粉煤灰模型沙的试验研究.pdf

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1、第17卷第3期长江科学院院报VOl.17NO.32OOO年6月JournalofyangtzeriverscientificresearchinstituteJun.2OOO文章编号:1OO1-5485(2OOO)O3-OO14-O5粉煤灰模型沙的试验研究师哲112龙超平严军(1.长江科学院河流研究所湖北武汉43OO1O;2.长江科学院研究生部湖北武汉43OO1O)摘要:泥沙模型应正确复演原型河道演变特点和规律模型沙的选择是起关键作用的为此通过室内土力学试验~物理化学性能分析~玻璃水槽试验和泥沙模型验证试验结合理论分析等方法对粉煤灰模型沙进行了试验研究取得了以下主要成果和结论(1

2、)采用光学显微镜和电镜观察成果分析了粉煤灰的细观结构和理化特性明确了c>O.O76mm的粉煤灰分散性较好;(2)用定量数值对比了粉煤灰干重度及土力学特性变化规律与天然泥沙的差异阐述了选用凝聚力较低的粉煤灰粒径组作模型沙的机理;(3)粒径为O.O27~O.11mm的粉煤灰模型沙的干重度和起动流速随时间增加有限不致引起模型沙明显的板结和起动相似偏离;(4)南水北调中线穿黄泥沙模型验证试验表明粉煤灰模型沙能够较好地满足模型试验要求模型挟沙水流物理特性和运动规律与原型相似;(5)采取控制干重度使模型沙不发生板结现象的方法可解决类似模型试验问题关键词:粉煤灰;高含沙;冲淤相似中图分类号:T

3、V141文献标识码:A电厂灰稍大;电厂炉前灰粒径较粗;电收尘法取得的粉煤灰粒径范围广;水洗法获得的粉煤灰则粒径较1粉煤灰来源~化学成分及物理特性细分布均匀1.1粉煤灰来源1.2粉煤灰的化学成分及物理特性粉煤灰是一种人工火山灰是煤经热能电厂燃由于燃烧用煤的种类~燃烧的工艺以及收尘方烧后从烟道中排出的灰尘由于用煤产地不同煤的法的不同粉煤灰的化学成分及物理特性也相差较品质~燃烧条件以及收灰方式有多种情况形成了不大见表1粉煤灰的主要成分是氧化铝~氧化硅约同粒径组成和不同物理化学性能的粉煤灰如火电占总量的7O%~86%还有少量的氧化镁~氧化钾~厂粉煤灰由于添加助燃剂燃烧充分比重一般较热氧化

4、钠~氧化硫等表1粉煤灰化学成分表Table1ChemicalcOmpOsitiOnOfflyash(%)SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOK2O+NaO烧失量汉川电厂干灰57.5O4.1O26.7O2.72O.951.964.81c5O=O.O31mm阳逻电厂干灰54.545.O524.482.68O.951.894.29c5O=O.O27mm汉川电厂湿灰59.954.7128.723.531.162.413.43c5O=O.O76mm阳逻电厂湿灰56.317.7929.5O4.161.O91.713.59c5O=O.O83mm郑州火电厂灰52.864.O922.883.5

5、21.382.O611.OOc5O=O.O27mm郑州热电厂灰5O.374.1921.283.241.3O1.744.3Oc5O=O.O61mm青山热电厂干灰59.824.9526.662.42O.9OO.93c5O=O.O35mm青山热电厂湿灰57.287.4824.243.48O.313.47c5O=O.O29mm阳逻电厂炉渣47.956.3221.OO3.57O.861.6721.2Oc5O=O.1O5mm收稿日期:1999-O9-O8作者简介:师哲(1964-)男甘肃会宁人长江科学院河流研究所高级工程师主要从事河道及枢纽泥沙研究.第3期师哲等粉煤灰模型沙的试验研究15粉煤

6、灰中粗颗粒表面粗糙~多棱角~多孔隙~颜湿的环境中极易发生化学变化~产生粘性~因而固结色多呈深灰色~由于未燃尽碳分的存在~碳粒常以多或板结严重O活性较强粉煤灰遇水会发生水化反应~孔颗粒的粉态存在~蓄水孔腔多~需水量大O粉煤灰生成水化硅酸盐~铝酸盐~铁酸盐~容易产生絮凝状中的细颗粒为球状玻璃质~表面光滑致密~微孔小O以及沉降后可能产生板结现象O粒径c>0.105mm时~大部分颗粒表面粗糙~颗粒1.3粉煤灰重力特性之间呈分散状态;0.105mm>c>0.076mm的颗1.3.1重度(7SD粒多为球状玻璃质~颗粒之间有较弱的相互吸引作粉煤灰实有重量与实有体积的比值~称为粉煤用;而粒径c<

7、0.076mm时~颗粒全为球状玻璃质~灰的重度(7由于构成成分变化不大~其重度变幅SDO颗粒之间的吸引力随粒径的变小而明显增大O细颗也不大~比较稳定~见表2O粒活性较高~而且颗粒越细~活性越高O粉煤灰在潮表2粉煤灰重度测定值-3Table2MeaSureddataofunitweightforflyaShkNm郑州热电厂青山热电厂汉川电厂阳逻电厂郑州火电厂范围21.7~22.020.8~21.521.0~21.720.2~23.221.5平均值21.921.321.922.021