免燒淤泥磚的力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)

張?jiān)粕?，倪紫威，李廣燕

（1.東南大學(xué)江蘇省土木工程材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 211189；2.東南大學(xué)城市與建筑遺產(chǎn)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210096）

中國(guó)地域遼闊，湖泊眾多，每年由于泥沙大量淤積，河床不斷升高，導(dǎo)致湖泊對(duì)江河的調(diào)蓄作用日益減弱，供水抗旱能力下降、航運(yùn)萎縮、水質(zhì)污染、水環(huán)境日趨下降等一系列問(wèn)題.因此，要對(duì)河道進(jìn)行周期性的清淤工作.據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每年僅湖泊和河道清淤量高達(dá)8000萬(wàn)t，再加上城市下水道淤泥，每年淤泥的排放量可達(dá)1億t以上［1］.這些巨量的淤泥如果得不到有效處理，隨意排放，不僅侵占大量農(nóng)田耕地，而且還會(huì)污染周圍的水體、土壤，造成嚴(yán)重環(huán)境問(wèn)題.因此，科學(xué)處理和資源化利用淤泥具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.

目前，處理淤泥的主要方式之一是用其代替黏土生產(chǎn)燒結(jié)磚.眾所周知，燒結(jié)磚的制備工藝復(fù)雜、能耗高，而且生產(chǎn)過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體［2－5］，不利于節(jié)能減排.因此，如何在低能耗條件下科學(xué)、有效地處理淤泥廢棄物，制備出新型綠色環(huán)保建筑材料意義重大.

淤泥是一種以水鋁硅酸鹽為主、多種礦物共存的混合物，在堿性環(huán)境下可以激發(fā)其潛在活性，生成膠凝物質(zhì).基于此，本文在蒸養(yǎng)條件下，利用石灰激發(fā)淤泥中SiO2和Al2O3活性組分生成膠凝產(chǎn)物來(lái)制造免燒型淤泥磚，系統(tǒng)研究石灰與淤泥質(zhì)量比、粉煤灰摻量、水泥摻量、養(yǎng)護(hù)溫度、成型壓力等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)石灰－淤泥膠凝體系力學(xué)強(qiáng)度的影響規(guī)律，并通過(guò)壓汞法、掃描電鏡、X 射線衍射儀、超聲波法等分析淤泥磚反應(yīng)產(chǎn)物、微觀結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)形成過(guò)程，以期為免燒型石灰－淤泥膠凝材料的設(shè)計(jì)與制備提供科學(xué)基礎(chǔ).

1 原材料與試驗(yàn)方法

1.1 原材料

淤泥（S）：取自南京秦淮河道，干燥處理后磨細(xì)至310 m2／kg，其松散密度為1.026g／cm3；石灰（L）：取自南京淳化天寧采石場(chǎng)，CaO 含量為87%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，本文涉及的含量、組成、摻量等除特別注明外均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量比），細(xì)度為320m2／kg；水泥（C）：江南小野田P·I 52.5硅酸鹽水泥，密度為3.01g／cm3；砂子：中粗河砂，細(xì)度模量為2.5～2.6，含泥量＜1.5%；粉煤灰（FA）：Ⅰ級(jí)低鈣灰，密度為2.80g／cm3，細(xì)度為400m2／kg；防水劑：有機(jī)硅防水劑.主要原材料的化學(xué)組成如表1所示.

表1 原材料的化學(xué)組成Table 1 Chemical composition（by mass）of raw materials %

1.2 配比

石灰作為免燒淤泥磚的主要激發(fā)劑之一，其摻量大小將顯著影響磚坯體強(qiáng)度的高低，本文首先研究了石灰摻量（0%～50%）對(duì)力學(xué)性能的影響規(guī)律，確定出石灰的最佳摻量.在此基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高淤泥磚的強(qiáng)度，本文還探討了2種增強(qiáng)外摻料（水泥和粉煤灰）及其摻量（5%～50%）對(duì)免燒淤泥磚力學(xué)性能的影響規(guī)律.具體配比如表2所示（固定膠砂質(zhì)量比為1∶1）.

