锂渣粉的组成及在水泥浆体中的物理与化学反应特性

利用XRF、ICP、XRD、TG/DTG、FTIR、SEM-EDS和氮气吸附等手段,分析了典型锂渣粉的组成及锂渣粉在水泥浆体中的物理与化学反应特性。结果表明:锂渣中含有层块状锂辉石、棒状石膏、多孔状硅藻土、球形锂辉石与饼状碳酸钙等;锂渣属于多孔材料,其孔主要为2~50 nm的中孔,主要由锂辉石、炭黑、硅藻土等引起;锂渣的BET比表面积为P·II52.5水泥的5倍,总孔体积为水泥的4倍,但平均孔径小于水泥;锂辉石、石膏、硅藻土与炭黑等的存在是导致锂渣含水率较高的主要原因;此外,锂渣混凝土需水量大,还与石膏、硫酸钠、碳酸钠和碳酸锂等可与水泥中的铝酸盐矿物反应形成较多钙矾石等有关。锂渣属于酸性渣,掺加到水泥中会降低水泥浆体的碱度;锂渣中影响水泥水化的元素主要为S、Ca、Si、Al和K等,而Li的影响较小;锂渣具有较高活性,不仅与其中的石膏有关,还与硫酸钠、碳酸钠和碳酸锂有关。

蒸养条件下锂渣复合水泥的水化产物与力学性能

利用电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜与能谱分析(SEM-EDS)及同步热分析(TG-DTG)等手段研究了掺20%锂渣复合水泥在80℃蒸养7h、7d和标养28d条件下的水化产物与力学性能。结果表明:锂渣中SiO2和Al2O3大部分存在于锂辉石中,而少量存在于玻璃体中,且锂渣中存在少量的碳酸盐。与纯水泥不同,锂渣复合水泥在以上三种养护条件下形成的C-S-H凝胶均主要为网状;此外,蒸养7d时还有水化硫铝酸钙(AFt)和立方体CaCO3生成,但无水化石榴石形成;蒸养28d时,还有球形等大颗粒状C-S-H凝胶和立方体CaCO3生成。蒸养可以促进锂渣和水泥的反应,尤其是锂辉石与水泥水化产物氢氧化钙的反应。在蒸养7h和7d条件下,锂渣复合水泥胶砂的抗折强度、抗压强度均明显高于纯水泥胶砂的抗折强度、抗压强度。

不同养护条件下钢渣/矿渣复合水泥胶砂的耐硫酸盐侵蚀性能

以钢渣和矿渣为矿物掺合料,采用0%和20%的取代量,在蒸养(早期80℃蒸养7 h)和标养条件下分别制备了钢渣和矿渣复合水泥胶砂,经过28 d的初始标准养护后,将其暴露于干湿循环与半浸泡2种硫酸盐侵蚀条件下,通过外观质量观察、质量变化和强度变化等手段对比了钢渣复合水泥胶砂与矿渣复合水泥胶砂的耐硫酸盐侵蚀性能.结果表明:2种养护制度下,钢渣复合水泥胶砂的耐干湿循环硫酸盐侵蚀性能均优于矿渣复合水泥胶砂;半浸泡硫酸盐侵蚀条件下,标养钢渣复合水泥胶砂的性能弱于标养矿渣复合水泥胶砂,但是蒸养钢渣复合水泥胶砂的情况正好相反.蒸养虽然粗化了水泥胶砂孔结构,使得蒸养水泥胶砂在半浸泡硫酸盐侵蚀条件下较早地出现了裂缝,但是蒸养同样提高了28 d水泥胶砂的化学结合水量、C-S-H含量并促进了C-A-S-H的形成,从而有助于改善蒸养水泥胶砂的抗硫酸盐侵蚀性能.