鋰渣復(fù)合膠凝材料的水化特性及硬化混凝土的性能研究.pdf

1、鋰渣是以鋰輝石礦石作原料生產(chǎn)碳酸鋰過(guò)程中的廢渣，已有部分鋰渣作為混合材料應(yīng)用于水泥和混凝土工程中，但其利用率較低。為了大量地使用鋰渣和降低混凝土的成本，研究大摻量下鋰渣復(fù)合膠凝材料的水化特性及在硬化過(guò)程中的作用機(jī)理，得到的結(jié)論如下:
　　(1)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1d時(shí)，鋰渣復(fù)合膠凝材料的化學(xué)結(jié)合水量不到8％，鋰渣的反應(yīng)程度不到3％，但都隨著齡期的延長(zhǎng)而增大。在高溫（50℃和100℃）養(yǎng)護(hù)、堿激發(fā)(pH=13.5的NaOH溶液為拌合用水)、高

2、溫與堿激發(fā)復(fù)合作用下，鋰渣復(fù)合膠凝材料的化學(xué)結(jié)合水量和鋰渣反應(yīng)程度比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)大1～5倍。相對(duì)而言，4種養(yǎng)護(hù)方式對(duì)鋰渣復(fù)合膠凝材料化學(xué)結(jié)合水量和鋰渣反應(yīng)程度的影響順序?yàn)?復(fù)合作用＞堿激發(fā)＞高溫養(yǎng)護(hù)＞標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。
　　(2)通過(guò)與Powers理論計(jì)算純水泥漿體水化產(chǎn)物體積的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，提出了含摻合料膠凝材料水化產(chǎn)物體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于純水泥漿體，二者的相對(duì)誤差小于4％，表明本文的假定是合理的。將計(jì)算結(jié)果通過(guò)SPSS軟件計(jì)

3、算發(fā)現(xiàn)，未水化顆粒、CSH凝膠和毛細(xì)孔的體積分?jǐn)?shù)分別受水膠比×摻量×礦物摻合料種類(60.33％)、水膠比×礦物摻合料種類(91.79％)和水膠比(89.23％)的影響最大，CH和鋁酸鹽相AF的體積分?jǐn)?shù)受摻量的影響最大，分別為6.17％和16.65％。
　　(3)鋰渣替代水泥后，CH、CSH和AFt的光譜特征峰較強(qiáng)，摻量增加或水膠比降低時(shí)，CH的特征峰變?nèi)酰獵SH吸附水的特征峰增強(qiáng)。純水泥漿體、水泥-鋰渣漿體和水泥-粉煤灰漿體的

4、化學(xué)收縮隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)而增大，采用雙曲線模型擬合后，其相關(guān)系數(shù)均在0.98以上，但雙曲線模型中的水化系數(shù)k值需依據(jù)水膠比、摻合料種類和摻量分別選取。3種漿體中，水泥漿體的化學(xué)收縮最大，水泥-粉煤灰漿體次之，水泥-鋰渣漿體最小。
　　(4)基于純水泥水化產(chǎn)物含量的計(jì)算方法和摻合料的反應(yīng)機(jī)理，提出含摻合料膠凝材料水化產(chǎn)物含量的計(jì)算方法。計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋰渣的摻入降低了復(fù)合膠凝材料水化產(chǎn)物CH和CSH的含量，總孔隙率則呈相反的趨勢(shì)。鋰

5、渣摻量在20％時(shí)，水泥-鋰渣砂漿后期(28d)的抗壓強(qiáng)度比純水泥砂漿大0.4～4.2％，與水泥-粉煤灰砂漿相比，水泥-鋰渣砂漿的孔隙率和CH的含量比水泥-粉煤灰砂漿小，水泥-鋰渣砂漿CSH的含量和抗壓強(qiáng)度比水泥-粉煤灰砂漿大。
　　(5)鋰渣摻量和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度和氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響較為顯著，鋰渣摻量為20％時(shí)，混凝土的滲透等級(jí)比純水泥混凝土高或相等;水膠比為0.36且養(yǎng)護(hù)28d時(shí)，其強(qiáng)度等級(jí)為C55，比純水泥混凝土(C

6、50)高一級(jí);其余摻量和水膠比下，鋰渣混凝土的強(qiáng)度等級(jí)與純水泥混凝土相同，但其抗壓強(qiáng)度比純水泥混凝土高。摻量為40％時(shí)，堿-鋰渣混凝土的抗壓強(qiáng)度比純水泥混凝土高，但強(qiáng)度等級(jí)相同，相比不摻堿時(shí)摻量增大了1倍，表明堿對(duì)鋰渣混凝土具有較好的激發(fā)作用。
　　(6)鋰渣具有一定的火山灰活性，摻量從0％增加至60％時(shí)，活性因子呈先增大后降低的趨勢(shì)。當(dāng)摻量在20～30％時(shí)，鋰渣的物理化學(xué)作用效應(yīng)最大，其活性因子R均在1以上。水化1d時(shí)，鋰渣顆粒

7、表面已被CSH和CH等水化產(chǎn)物所包裹，其含量隨養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)而增多，28d時(shí)大部分顆粒表面已生成纖維狀的CSH，說(shuō)明鋰渣顆粒已參與二次水化反應(yīng)。
　　(7)鋰渣作為砂漿細(xì)集料后，其水化產(chǎn)物是CSH凝膠、CH和未水化顆粒以及少量的AFt。隨著鋰渣替代率的增大，水化產(chǎn)物CH的含量呈線性增長(zhǎng)。當(dāng)鋰渣替代率為70％，水泥-鋰渣砂漿28d的抗折/抗壓強(qiáng)度比純水泥砂漿提高了56.35％和64.68％;同替代率下，水泥-鋰渣砂漿28d的抗折/抗