表2 試驗(yàn)配比Table 2 Mix proportion（by mass） %

1.3 成型與養(yǎng)護(hù)

免燒淤泥磚生產(chǎn)一般采用擠壓成型，在加壓狀態(tài)下，膠結(jié)材料顆粒在壓力作用下產(chǎn)生滑動(dòng)位移，較小的顆粒被壓入較大顆粒的空隙中，將這些空隙填充，使坯體達(dá)到高密實(shí)度，最終實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度［6－7］.本試驗(yàn)采用模壓成型，圖1為自行設(shè)計(jì)的模具，該模具由2個(gè)半圓柱面、壓軸、底座和箍環(huán)四部分組成，模具圓筒直徑為7cm.該模具中圓柱面上的小孔為排氣之用，由于加壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)壓力，物料中的空氣如不能及時(shí)排出將會(huì)形成一層空氣壓力層，阻礙擠壓過(guò)程進(jìn)一步進(jìn)行.成型時(shí)，將混合料填入該裝置中，采用LM－02型數(shù)字式壓力機(jī)進(jìn)行加壓成型，分別選取5，10，15MPa這3個(gè)壓力進(jìn)行對(duì)比，達(dá)到成型壓力后穩(wěn)壓2min后卸載，使物料顆粒在穩(wěn)壓環(huán)境下更好地咬合，圖2為制備的樣品.探索試驗(yàn)表明：在摻入30%石灰、養(yǎng)護(hù)溫度80℃的條件下，磚坯體強(qiáng)度隨成型壓力的增大而增強(qiáng)，當(dāng)成型壓力為5MPa時(shí)純坯體的強(qiáng)度僅為3.8 MPa，不滿足免燒淤泥磚標(biāo)準(zhǔn)最低強(qiáng)度8.0MPa的要求.當(dāng)成型壓力為10MPa時(shí)，坯體的強(qiáng)度可達(dá)到7.5MPa，滿足免燒淤泥磚的基本力學(xué)性能要求.成型壓力為15MPa時(shí)，坯體強(qiáng)度可高達(dá)12.0MPa，但由于成型壓力過(guò)大，對(duì)設(shè)備要求很高，本試驗(yàn)選取10MPa作為最終的成型壓力.

考慮到淤泥中具有潛在活性的SiO2和Al2O3在常溫下表現(xiàn)為惰性，本文采用蒸養(yǎng)方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使其在高溫環(huán)境下加快反應(yīng)速度，早期快速產(chǎn)生強(qiáng)度.在石灰摻量為30%時(shí)，采取60，80，110℃這3種養(yǎng)護(hù)溫度，對(duì)比試驗(yàn)表明：養(yǎng)護(hù)溫度為60℃時(shí)，樣品需養(yǎng)護(hù)5d后強(qiáng)度才可以達(dá)到8.0 MPa，而養(yǎng)護(hù)溫度為80℃時(shí)只需2d，110℃時(shí)只需20h.較低的養(yǎng)護(hù)溫度需要較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，不利于規(guī)?；a(chǎn)，而養(yǎng)護(hù)溫度過(guò)高，尤其是超過(guò)100℃后，能耗過(guò)大，成本增加，不符合經(jīng)濟(jì)性，綜合考慮后確定本試驗(yàn)采用80℃，2d的養(yǎng)護(hù)制度.

1.4 試驗(yàn)方法

結(jié)構(gòu)形成過(guò)程研究：利用自制的原位超聲監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)研究了模壓成型后的淤泥磚早期微結(jié)構(gòu)形成過(guò)程.超聲監(jiān)測(cè)儀由樣品倉(cāng)、恒溫水浴加熱系統(tǒng)、超聲儀器三部分組成.試驗(yàn)時(shí)，首先開啟加熱裝置，待溫度達(dá)到設(shè)定溫度（80℃），迅速將模壓成型的樣品放入樣品倉(cāng)中，開始監(jiān)測(cè)，每隔5min讀一次數(shù).

性能測(cè)試：力學(xué)性能測(cè)試依據(jù)GBT 2542—2003《砌墻磚試驗(yàn)方法》執(zhí)行.

微觀分析：SEM 采用FEI公司生產(chǎn)的型號(hào)為Quanta 3DFEG 的帶聚焦離子束／場(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀測(cè)，工作電壓為30kV，放大倍數(shù)為5000；XRD 采用德國(guó)Bruker制造的型號(hào)為D8－Discover X 射線衍射儀進(jìn)行測(cè)試，掃描角度范圍為5°80°，掃描速度為0.02°；MIP 試驗(yàn)采用Micromeritics公司生產(chǎn)的AUTOPORE IV9500儀器自動(dòng)孔徑測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試［8－9］.

