉锅炉的灰渣相比，流化床燃煤固硫渣有其特殊的火山灰活性，同时因为含有SO3、f-CaO而具有自硬性和膨胀性，是一种特殊的火山灰材料。

（2）流化床燃煤固硫渣中的SO3和f-CaO因为特殊的生成条件而具有特殊的性质。

SO3是在850~900℃的温度下形成的，是以Ⅱ-CaSO4形态存在，且具有与天然硬石膏和400℃煅烧石膏不一样的溶解特性。

首次从f-CaO的形成过程、颗粒微观结构、晶型和光学参数以及水化历程等方面证明了f-CaO颗粒被固硫产物无水硫酸钙包裹的颗粒特征，f-CaO颗粒被Ⅱ-CaSO4包裹使其水化速度减慢和活性较低；

SO3以Ⅱ-CaSO4形态存在和f-CaO颗粒被Ⅱ-CaSO4包裹均对流化床燃煤固硫渣的活性和体积稳定性产生不利影响。

（3）现行活性评定方法因流化床燃煤固硫渣性质的特殊而存在较大的局限性，不能直接套用现行的方法进行活性评定。

根据现行活性评定方法的原理，结合其特性，首次系统提出了“熟料胶砂28天抗压强度比测定”、“自硬性评价”、“自硬强度测定”的综合评定方法，该方法与现行方法有较好的相容性，且能真实、直观地反映流化床燃煤固硫渣的活性及其对强度的贡献。

（4）流化床燃煤固硫渣的活性主要来源于无定形的SiO2和Al2O3物质，除成分中活性SiO2和Al2O3的含量对其火山灰活性有影响外，成分中SO3、f-CaO含量和细度在一定范围内对其活性发挥有一最佳值。

（5）常规的化学激发方法能激发流化床燃煤固硫渣的活性，但仅从强度的角度看，其激发的效果并不理想；

蒸汽养护和蒸压养护的结果表明湿热养护对燃煤固硫渣活性激发程度较高，特别是蒸压养护，激发效果更为明显。

（6）流化床燃煤固硫渣水化时存在严重的体积膨胀问题，其膨胀主要是由于水化反应过程中钙矾石的生成和富余的硬石膏后期溶解结晶生成二水石膏的体积膨胀所产生。

首次确认了富余的硬石膏后期溶解结晶生成二水石膏对固硫渣体积膨胀的作用。

（7）细度提高对流化床燃煤固硫渣膨胀稳定时间的提前有利，掺加粉煤灰和熟料有利于膨胀率的减小及膨胀稳定期的提前，流化床燃煤固硫渣水化反应的液相碱度越大，膨胀越严重。

流化床燃煤固硫渣的特性研究表明其利用有较大的难度，但针对其特性在建材中利用是可能的。

作为混凝土细骨料，由于其活性可以改善骨料与水泥浆体的界面结构，故可以提高混凝土的抗弯强度；

作为混凝土掺合材可以充分发挥流化床燃煤固硫渣的活性，可以部分补偿混凝土的收缩，从新拌混凝土的性能和混凝土耐久性的考虑最好与粉煤灰复合使用；

无论是作为水泥混凝土的掺合材，还是细骨料，流化床燃煤固硫渣均影响新拌混凝土的性能。

利用燃煤固硫渣的活性和膨胀性能，可以配制低收缩率的燃煤固硫渣—粉煤灰内墙用抹面砂浆，也可以配制燃煤固硫渣—粉煤灰—熟料外墙用抹面砂浆。

流化床燃煤固硫渣与石灰、粉煤灰或水泥混合，必要时掺加激发剂，从强度上看完全可以满足公路工程对路基混合料的要求。

关键词：

流化床，燃煤固硫渣，活性，膨胀，资源化（不多于5个）

ABSTRACT

Duetolackofeffectivewaystoutilizethebottomashesofcirculatingfluidizedbedcombustion（CFBashes）,itisdifficulttousewidelytheadvancedtechnologyofcirculatingfluidizedbedcombustionanddefulfurization.Inthispaper,thepropertiesoftheCFBashesaresystematicallyanalyzedandthenaseriesofmethodsareproposedtoevaluatethereactivityofCFBashes.Meanwhile,thefactorsinfluencingandthemethodactivatingthereactivityofCFBashes,andtheexpansionpropertiesareinvestigatedexperimentally.Thespontaneoussetting,andthemechanismofactivationofreactivityofCFBashesanditsexpansionareinvestigatedbyXRDandSEM.Finally,theutilizationinbuildingmaterialsofCFBashesisstudied.

Theresultsshowthat:

（1）TheCFBashesisdifferentfromtheashesofcommoncoalboilerfortherearegreatdifferenceinformingcondictionssuchasthecombustiontemperature,combustionenvironment,thedegreeofcombustion,desulfurizerandtheefficiencyofdesulfurization.WhileCFBasheshavethepropertiesofcementandexpansionforitscontainingSO3andf-CaO,soitisaspecialpozzolanicmaterial.

