易流型辅助胶凝材料的制备及其对混凝土性能的影响

基于四川地区的锂渣、钛矿渣、磷渣3种固体废弃物,开展固废基易流型混凝土掺合料的研究。通过与各种掺合料多元体系复配获得了性能优异的易流型掺合料,并系统研究了该辅助胶凝材料对混凝土工作性能、力学性能及耐久性能的影响。结果表明,磷渣粉、钛矿渣粉和石灰石粉复掺替代粉煤灰时,混凝土浆体的屈服应力有小幅下降,扩展度普遍大于550 mm,工作性能得到优化;改性锂渣粉、钛矿渣粉和石灰石粉复掺替代矿粉时,在锂渣粉掺量不高时,混凝土工作性能和力学性能较优,但锂渣粉掺量过大时会增大混凝土塑性黏度,掺量建议不超过胶凝材料的10%。

锂渣粉和磷渣粉对再生混凝土力学及耐久性能的影响

研究了不同掺量的锂渣粉和磷渣粉分别单掺和复掺对再生混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:与空白组试件相比,单掺锂渣粉或磷渣粉试件的7 d、14 d和28 d抗压强度变化幅度最高不超过7.7%;与锂渣粉和磷渣粉分别单掺相比,二者复掺对再生混凝土的7 d抗压强度影响不大,但明显提高了14 d、28 d抗压强度;单掺和复掺锂渣粉和磷渣粉试件的抗氯离子渗透性能均较空白组试件好,其中,复掺锂渣粉和磷渣粉试件的抗氯离子渗透性能介于单掺锂渣粉试件和单掺磷渣粉试件之间,单掺锂渣粉试件的抗氯离子渗透性能最好;再生混凝土中的氯离子在环境氯离子浓度较低时以物理吸附和化学结合为主,而在环境氯离子浓度较高时以化学结合为主;氯离子总结合能力随着环境氯离子浓度的增加而下降;复掺20%锂渣粉与10%磷渣粉试件的氯离子总结合能力相对最好。

不同掺合料对再生混凝土性能影响因素研究

文中研究了火山岩粉、粉煤灰、锂渣以及锂渣-粉煤灰二元混合料对再生混凝土力学性能和坍落度的影响。结果表明,火山岩粉对混凝土的强度和坍落度均有不利影响。粉煤灰掺量为5%时,混凝土的28 d抗压强度和基准样基本持平,掺入粉煤灰能提高混凝土的坍落度,有效改善混凝土的流动性。当锂渣掺量小于15%时,混凝土的28 d抗压强度仍高于基准样。混凝土的坍落度随着锂渣掺量的增加出现显著下降。锂渣-粉煤灰混合料能显著改善单一掺合料的不足,混凝土的28 d抗压强度和坍落度随混合料掺量的增加均在小范围波动,性能较稳定。

锂渣基辅助胶凝材料的制备及其对混凝土性能的影响

制备了锂渣粉-钛矿渣粉、锂渣粉-花岗岩粉2种复合掺合料,测试了其活性和流动性,研究了其对混凝土工作性和力学性能的影响,确定了合适的m_(锂渣粉)∶m_(钛矿渣粉)、m_(锂渣粉)∶m_(花岗岩粉)。基于此,为了便于实际工程应用,制备了2种锂渣基辅助胶凝材料Z1、Z2。结果表明:综合考虑复合掺合料的活性、流动性及其对混凝土工作性和力学性能的影响,推荐m_(锂渣粉)∶m_(钛矿渣粉)、m_(锂渣粉)∶m_(花岗岩粉)均为6∶4;Z1、Z2分别满足相关标准中Ⅱ级、Ⅲ级复合掺合料的要求,且其等质量取代100%矿粉对混凝土的工作性和力学性能影响不大,同时能提高混凝土的耐久性能。

工业废渣对干粉砂浆性能影响的研究

文中对江西地区三种体量较大的工业废渣制备干粉砂浆进行了试验。结果表明,锂渣掺量小于20%,可提高试验砂浆的抗压强度,砂浆的黏结强度随锂渣掺量的增加而减小;当锂渣掺量大于30%时,砂浆的收缩值显著增加。掺入矿粉对砂浆的抗压强度影响不明显,可以降低砂浆的收缩值。掺入钢渣会使砂浆的力学性能显著下降,钢渣掺量小于20%,可减小砂浆的收缩值;大于30%会显著增加砂浆的收缩值。