2 免燒淤泥磚的力學(xué)性能

2.1 石灰摻量對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

圖3為不同石灰摻量下免燒淤泥磚的抗壓強(qiáng)度變化曲線.由圖3可見，淤泥壓實(shí)后具備一定強(qiáng)度，但強(qiáng)度較低，僅約2MPa.石灰的摻入可明顯提高免燒淤泥磚的力學(xué)性能，當(dāng)石灰摻量為40%時(shí)，坯體強(qiáng)度達(dá)到最高值，摻量超過(guò)40%后強(qiáng)度出現(xiàn)大幅下降.考慮到高摻量石灰會(huì)降低淤泥的利用率并增加成本，本文選取石灰的最佳摻量為30%.

圖3 石灰摻量對(duì)免燒淤泥磚抗壓強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of lime content on compressive strength of non－calcination sludge brick

2.2 增強(qiáng)摻和料（粉煤灰和水泥）摻量對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

粉煤灰是從煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饫锸占墓I(yè)廢渣，具有較高的化學(xué)活性，可以提高免燒淤泥磚的強(qiáng)度.本試驗(yàn)系統(tǒng)研究了粉煤灰摻量對(duì)免燒淤泥磚強(qiáng)度的影響規(guī)律（見圖4）.由圖4可以看出，粉煤灰的摻入明顯增強(qiáng)了坯體的力學(xué)強(qiáng)度，且隨著摻量的增加，強(qiáng)度不斷增大，當(dāng)粉煤灰摻量超過(guò)30%后強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度變緩，其主要原因在于：（1）粉煤灰的玻璃微珠效應(yīng).本試驗(yàn)采用模壓成型方式，成型密實(shí)度對(duì)強(qiáng)度有著極其重要的影響，密實(shí)度越高則強(qiáng)度越大，玻璃微珠狀的粉煤灰可以使淤泥顆粒在壓力作用下更容易填充密實(shí).（2）火山灰效應(yīng).粉煤灰具有比淤泥更高的活性，在高溫的堿性環(huán)境下較容易發(fā)生火山灰反應(yīng)，生成C－S－H 凝膠.

圖4 粉煤灰和水泥摻量對(duì)免燒淤泥磚抗壓強(qiáng)度的影響Fig.4 Effect of FA and cement content on compressive strength of non－calcination sludge brick

水泥的摻入可顯著提高淤泥磚的強(qiáng)度（見圖4）.由圖4可見，水泥摻量為20%時(shí)，免燒淤泥磚的強(qiáng)度高達(dá)16 MPa，比相同摻量的粉煤灰提高了約33%.這主要是水泥水化生成大量的C－S－H 凝膠，將淤泥顆粒緊緊地膠結(jié)在一起，使結(jié)構(gòu)更加致密.

2.3 增強(qiáng)摻和料摻加方式對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

表3為石灰摻量為30%的免燒淤泥磚再摻與雙摻水泥和粉煤灰后坯體強(qiáng)度.從表3可看出，水泥和粉煤灰的摻入可以顯著改善免燒淤泥磚坯體的力學(xué)性能，然而要使坯體達(dá)到高強(qiáng)度，無(wú)論單摻粉煤灰或水泥都需要較高摻量.而大摻量水泥和粉煤灰勢(shì)必會(huì)增加免燒淤泥磚的制備成本，并降低淤泥的利用率.本研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)粉煤灰和水泥混摻的方法，即水泥摻量5%、粉煤灰摻量20%，既可達(dá)到強(qiáng)度要求（平均強(qiáng)度在10MPa以上），又符合經(jīng)濟(jì)的要求.

3 免燒淤泥磚的耐水性能

本文測(cè)試了免燒淤泥磚的吸水率及飽水強(qiáng)度，其配比分別為單摻石灰10%，20%，30%（L10，L20，L30），復(fù)摻30%石灰和粉煤灰10%，30%，50%（F10，F(xiàn)30，F(xiàn)50），復(fù)摻30%石灰和水泥10%，20%（C10，C20），混摻30%石灰、20%粉煤灰、5%水泥（C5F20），并在混摻配比基礎(chǔ)上探討了防水劑摻量3%（WP3），5%（WP5）對(duì)于免燒淤泥磚吸水率的影響.以上免燒淤泥磚耐水性能的測(cè)試結(jié)果見表4.