（2）TheSO3andf-CaOhavetheirpropertiesfortheirtypicalformingcondition.SO3isfixedinashesat850~900℃,anditexistsinⅡ-CaSO4andhasdifferentsolubilitywiththenaturalanhydriteandtheplastercalcinedat400℃.Itisthefirsttimetoprovethattheparticlesoff-CaOiscoatedwithⅡ-CaSO4byinvestigatingtheprocessofformingf-CaO,themicrostructure,spathictypeandopticparameterandthehydratingprocess.ResultsalsoshowthatthemicrostructurecanslowdownthehydratinganddeterioratethereactivityofCFBashes.（3）ThecurrentmethodevaluatingreactivityofpozzolanicmaterialshasgreatlimitstoevaluatetheCFBashes.Aseriesofnewmethodsaredevelopedwhichcanevaluatethereactivityanditsdevotiontostrengthreallyanddirectly.（4）ThereactivityofCFBashesisattributedtotheamorphousSiO2andAl2O3,buttheSO3andf-CaOofCFBashescaninfluenceitsreactivityandexpansion,andthereisanoptimumcontent.Thehigherreactivitycanbeachievedifthefinenessisbigger.（5）Thecommonmethodcanactivateitsreactivity,buttheresultofactivationisnotidealinthepointofstrength.Itshowsthatsteamcuringandhigh-pressuresteamcuringisbesttoactivateCFBashes,especiallyforhigh-pressuresteamcuring.（6）TheexpansionmechanismofCFBashesistheexpansionoftheformingofettringiteandthesolutionandcrystallizationofⅡ-CaSO4.（7）FinenessisbeneficialtostabilizetheexpansionofCFBash.FAandclinkerareadvantageoustoreducetheexpansionandstabilizeexpansion.Thehigheralkalinityinliquidphaseis,themoreexpansion.

ThepropertiesofCFBashesshowitisdifficulttoutilizeCFBashesinbuildingmaterials,howeverreasonableusingitspropertiesispossibleinbuildingmaterials.Asconcretefineaggregate,itcanimprovestructureofinterfacebetweenaggregatesandcementpasteforitsreactivity,thencanincreasetheconcreteflexuralstrength.Asconcreteadditivecanfullyactivatethereactivity,andcanpartlycompensatetheconcreteshrinkage.Becauseofperformanceofthefreshconcreteanddurability,itisbettertouseitwithFA.Theybothinfluenceperformanceofthefreshconcrete.ItcanproduceCFBashes-flyashmortarusedindoorsandCFBashes-flyash-clinkermortarusedoutdoorswithlowshrinkagebyusingthecementandexpansionofCFBashes.CFBashesmixedwithlime,FAorcement,canbeusedforroadbedmixtureinroadengineering.

Keywords：

CirculatingFluidizedBedCombustion,CFBAshes,Reactivity,Expansion,UtilizationinBuildingMaterials.

宋体四号加粗

中文摘要Ⅰ

英文摘要Ⅱ

1绪论1

1.1问题的提出及研究意1

1.1.1问题的提出1

1.1.2研究的意义2

1.2国内外研究现状3

1.2.1筏板基础和地基共同作用的研究现状3

1.2.2上部结构、基础和地基共同作用的研究6

1.3本文研究的目的和研究内容10

1.3.1本文研究的目的10

1.3.2本文研究的主要内容11

2弹性地基上薄板的分析12

2.1引言12

2.2弹性地基的计算模型12

2.2.1Winkler模型12

2.2.2弹性半空间地基模型13

2.2.3双参数地基模型14

2.3双参数地基上薄板的边界元法15

2.3.1控制微分方程15

2.3.2基本解16

2.3.3边界积分方程21

2.3.4边界元法27

2.4双参数地基上带肋薄板的混合法40

2.4.1肋梁的有限元分析40

2.4.2耦合方程的建立41

2.5程序设计42

2.5.1程序的特点42

2.5.2程序主框图43

2.5.3程序的简介43

2.6算例分析45

2.6.1算例145

2.6.2算例245

2.7本章小结50

3弹性地基上带肋中厚板的分析52

3.1引言52

3.2双参数弹性地基上中厚板的边界元法52

3.2.1控制微分方程52

3.2.2双参数弹性地基上中厚板弯曲问题的基本解60

3.2.3双参数弹性地基上中厚板弯曲问题的边界积分方程66

3.2.4边界元法79

3.3双参数弹性地基上带肋厚板的混合法87

3.4程序设计87

3.4.1程序的特点87

3.4.2程序主框图87

3.4.3程序的简介87

3.5算例分析88

3.5.1板内挠度的特性88

3.5.2板底基底反力的特性92

3.6本章小结92

7结论与展望151

7.1主要结论152

7.2后续研究工作的展望154

致谢156

参考文献157

附录：

A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录164

B.作者在攻读博士学位期间参加的科研项目及得奖情况165

空一行

5筏板基础的非线性分析三号黑体居中

空一行

5.1引言小三号黑体

目前国内外对上部结构、筏板基础和地基的共同作用的分析和研究中，对筏板基础的非线性变形特性考虑得较少，绝大多数都将筏板基础视为线弹性结构进行计算。

Kuhlmamn和Paschmamn（1997）指出，在筏板基础的受力过程中，由于钢筋混凝土材料在受弯的过程中弹性阶段很短，一旦混凝土受拉开裂就进入非线性的阶段，因而筏板基础会处于非线性的工作状态。

