Page 215 - 《精细化工》2021年第8期

第 8 期 汤文文，等: 复合硅酸盐水泥对含氟污泥的固化处理 ·1709·

单硫型水化硫铝酸钙（AFm，3CaO•Al 2 O 3 •CaSO 4 • 2C S 6H O 2  3CaO 2SiO 3H O 3Ca(OH)  2  2 2
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12H 2 O)特征峰。AFt 和 AFm 的反应式 [18] 如下： 2C S 4H O 2  3CaO 2SiO 3H O Ca(OH)  2  2 2
2
3CaO Al O 3Ca(SO) 32H O 2(3CaO Al O ) 2 3  4  2  2 3 
4H O    2 3  4  2  3 (3CaO Al O Ca(SO) 12H O)
2
3CaO Al O 6H O   2 3  2  3 (Ca(SO) 2H O) 4 2  4H O 2 
3CaO Al O 3Ca(SO) 32H O 2 3  4  2
含氟污泥的加入加快了水泥中 C 3 A 的水化速
度，增加了早期钙矾石 AFt 生成量，提高了试块早
期强度。适当的含氟污泥掺量使 AFt 快速生成，因
此 10%掺量试块强度高于 5%掺量试块。但含氟污泥
的掺加会减少整体物料内 C 3 S、C 2 S 含量，减少水化

硅酸钙（C—S—H）的生产量，C—S—H 是提供试 图 6 10%含氟污泥掺量试块养护 7、14、28 d 的 XRD 谱图
块强度的主要物质 [19] ，因此，10%掺量试块强度低 Fig. 6 XRD patterns of test blocks with 10% fluorine-
于 0 掺量试块强度。 containing sludge after maintenance 7, 14 and 28 d

如图 6 所示，10%含氟污泥掺量试块中 C 3 S、 2.4 SEM 分析
C 2 S 水化程度逐渐提高，生成 Ca(OH) 2 和 C—S—H， 为了研究含氟污泥试块在养护过程中晶体形态
C—S—H 使得试块的抗压强度逐渐增加。C 3 S 和 C 2 S 的变化，对 10%含氟污泥掺量下养护龄期为 7、14、
的反应式 [19] 如下： 28 d 的试块做了 SEM 分析，结果如图 7 所示。

图 7 10%含氟污泥掺量试块养护 7 d（a）、14 d（b）、28 d（c）的 SEM 图
Fig. 7 SEM images of test blocks with 10% fluorine- containing sludge after maintenance 7 d (a), 14 d (b) and 28 d (c)

如图 7 所示，7 d 时，10%含氟污泥掺量试块表 10~10000 nm 孔径范围内的孔隙通常称为毛细孔，
面以薄片状的 C—S—H 为主，有少量针棒状的 AFt， 毛细孔极大地影响水泥浆体的抗压强度，这一孔径
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表面致密化程度不高，有长达 40 μm 的裂缝，这可 范围的孔隙量约为 0.1722 cm /g，占全部孔隙量的
能是 10%含氟污泥掺量试块强度不够高的原因。14 d 94%，占比较高。因此，试块具有较高的抗压强度。
时，10%含氟污泥掺量试块薄片状 C—S—H 的表面
出现了网格状的 C—S—H，针棒状的 AFt 进一步增
加，说明随着养护龄期增加，物料水化程度提高，
AFt 的含量增加。28 d 时，10%含氟污泥掺量试块针
棒状 AFt 明显增加，这些 AFt 填充在 C—S—H 间的
缝隙内，试块孔径进一步减少，孔隙数量减少，致
密化程度提高，SEM 图中几乎看不到氟化钙的晶体，
表明水化产物能充分地包裹含氟污泥颗粒，水泥对氟化
钙固化效果较好，抗压强度最大，达到 22.2 MPa。
2.5 MIP 分析

图 8 为 10%含氟污泥掺量试块的 28 d 孔径分 图 8 10%含氟污泥掺量试块养护 28 d 的孔径分布图
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布。如图 8 所示，累计孔隙量最大为 0.1833 cm /g， Fig. 8 Pore size distribution of test block with 10% fluorine-
平均孔径为 66.2 nm，孔径中位数为 199.9 nm。 containing sludge after maintenance 28 d