超臨界二氧化碳改造建材和在煤炭地下氣化填埋中應(yīng)用的研究.pdf

1、隨著環(huán)境惡化以及可持續(xù)發(fā)展概念的普及，二氧化碳作為導(dǎo)致環(huán)境溫室效應(yīng)的主要?dú)庠粗饾u被大眾視為主要環(huán)境污染物之一。如何利用及控制大氣中二氧化碳含量成為當(dāng)今炙手可熱的課題。本文從節(jié)約能源及環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，主要分超臨界二氧化碳改造材料及地下封存兩部分研究了土木行業(yè)對(duì)能源及環(huán)境的可能的貢獻(xiàn)。
　　根據(jù)A. Saetta的多孔材料溫度、濕度及氣體流動(dòng)耦合的封閉微分方程組，本文首先建立了混凝土多孔磚自然碳化數(shù)值模型，并與牛荻濤碳化深度經(jīng)驗(yàn)公

2、式進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了模型正確性后通過(guò)修正二氧化碳及混凝土相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了普通和再生骨料混凝土多孔磚超臨界碳化的數(shù)值模擬，結(jié)果表明與多孔磚自然碳化不同，超臨界碳化時(shí)多孔磚內(nèi)二氧化碳含量不是碳化反應(yīng)速度的控制因素；模型結(jié)果還表示多孔磚相對(duì)濕度對(duì)超臨界碳化中碳化速度的影響遠(yuǎn)大于其對(duì)自然碳化速度的影響。碳化程度及截面平均抗壓強(qiáng)度基本按負(fù)指數(shù)規(guī)律隨時(shí)間延長(zhǎng)而增長(zhǎng)。
　　本文也探討了二氧化碳作為助燃劑的煤炭地下氣化上覆巖層移動(dòng)規(guī)律的研究，并在氣化

3、過(guò)程可行性得以驗(yàn)證以后進(jìn)行了二氧化碳地下封存的數(shù)值模擬。首先進(jìn)行了煤炭地下氣化過(guò)程中縱截面水平向溫度分布的數(shù)值模擬，結(jié)果表明地下溫度場(chǎng)僅影響2米以內(nèi)巖層性質(zhì)。利用這一結(jié)果，本文模擬了淺埋煤層地下氣化時(shí)空洞發(fā)展、煤層頂板移動(dòng)及地表沉降，并與已有國(guó)外結(jié)果對(duì)比，二者吻合較好，驗(yàn)證了本文模型的正確性。之后通過(guò)加大煤層埋深，進(jìn)行了深埋煤層地下氣化過(guò)程的模擬，結(jié)果顯示深埋煤層地下氣化完成后的地表不均勻沉降僅為淺埋煤層地表不均勻沉降的7％，因此從巖層