表3 單摻粉煤灰、水泥及雙摻對(duì)免燒淤泥磚強(qiáng)度的影響Table 3 Effect of admixtures on strength of non－calcination sludge brick

由表4可看出：（1）增強(qiáng)摻和料的摻入可顯著降低免燒淤泥磚的吸水率，未摻入粉煤灰及水泥的免燒淤泥磚坯體吸水率普遍高于墻體磚最高吸水率標(biāo)準(zhǔn)18%.摻入粉煤灰及水泥后，免燒淤泥磚的吸水率可控制在15%左右，得到了有效降低，但吸水率依然偏高，可適當(dāng)摻入防水劑來(lái)進(jìn)一步改善其耐水性.當(dāng)摻入3%的防水劑后，免燒淤泥磚吸水率由15%降至11%；當(dāng)摻入5%防水劑后，其吸水率降低至9%.（2）摻入防水劑后，其飽水強(qiáng)度顯著提高，防水劑摻量為3%，5%時(shí)，其飽水強(qiáng)度由未摻防水劑時(shí)的9.6MPa提高到了10.6，11.0MPa，軟化系數(shù)也由原來(lái)的0.80升至0.88和0.92，可見防水劑的摻入降低了吸水率，提高了飽水強(qiáng)度，從而改善了免燒淤泥磚的耐水性.

4 免燒淤泥磚的結(jié)構(gòu)形成過(guò)程

超聲波方法是利用超聲波在不同介質(zhì)中傳播速度不同的原理來(lái)研究監(jiān)測(cè)水泥基材料微結(jié)構(gòu)形成過(guò)程的一種新型無(wú)損監(jiān)測(cè)方法.圖5為典型的超聲波速度（UPV，ultrasonic pulse velocity）即v與時(shí)間t的關(guān)系曲線，主要分為3個(gè)階段：第一個(gè)階段從A 到B，在這個(gè)階段，超聲波穿過(guò)還未反應(yīng)的樣品，故初始的超聲波速度較低（大約1300m／s）；隨著水化反應(yīng)的緩慢進(jìn)行，逐漸進(jìn)入第二個(gè)階段（從B 到C），在這個(gè)階段，隨著坯體內(nèi)水化反應(yīng)的進(jìn)行，水化產(chǎn)物大量生成，坯體密實(shí)度越來(lái)越高，超聲波在坯體內(nèi)部的傳播速度也迅速增加，稱為“加速階段”；最后階段從C 到∞，在這個(gè)階段，大部分的水化反應(yīng)已基本結(jié)束，坯體內(nèi)部的孔洞也被大量的水化產(chǎn)物填充，超聲波速度曲線的增長(zhǎng)速度也隨之減小，最后達(dá)到穩(wěn)定值，這時(shí)表明結(jié)構(gòu)形成過(guò)程基本結(jié)束［10－14］.分析典型超聲波速度發(fā)展特點(diǎn)可以看出，免燒淤泥磚早期結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中存在兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，即第一轉(zhuǎn)變點(diǎn)B 和第二轉(zhuǎn)變點(diǎn)C，這兩處免燒淤泥磚微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化.

4.1 石灰摻量對(duì)結(jié)構(gòu)形成過(guò)程的影響

圖6是不同石灰摻量對(duì)免燒淤泥磚早期水化過(guò)程UPV 測(cè)試的影響.UPV 曲線每階段的持續(xù)時(shí)間、拐點(diǎn)時(shí)間和最大速度等特征點(diǎn)見表5.

由表5和圖6可以看出，石灰摻量對(duì)于拐點(diǎn)B的發(fā)生時(shí)間沒(méi)有明顯影響，在UPV 曲線加速階段，其增長(zhǎng)速度也基本一致.石灰摻量對(duì)UPV 曲線最大影響在于拐點(diǎn)C 的時(shí)間點(diǎn)和超聲波穩(wěn)定值不同，石灰摻量的增加會(huì)延后拐點(diǎn)C 的時(shí)間，在拐點(diǎn)B 時(shí)間不變的情況下說(shuō)明第二階段的持續(xù)時(shí)間變長(zhǎng)，這一特點(diǎn)說(shuō)明免燒淤泥磚內(nèi)部持續(xù)發(fā)生水化反應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)，低摻量石灰較早出現(xiàn)拐點(diǎn)C 是因?yàn)槭遗c淤泥中的活性物質(zhì)發(fā)生火山灰反應(yīng)，消耗了大部分的石灰，導(dǎo)致坯體內(nèi)部堿度不足以激發(fā)淤泥中的活性組分，故較早出現(xiàn)平穩(wěn)期.從穩(wěn)定期超聲波速度亦可看出，大摻量石灰的免燒淤泥磚具有更加密實(shí)的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度更高.

