鋰渣摻和料對混凝土耐久性影響的試驗研究.pdf

1、鋰渣是工業(yè)生產(chǎn)碳酸鋰而產(chǎn)生的廢渣，來源廣泛、價格低廉，化學(xué)成分與水泥相似，具有很好的火山灰活性。鋰渣代替水泥制備混凝土，不但能綜合利用工業(yè)廢渣，減小鋰渣的環(huán)境污染，也能夠增進綠色混凝土和環(huán)境友好型社會的發(fā)展。同時，隨著社會迅速發(fā)展，環(huán)境日益惡化，建筑材料和建筑結(jié)構(gòu)的性能逐漸衰退和劣化，常常造成混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足、結(jié)構(gòu)破壞嚴重而不能滿足設(shè)計要求。于是，不少學(xué)者積極地關(guān)注和重視相關(guān)混凝土的耐久性方面。為了探尋鋰渣在混凝土中的優(yōu)勢，本文開展

2、鋰渣作為摻和料對混凝土耐久性能方面的影響研究。根據(jù)試驗的論證與分析，本文完成了如下工作：
　　1.通過正交試驗設(shè)計，采用正交分析法與效應(yīng)計算分析法，研究了水膠比、鋰渣摻量和細度對鋰渣混凝土抗壓強度的影響規(guī)律，確定了鋰渣混凝土的最優(yōu)配比和鋰渣摻合料的最優(yōu)摻量。結(jié)果顯示：各因素對混凝土抗壓強度影響的次序為水膠比>鋰渣摻量>鋰渣細度；鋰渣混凝土的初期抗壓強度基本上小于普通混凝土或與其相當，而后期抗壓強度總體上都大于普通混凝土。鋰渣混凝土

3、的最優(yōu)配比為：水膠比0.342，鋰渣摻量20%，鋰渣細度7.5%；鋰渣摻合料的最優(yōu)摻量為：20%。
　　2.結(jié)合現(xiàn)有混凝土強度預(yù)測模型，采用SPSS逐步回歸分析法和非線性回歸方法，建立鋰渣混凝土抗壓強度的預(yù)測模型；依據(jù)評價指標，確定出鋰渣混凝土抗壓強度的最佳預(yù)測模型。結(jié)果表明：5個建議模型的精確度均較高，均能預(yù)測鋰渣混凝土的抗壓強度。經(jīng)均方根誤差、平均絕對誤差和平均絕對百分比誤差以及模型R2值指標的綜合評價后，以水泥強度、膠水比、

4、鋰渣摻量、減水劑摻量為自變量的非線性回歸方程被確定為鋰渣混凝土抗壓強度的最佳預(yù)測模型。
　　3.采用水和鹽溶液兩種凍融介質(zhì)，0、20%和40%三種鋰渣摻量，分別討論鋰渣摻量和凍融環(huán)境對混凝土抗凍性的影響，研究凍融情況下鋰渣混凝土的質(zhì)量、動彈性模量和抗壓強度的變化規(guī)律。結(jié)合掃描電鏡試驗對凍融循環(huán)作用下不同鋰渣摻量混凝土進行微觀分析。結(jié)果表明：凍融循環(huán)作用下，混凝土中摻入鋰渣對其質(zhì)量變化和相對動彈性模量有較大影響，鋰渣摻量越大，外觀損

5、傷越嚴重，抗凍性越差。鹽溶液與凍融的耦合作用會加速混凝土剝蝕和凍融損傷，鋰渣混凝土的抗鹽凍性低于其抗水凍性，普通混凝土的抗水凍性優(yōu)于抗鹽凍性。混凝土中摻入鋰渣對凍融作用下的混凝土抗壓強度也有一定的影響，鋰渣摻量不宜大于40%；在長期的凍融循環(huán)作用下，鋰渣摻量20%的混凝土抗壓強度最佳，其強度大于普通混凝土；當鋰渣摻量超過20%時，鋰渣混凝土抗壓強度減小并小于普通混凝土。鹽溶液中凍融作用下混凝土的抗壓強度低于混凝土在水凍融作用下的抗壓強度

6、。
　　4.采用0、20%和40%三種鋰渣摻量，討論鋰渣摻量和碳化時間對混凝土抗碳化性能的影響，研究混凝土的質(zhì)量、動彈性模量、劈裂抗拉強度和中性化深度的變化規(guī)律；結(jié)合掃描電鏡試驗對碳化作用下不同鋰渣摻量混凝土進行微觀分析。結(jié)果表明：鋰渣摻入混凝土中，混凝土的碳化深度會隨鋰渣摻量的增加而增大。但鋰渣摻量40%的混凝土28d碳化深度為7.38mm，也遠小于一般結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼筋混凝土的保護層厚度，所以鋰渣混凝土具有一定的抗碳化性。在抗碳化

7、性能要求嚴格的工程中，鋰渣摻量不宜過大，應(yīng)小于40%。在相同碳化齡期下，鋰渣摻量越大混凝土的劈拉強度損失率越大；但在碳化前后，鋰渣混凝土的劈裂抗拉強度均優(yōu)于普通混凝土。碳化時間對混凝土的碳化深度有一定的影響，普通混凝土和鋰渣混凝土的碳化深度在碳化初期和中期均呈增長趨勢，在碳化后期混凝土的碳化深度都會逐漸趨于穩(wěn)定。
　　5.參考江西酸雨的特征，配制不同pH值、不同SO42-濃度的模擬酸雨，采用室內(nèi)干濕循環(huán)的噴淋方式模擬酸雨腐蝕試驗，

8、并且考慮0、20%和40%三種鋰渣摻量，分別討論鋰渣摻量、酸雨P(guān)H值和SO42-的濃度對混凝土耐酸蝕性能的影響，研究鋰渣混凝土的外觀、質(zhì)量、抗壓強度及中性化深度的變化規(guī)律；結(jié)合掃描電鏡試驗對模擬酸雨腐蝕環(huán)境下不同鋰渣摻量的混凝土試件進行微觀分析。結(jié)果表明：在同種模擬酸雨溶液侵蝕條件下，混凝土中摻入鋰渣能減輕混凝土的外觀損傷，減小了混凝土的質(zhì)量損失率?；炷林袚饺脘囋?，在一定程度上可以改善酸雨腐蝕后混凝土的抗壓強度；鋰渣摻量越大，混凝土的

9、抗壓強度損失率越小。其中，酸雨腐蝕后的鋰渣混凝土強度均大于同種酸雨腐蝕條件下普通混凝土的抗壓強度。鋰渣的摻入增大了混凝土的中性化深度，鋰渣摻量越大混凝土的中性化深度越大，但酸雨腐蝕后期鋰渣混凝土的中性化深度發(fā)展穩(wěn)定；其中鋰渣混凝土最大的中性化深度為2.25mm，遠小于鋼筋混凝土的保護層厚度。當酸雨的SO42-離子濃度固定、PH越小時，或者酸雨的PH值固定，SO42-離子濃度越大時，鋰渣混凝土試件的質(zhì)量損失越嚴重、混凝土抗壓強度損失率和中