矿物掺合料对钨尾矿碱活性的抑制效果研究

由于钨尾矿具有一定碱活性,故无法直接作为细集料在混凝土中大量使用。为提高钨尾矿的综合利用率,文中分别将粉煤灰、矿渣粉按不同比例替代基准水泥后进行抑制钨尾矿碱活性及钨尾矿胶砂强度试验。结果表明,粉煤灰、矿渣粉的掺入可有效抑制钨尾矿的碱活性。粉煤灰对钨尾矿碱活性的抑制效果要优于矿渣粉,但粉煤灰的掺入对钨尾矿胶砂试件的强度影响较大。将粉煤灰与矿渣粉复掺替代30%基准水泥,可在抑制钨尾矿碱活性的同时,降低对钨尾矿胶砂试件强度的影响。

锂渣-矿粉二元体系对水泥基灌浆料性能的影响研究

研究了锂渣和矿粉复掺对灌浆料流动度、竖向膨胀率、抗压强度、氯离子含量和泌水率的影响。结果表明,复合粉料中锂渣所占比例越大,灌浆料的初始流动度和30 min流动度均会下降且下降幅度越来越大。复合粉料中锂渣比例变化对灌浆料的3 h竖向膨胀率和24 h与3 h的膨胀率之差两个数值影响较小。随着复合粉料中锂渣比例的上升,灌浆料不同龄期的抗压强度均呈下降趋势,但龄期越长,下降幅度越小。复合粉料中锂渣和矿粉的比例变化不会改变灌浆料的氯离子含量和泌水率。

锂渣粉对混凝土氯离子渗透性的影响

新疆地区盐浸侵蚀严重,是引起混凝土建筑物耐久性的主要问题之一。锂渣粉是新疆规模化的固体工业废弃物,将其作为矿物掺合料使用一方面可以减少其排放和堆存量,另一方面锂渣粉也能有效改善水泥混凝土的抗氯离子侵蚀性能。试验中通过研究10%、20%、30%和40%锂渣粉掺量下混凝土的力学性能、吸水性能和抗氯离子渗透性,表明掺量为20%的锂渣粉混凝土力学性能和抗氯离子渗透性优于空白试件,但水密性略低。

荷载作用下锂渣粉对混凝土氯离子渗透性的影响

研究了一次加载和循环加载下锂渣粉对混凝土氯离子渗透性的影响,并提出了相应的数学模型。试验结果表明:一次加载和循环加载对混凝土氯离子渗透性均产生较为显著的影响,电通量与应力比之间都近似满足指数函数关系。当应力比为30%时,循环加载后的电通量较一次加载增加较多。锂渣粉的加入可以明显降低混凝土的氯离子渗透性,电通量与锂渣掺量之间近似满足二次函数关系。同时发现,电通量与初始电流具有较好的线性相关性,与相关研究结果比较一致。

锂渣粉对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响

西部地区盐浸侵蚀严重,是混凝土建筑物老化病害的主要问题之一。锂渣粉是新疆规模化的固体工业废弃物,将其作为矿物掺合料使用一方面可以减少其排放和堆存量,另一方面锂渣粉也能有效改善水泥混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。试验中采用GB/T 749—2008《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》进行,通过测试分析不同掺量锂渣粉对水泥基材料潜在膨胀性能和抗硫酸盐侵蚀性能的变化,并根据X衍射和扫描电镜分析,研究锂渣粉对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响和机理。

冻融循环下锂渣粉对混凝土渗透性的影响

采用电通量法测定了不同锂渣掺量的混凝土在不同冻融循环次数下的电通量,并研究了电通量与各影响因素之间的函数关系。试验结果表明,随冻融循环次数的增加,混凝土电通量近似呈线性增加。当冻融循环次数为75次时,不同锂渣掺量下的混凝土仍具有较高的抗氯离子渗透性。锂渣粉的加入能明显降低混凝土的氯离子渗透性,随锂渣掺量的增加,混凝土电通量近似呈负指数函数关系下降。同时发现,电通量与初始电流间、电通量与氯离子渗透深度间、初始电流与氯离子渗透深度间均具有较好的线性相关性。