表5 不同石灰摻量樣品UPV曲線的特征值Table 5 Characteristic values for the UPV curves of various lime content samples

4.2 增強(qiáng)摻和料摻量對(duì)結(jié)構(gòu)形成過(guò)程的影響

圖7為僅摻30%石灰及在摻30%石灰基礎(chǔ)上再摻20%水泥、摻30%FA、混摻20%FA 與5%水泥免燒淤泥磚的UPV 曲線圖.由圖7和表6可以看出，粉煤灰和水泥的摻入縮短了誘導(dǎo)期（摻入粉煤灰、水泥的誘導(dǎo)期分別為250，60min），說(shuō)明增強(qiáng)外摻料的加入有助于免燒淤泥磚獲得較高的早期強(qiáng)度.在加速期，粉煤灰的活性被Ca（OH）2激發(fā)，快速生成了一定量的水化硅酸鈣膠凝物，將淤泥顆粒膠結(jié)起來(lái)，所以其超聲波速度增長(zhǎng)要大于純淤泥坯體的增長(zhǎng)速度，強(qiáng)度增長(zhǎng)較快.觀察發(fā)現(xiàn)，單摻20%水泥免燒淤泥磚的UPV曲線，與其未外摻時(shí)UPV 曲線存在明顯的區(qū)別，即在進(jìn)入第二階段（即B—C），其UPV 曲線幾乎呈直線上升趨勢(shì)，其主要原因是：在高溫環(huán)境下，水泥發(fā)生劇烈的水化反應(yīng)，水化速度較常溫下要快很多，而在此階段也以水泥的水化反應(yīng)為主，大約在150min后，進(jìn)入拐點(diǎn)C 階段，UPV 增長(zhǎng)速度才放緩，在這一階段則以淤泥與石灰的反應(yīng)為主.

圖7 摻和料對(duì)免燒淤泥磚UPV 曲線的影響Fig.7 Effect of admixtures on UPV curve

表6 各種配比UPV曲線的特征值Table 6 Characteristic values for the UPV curves of various mix proportion

5 免燒淤泥磚的微觀結(jié)構(gòu)

5.1 孔結(jié)構(gòu)（MIP）

本試驗(yàn)研究了純坯體，單摻水泥、粉煤灰以及混摻淤泥磚的孔結(jié)構(gòu)特征.

圖8，9為各種免燒淤泥磚孔隙率、最可幾孔徑與孔徑的關(guān)系曲線.從圖8，9可看出，免燒淤泥磚單摻30%粉煤灰和單摻20%水泥后，其孔隙率（體積分?jǐn)?shù)）和最可幾孔徑都出現(xiàn)了很大程度的降低.摻30%粉煤灰免燒淤泥磚的孔隙率為15.6%，最可幾孔徑為18nm，摻20%水泥免燒淤泥磚的孔隙率為19.5%，最可幾孔徑為25nm，然而摻20%水泥免燒淤泥磚的強(qiáng)度為15.68MPa，比摻30%粉煤灰的強(qiáng)度（15.02MPa）略高.可見，水泥的摻入主要是導(dǎo)致生成了大量C－S－H 凝膠包裹淤泥顆粒，填充孔隙形成較高強(qiáng)度，而粉煤灰的摻入主要是細(xì)化了孔徑，早期形成較少量的C－S－H凝膠.

由圖10，11可以看出，在雙摻情況下隨著粉煤灰摻量的增加，相應(yīng)坯體的孔隙率明顯降低，最可幾孔徑也逐漸變小，由此可見，粉煤灰的摻入在很大程度上改善了孔結(jié)構(gòu)，大孔逐漸細(xì)小化，孔徑的改善直接導(dǎo)致強(qiáng)度提高.通過(guò)雙摻不僅改善了孔結(jié)構(gòu)，也提高了強(qiáng)度，驗(yàn)證了雙摻后不僅提高了免燒淤泥磚的物理性能，同時(shí)也減少了水泥用量，提高了淤泥利用率.

5.2 微觀形貌（SEM）

本文選取了純坯體和單摻30%粉煤灰淤泥磚的SEM 照片進(jìn)行對(duì)比，如圖12，13所示.