对于地基土体，则常常处于非线性或弹塑性工作状态。

小4号宋体

5.2混凝土的应力-应变关系小三号黑体

5.2.1双轴受力混凝土的强度准则　四号黑体

根据试验结果，Kuhlmamn和Paschmamn（1997）提出了混凝土在双轴受力条件下的强度准则。

其强度包络线，如图5.1。

材料一旦超出包络线就发生破坏，

图5.1混凝土双轴强度包络图

Fig.5.1Behaviorofconcreteunderbiaxialstresses

各段的破坏曲线方程为：

二轴受压：

（5.1）

（5.2）

5.6算例分析小三号黑体

5.6.1算例1四号黑体

对于双参数弹性地基板的计算，以方板为例。

取地基的弹性模量

=4.0×

10

kN/m

泊松比

=0.4,参数

=1.55,压缩层厚度

=0.6m,板的弹性模量

=2.0×

=0.167,宽度

=1m,厚度

=0.04,作用在中心点的集中荷载

=100kN,均布荷载

=10kN/m

。

按Valzov模型计算得出的结果比较（吴中伟，廉慧珍，1999）的精确解见表5.1-5.2。

表中第一行是本文的结果，第二行是吴中伟和廉慧珍（1999）的结果。

从中可以看出，计算精度非常好。

表5.1方板的挠度（单位：

m）

Table5.1Deflectionofsquareplate（m）

x

y

0.0

0.125

0.25

0.375

0.5

0.0027

0.0020

0.0011

0.0004

-0.0001

0.0016

0.0009

0.0003

0.0005

0.0002

-0.0000

-0.0003

-0.0002

-0.0006

-0.0004

表5.2几种发电技术的环境影响

Table5.2Environmentalinfluenceofseveralmajorgenerationtechnologies

空气污染

气候变化

占用土地

水质污染

辐射

煤电

严重。

排放SO2,NOx,有毒金属及粉尘等污染物

排放CO2、CH4等温室气体

中等

高

低

天然气电

视成分而定：

非常低到中等

非常低

无

续表5.2：

水电

非常低：

在热带地区，生物质中可能产生CO2、CH4等温室气体

核电

风电

高：

但可同时耕种或放牧

太阳光电

1行政犯立法及其法律规范三号黑居中

1.1行政犯的立法及其演变小三号黑体

……关于这点，可以从英国学者边沁（Bentham，2000）倡导的功利原理得到明证。

边沁（2000）的功利主义“认为求乐避苦原则是人性的根本。

任何人都难以逃脱求乐避苦的法则，所以快乐便成为人们一切行为的依据。

”根据这一原理，一切法律所具有或通常应具有的一般目的，是增长社会幸福的总和，因而首先要尽可能排除每一种趋于减损这幸福的东西，也即排除损害。

同样地，政治之优劣也应以此为判断标准，凡政治措施能为国民谋利乐的，即为善，否则即为恶。

……小4号宋体

1.2公正和效率兼顾的原则小三号黑体

………从对司法实践中二审民事案件的结案周期的调查看，一般都是两个月左右，在当今世界，如此高效率的二审恐怕也是少见。

致谢

本文的研究工作是在我的导师的精心指导和悉心关怀下完成的，在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着导师辛勤的汗水和心血。

导师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受的启迪。

从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。

在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。

在多年的学习生活中，还得到了许多领导和老师的热情关心和帮助，如李XX教授等。

在日常学习和生活中，我的师兄弟王XX等给予了我很大帮助。

在此，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！

衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授！

宋体小四号

王XX字体：

华文行楷

二OO七年四月于重庆

参考文献

贲克平.可持续发展理论研究扫描[N].人民日报,1998,2-21.

何龄修.读顾城《南明史》[J].中国史研究,1998,（3）:

167－173.

王兰.　汽车外观设计[P].　中国，ZL……,1998.8.25:

1.

王明亮.关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展[EB/01]．1998-08-16/1998-10-04.

吴中伟,廉慧珍著.高性能混凝土[M].北京:

中国铁道出版社,1999.

TimesNewRoman五号

K.Kuhlmamn,H.Paschmamn.BeitragezurOkologislhenvonZementundBeton.

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