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我国地域辽阔,湖泊众多,每年清淤而产生的巨大量淤泥废弃物因得不到有效处理,随意堆放,不仅占用大量农用耕田,且对环境造成重大污染。另外,我国是一个农业大国,各种农作物秸秆产量高达8亿多吨/年,其中大部分被露天燃烧,既浪费了资源,又造成严重的空气污染,影响了人们的正常生活。
为清理淤泥、减少秸秆焚烧,提高淤泥与秸秆的利用率,使之变废为宝,拓展新型建筑材料领域,本文基于石灰激发淤泥中SiO2和Al2O3活性组分以产生胶凝产物的原理,在蒸养条件下,将预先粉碎的农作物秸秆与淤泥-石灰复合制备了环境友好型淤泥免烧墙体保温材料。
本文首先系统研究了石灰与淤泥质量比、养护机制、成型方式等关键因素对石灰-淤泥胶凝体系力学强度的影响规律,确定出最佳条件:石灰掺量30%,使用模压成型方式,80℃蒸养条件下养护2d。以此为基础,系统研究了不同掺量的粉煤灰(0%-50%)和水泥(5%-20%)两种增强相对石灰-淤泥胶凝体系力学性能的影响规律,试验结果表明:水泥掺量为20%时坯体强度较纯基体(不掺外掺料)提高了约50%;单掺粉煤灰(最佳掺量30%)可显著改善免烧砖基体的力学性能、细化孔径、提高基体密实度,并确定出最佳混掺配比为粉煤灰20%、水泥5%。在此最佳混掺配比基础上,研究了不同体积掺量的秸秆对免烧砖整体力学性能、耐久性的影响。
试验通过压汞法(MIP)测试了淤泥免烧砖的孔隙率、最可几孔径,通过扫描电镜(SEM)测试分析了淤泥免烧砖的微观结构与组织形貌,并借助X射线衍射仪(XRD)研究了淤泥免烧砖反应机理,反应产物除了少量结晶体外,主要由硅铝凝胶组成。并结合水化放热测试与超声波监测法分阶段给出了淤泥免烧砖的早期结构形成全过程。
本文最后从吸水率、软化系数、碳化以及冻融等多方面研究了淤泥免烧砖的长期耐久性,试验表明,淤泥免烧砖经碳化反应后强度得到大幅度提高。增强相、防水剂的掺入有助于提高免烧砖的抗冻融性,低掺量秸秆的抗冻融性较好。