模拟酸雨对石粉锂渣超早强超高强混凝土的侵蚀研究

采用周期浸泡加速试验方法,研究了石粉锂渣超早强超高强混凝土的耐硫酸腐蚀性。研究表明,石粉可明显提高混凝土的耐硫酸侵蚀能力,在掺量高达30%的比例范围内,其改善效果随掺量的增加而愈加显著。在固定石粉掺量为10%的条件下,石粉锂渣复掺混凝土的耐硫酸侵蚀性优于单掺石粉的混凝土,抗硫酸侵蚀性随锂渣掺量的增加而提高。混凝土的耐硫酸侵蚀性随酸度的增大而降低。结果表明石粉锂渣超早强超高强混凝土可用于酸雨地区的重大工程。

锂渣-石灰石粉-水泥复合胶凝材料的性能

通过测试不同龄期硬化净浆抗压强度、化学结合水和扫面电镜(SEM)微观形貌,研究了双掺锂渣和石灰石粉对复合胶凝材料水化性能的影响。结果表明,双掺锂渣和石灰石粉降低了硬化净浆的早期抗压强度,双掺15%锂渣和15%石灰石粉的试件后期强度超过了基准试件;双掺锂渣和石灰石粉对不同龄期硬化净浆化学结合水和抗压强度的影响相近,两者具有较好的对应关系;双掺锂渣和石灰石粉劣化了硬化净浆早期内部结构,但两者适量的掺量比例有助于改善其后期内部结构。

锂渣和橡胶粉掺量对水泥砂浆力学性能影响研究

研究了工业废料锂渣和废旧橡胶粉在不同掺入量的情况,即分别采用了锂渣按照等质量10%、20%、30%取代水泥,以及橡胶粉按照等质量5%、10%、15%取代细砂,并考虑3、14、28 d这3种龄期对水泥砂浆力学性能的影响。研究结果表明:该新型砂浆的抗折强度和抗压强度随着锂渣取代率的提高而先提高后降低,在锂渣替代率为10%时达到最优,锂渣替代率在30%以内基本不降低砂浆强度;随着橡胶粉掺量的提高,水泥砂浆的抗折抗压强度降低,而以折压比表示的韧性则呈增加趋势。锂渣橡胶粉水泥砂浆抗压抗折强度随龄期增长逐渐增加,前期发育较快,14 d后的强度增长较慢。

锂渣超细粉作混凝土用矿物外加剂的试验研究

利用气流粉碎机将锂渣加工成三种不同细度的超细粉,研究了锂渣超细粉的粒度分布、活性指数、掺量、水化热等技术指标。结果表明,平均粒径分布为5.55μm、4.32μm和2.96μm的三种锂渣超细粉的比表面积分别达到9.39m^2/g、11.81m^2/g和13.80m^2/g,28d活性指数分别达到102.8%、104%和107%,但3d和7d的活性指数低于90%,这说明锂渣超细粉活性较高,但水化反应速率较慢。掺入锂渣超细粉的水泥水化热显著降低,超细加工有利于提升锂渣的性能。

锂渣粉对混凝土气体渗透性能的影响

混凝土的耐久性能与孔结构特征有着密切的联系,锂渣粉作为矿物掺合料能有效的改善混凝土的微观结构减轻有害介质的侵入。利用AUTOCLAM渗透性测试仪测试不同龄期的混凝土气体渗透系数的变化,研究水化进程和矿物掺合料对混凝土气体渗透系数的影响。试验研究了水灰比分别为0.62、0.45、0.38,纯水泥、锂渣粉取代水泥10%、20%、30%的3、7、14、28 d的各龄期混凝土的强度和气体渗透系数。结果表明锂渣混凝土的气体渗透系数受水灰比和锂渣掺量的影响,当水灰比为0.62时,气体渗透系数随着锂渣掺量的增加而明显增大,锂渣的掺入降低了混凝土的渗透性能,但在20%掺量时有最大的水化速率;水灰比为0.45时,20%掺量能改善混凝土的气体渗透性能,且胶凝材料水化速度更快;对于水灰比0.38的混凝土,锂渣掺量30%混凝土的气体渗透系数略高于空白组混凝土,但有更快的水化速度。

