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锂渣复合渣混凝土研究

胡志远  
【摘要】: 掺加活性矿物掺合料是制备高性能混凝土的必要条件之一。在混凝土中掺加矿物微粉,不仅具有较好的经济效益,而且还能够改善混凝土的工作性能、力学性能和耐久性。矿物掺合料是高性能混凝土中不可缺少的组分,粉煤灰、粒化高炉矿渣和硅灰是我国常用的矿物细掺料,其在混凝土中的研究应用已经很多。研究如何在混凝土中充分利用这些废渣、废料以扩大矿物掺料的来源成为当前亟待解决的问题。 本课题以超磨细锂渣为主要矿物掺合料,采用“双掺”的技术,研究单掺锂渣的混凝土(LC)、复掺锂渣与硅灰的混凝土(LSC)、复掺锂渣与粉煤灰的混凝土(LFC)、复掺锂渣与矿渣的混凝土(LSC)的工作性能、力学性能及耐久性(抗Cl~-渗透性、抗碳化性)。 通过上述工作得到如下结果: ①锂渣是一种具有较高潜在火山灰活性的矿物掺合料,具有良好的易磨性,可以通过粉磨对其粉体粒子的表面进行改性,增大其活性。原状锂渣经34min磨细后,可制成比表面积可达14000 cm~2/g超磨细锂渣。将其掺入混凝土中对其工作性改善越明显。但锂渣粉磨后期,比表面积增长较慢,单纯的增加粉磨时间并不可取,因此在制备混凝土时,选择掺入磨细34min的锂渣。混凝土中胶结材掺量以600kg/m~3到650 kg/m~3之间为宜; ②掺入超磨细锂渣可以配制出工作性能优良的混凝土。锂渣在混凝土中的最佳单掺量为15%。固定锂渣掺量15%后,硅灰最佳复掺量为5%,粉煤灰最佳复掺量为30%,矿渣最佳复掺量为25%; ③单掺入锂渣,混凝土3d强度随其掺量的增加逐渐降低,但降幅不明显。掺量小于15%时,混凝土初期和后期强度均优于空白混凝土。综合各龄期混凝土抗压强度,锂渣在配制混凝土中的最优掺量为15%,此掺量下除初期3d强度外,各龄期强度均优于空白混凝土; ④硅灰具有明显的增强效应,其与锂渣复掺复合效应良好。在固定掺入15%超磨细锂渣后,硅灰的最佳复掺量为5%。早期3d、28d以及后期的90d强度,复掺硅灰组抗压强度较对比单掺组增长都比较明显。超磨细锂渣与粉煤灰及矿渣同样具有良好的复合效应。固定超磨细锂渣掺量15%后,粉煤灰的最佳复掺量为20%,矿渣的最佳复掺量为15%。在混凝土后期强度方面,复掺组均优于单掺锂渣组; ⑤由扫描电镜实验和X射线衍射实验可知,掺入超磨细锂渣等掺合料,混凝土中的水化产物C-S-H凝胶增多,Ca(OH)_2含量减少,且晶粒细化,同时由于磨细锂渣以及其它矿物细掺料的紧密堆积作用,可以很好的改善混凝土密实性,从而提高其强度; ⑥混凝土中单掺入超磨细锂渣可以有效地改善其抗氯离子渗透性能,复掺入锂渣和硅灰,可以大幅的改善混凝土抗氯离子渗透性能,其氯离子扩散系数降幅达60%以上,分别复掺入粉煤灰和矿渣在56d时仍能有效地改善混凝土抗氯离子渗透性能; ⑦单掺入超磨细锂渣混凝土56d内基本无碳化,胶结材掺量对混凝土碳化影响不大。固定锂渣掺量为15%的前提下,复掺入硅灰组混凝土56d基本无碳化。


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