由圖12可以發(fā)現(xiàn)，存在大量板狀的Ca（OH）2晶體和一些層狀硅鋁酸鹽相，同時(shí)也可以看出，在不摻入粉煤灰和水泥的情況下，Ca（OH）2和淤泥顆粒間存在著較多空隙，顆粒與板狀晶體之間只有少量水化產(chǎn)物搭接.由圖13可以發(fā)現(xiàn)粉煤灰球形顆粒存在，同時(shí)在粉煤灰顆粒周圍有大量Ca（OH）2晶體，并可看到粉煤灰顆粒表面已明顯發(fā)生水化反應(yīng)，生成了許多絮狀水化產(chǎn)物包裹著球形顆粒表面，與Ca（OH）2板狀晶體之間搭接較好，使結(jié)構(gòu)更加致密，強(qiáng)度得到明顯提高.

5.3 水化產(chǎn)物分析（XRD）

圖14為淤泥、石灰和純坯體的XRD 圖.經(jīng)分析可知，淤泥的主要礦物組成是α－石英、鈉長(zhǎng)石、白云母、莫來(lái)石等，石灰的主要組成是氫氧化鈣和碳酸鈣.對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，純坯體的XRD 譜線中主要是Ca（OH）2，SiO2，CaCO3的特征峰，除此之外生成了一些Ca4Al2O7·xH2O和Na（AlSi3O8）新的衍射峰，也有少量的水化硅酸鈣的彌散峰.總體上反應(yīng)產(chǎn)物的峰值并不明顯，這可能是由于反應(yīng)產(chǎn)物尚未形成良好的結(jié)晶，從衍射圖上難以清晰地表現(xiàn)出來(lái).

圖15是純坯體、單摻30%FA、單摻20%水泥樣品的XRD圖，由圖15可以看出，除Ca（OH）2，CaCO3外，主要生成了C2SH，C3AH6等物質(zhì)，特征峰比較明顯，并有C－S－H 凝膠和少量含水硅鋁酸鹽“鼓包型”彌散峰存在.摻30%FA 和摻20%水泥的樣品除了在8.972°和10.026°兩處有明顯的新生峰外，其余各處的特征峰基本一樣.對(duì)摻30%FA 和摻20%水泥樣品的新生峰進(jìn)行分析，為Ca2SiO4·xH2O和Ca2Al2O5·8H2O.較之單摻20%水泥的樣品，單摻30%FA 樣品的XRD圖譜中存在較多類似Ca3Al2SiO8·4H2O 的含水硅鋁酸鹽彌散峰存在.

比較這3個(gè)樣品的XRD 圖譜還發(fā)現(xiàn)，單摻30%FA 和20%水泥樣品的圖譜相對(duì)于純坯體樣品，其Ca（OH）2和CaCO3特征峰的強(qiáng)度均有所降低，表明摻入FA 和水泥后，相當(dāng)一部分的Ca（OH）2與FA 和水泥發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，故特征峰的強(qiáng)度有所降低.另發(fā)現(xiàn)摻入FA 樣品中的SiO2峰值強(qiáng)度比純坯體樣品低，分析原因可能有兩點(diǎn)：（1）粉煤灰活性比淤泥大，故在高溫蒸養(yǎng)時(shí)有相當(dāng)部分的SiO2與石灰發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)；（2）由于水化生成的一些凝膠或者半結(jié)晶的水化鋁酸鈣、水化硅酸鈣、含水硅鋁酸鹽覆蓋在粉煤灰顆粒的表面，使得SiO2的衍射能力降低.

6 結(jié)論

（1）利用淤泥作為原材料制備免燒淤泥磚具有環(huán)保、利廢、節(jié)能的特點(diǎn)，是新型墻體材料發(fā)展的有效途徑之一.

（2）高溫環(huán)境下?lián)饺敕勖夯液退嗪竺鉄倌啻u的結(jié)構(gòu)形成過(guò)程與純坯體相比主要包括加速階段和穩(wěn)定階段，而沒(méi)有誘導(dǎo)階段，這是由于水泥和粉煤灰在高溫環(huán)境下快速發(fā)生水化反應(yīng)，大量水化產(chǎn)物生成使坯體在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的密實(shí)程度，超聲波速度快速增加.

（3）粉煤灰和水泥的摻入有助于免燒淤泥磚快速形成早期強(qiáng)度.粉煤灰最佳摻量為30%，通過(guò)SEM，MIP 測(cè)試發(fā)現(xiàn)粉煤灰的摻入能有效細(xì)化孔徑，使坯體更加密實(shí)；水泥摻量是影響免燒淤泥磚胚體力學(xué)強(qiáng)度重要因素，摻20%水泥坯體的強(qiáng)度較純坯體提高了約50%，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和淤泥利用效率，宜采用粉煤灰與水泥混摻（水泥5%，粉煤灰20%）方式改善免燒淤泥磚整體性能.

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