不同矿物掺合料对蒸养水泥水化产物与力学性能的影响

为探讨矿物掺合料对预制装配式混凝土水化产物与力学性能的影响,采用20%的镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉与矿渣粉分别取代水泥,在早期80℃蒸养7h条件下制备了水泥净浆与砂浆,对比研究了镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉与矿渣粉对7h和28d龄期蒸养水泥水化产物和力学性能的影响。结果表明:除了C-S-H与Ca(OH)2外,7h蒸养水泥的水化产物主要为AFm与Ca4Al2O6(CO3)0.5(OH)·11.5H2O,28d蒸养水泥的水化产物主要为Ca4Al2O6(CO3)0.5(OH)·11.5H2O和Ca4Al2O6(CO3)·11H2O,矿物掺合料对蒸养水泥水化产物种类影响较小;掺镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉、矿渣粉后,7h蒸养水泥的化学结合水含量分别达到了纯水泥的93.27%、102.22%、90.24%、102.22%,28d蒸养水泥的化学结合水含量分别达到了纯水泥的93.76%、95.08%、86.27%、95.68%,掺锂渣粉与矿渣粉可以显著提高7h蒸养水泥的水化程度,掺钢渣粉的效果最差;此外,掺锂渣粉、钢渣粉、矿渣粉改变了蒸养7h水泥浆体C-S-H的形貌,除了纤维状C-S-H外,掺锂渣粉水泥浆体中还有蜂窝状C-S-H形成,掺钢渣粉水泥浆体与掺矿渣粉水泥浆体中还有球形与薄片状C-S-H形成;掺锂渣粉可以提高早期80℃蒸养7h水泥胶砂的抗压与抗折强度,但四种矿物掺合料均不能改善28d蒸养水泥胶砂的力学性能。

锂渣和钢渣对水泥浆体力学性能与微观结构的影响

利用锂渣粉和钢渣粉替代部分P·O42.5水泥制备了复合水泥净浆试样。通过SEM、XRD、FT-IR等测试方法分析了二者对试样的影响及作用机制。结果表明,锂渣替代部分水泥会降低浆体的流动性,钢渣替代部分水泥有利于提高浆体流动性。锂渣具有促凝效果,而钢渣在浆体中可发挥缓凝作用。锂渣、钢渣复合掺入时可调控浆体的流动性和凝结时间。锂渣对浆体力学性能的提高相比钢渣具有更明显的优势,当水胶比为0.4时,掺入20%(质量分数)锂渣的试样28 d抗压强度可达62.3 MPa,相比空白样可提高23%左右。SEM结果显示掺20%锂渣可使试样28 d微观结构更致密。XRD结果显示试样的水化产物主要为C-S-H凝胶和Ca(OH)_(2)。FT-IR结果显示Si—O键峰位发生了一定的红移,H—O—H键发生了蓝移。

掺合料对白色活性粉末混凝土力学性能的影响

利用江西锂云母提锂渣、白色矿粉、硅灰、石英粉和白色硅酸盐水泥制备白色活性粉末混凝土(WRPC),采用正交试验探讨了各组分材料在多组分配伍体系中对WRPC力学性能的影响。结果表明,锂渣和矿粉能互相激发活性,发挥复合协同效应,锂渣还有利于增强材料的韧性;适宜掺量的硅灰和石英粉对提高WRPC的强度具有重要作用。利用锂渣和矿粉,不掺纤维,采用常规工艺可制备28 d抗压强度为120 MPa的WRPC材料。

锂渣粉在细缝专用无骨灌浆料中的应用研究

锂渣粉含有较丰富的活性矿物,主要为CaSO4.2H2O,SiO2,C3S和C3A,只含有部分非活性的SiO2。通过实验研究了锂渣粉对无骨灌浆料(NGM)各项性能的影响,结果表明,随着锂渣粉掺量的增加,NGM的凝结时间延长,30min流动度损失减小;1d抗压强度降低,28d抗压强度均高于空白样,最高可达83.2MPa。此外掺入锂渣粉的灌浆料竖向膨胀率有所增加,但不明显。