宜春鋰云母提鋰渣對混凝土耐久性能的影響羅琦;伍根伙;張雄;毛意中;黃少文【摘要】Thisresearchmainlyshowstherelationshipbetweenthequantityoflithiumslagandpropertyofconcreteincludingdryshrinkage,anti-carbonation,wearresistanceandchlorideionresistance.ConcretemicrostructureshavebeenobservedwithSEM.Theresultsshowthataddinglithiumslagtoconcretecanimproveconcretepropertyincludingdryshrinkage,wearresistanceandchlorideionresistance.Whentheamountsoflithiumslagreach30%,dryshrinkageoftheconcretewilldecrease27%and6helectricfluxwilldecrease43%.Itisfoundthatlithiumslaghasnegativeinfluenceonanti-carbonationproperty.Withtheincreaseoflithiumslag,anti-carbonationpropertyofconcretedecreasesgradually.%研究鋰云母提鋰渣對混凝土的干燥收縮、抗碳化性能、耐磨性能、抗氯離子滲透性能的影響,并通過SEM觀察了鋰渣混凝土的微觀結構.結果表明:鋰渣可改善混凝土的干燥收縮、耐磨性能及抗氯離子滲透性能;當鋰渣摻量為30%時，混凝土收縮率減小27%,6h電通量降低了43%;但鋰渣對混凝土的抗碳化性能也有負面影響，隨著鋰渣摻量的增加，混凝土抗碳化性能逐漸降低.【期刊名稱】《南昌大學學報(理科版)》【年(卷)，期】2017(041)002【總頁數】4頁(P122-124,130)【關鍵詞】鋰云母提鋰渣;耐磨性;抗氯離子滲透性;抗碳化性能【作者】羅琦;伍根伙;張雄;毛意中;黃少文【作者單位】同濟大學材料科學與工程學院，上海201804浦昌大學材料科學與工程學院，江西南昌330031洞濟大學材料科學與工程學院，上海201804洞濟大學材料科學與工程學院，上海201804浦昌大學材料科學與工程學院，江西南昌330031;南昌大學材料科學與工程學院，江西南昌330031【正文語種】中文【中圖分類】TU528將鋰渣用作混凝土摻合料可解決工業生產過程中產生的大量鋰渣帶來的環境污染等問題。目前國內的專家學者對鋰輝石提鋰渣作為混凝土摻合料做了大量研究：張蘭芳等［1-2］圍繞單摻鋰渣、鋰渣與粉煤灰、鋰渣與礦渣粉復摻高性能混凝土的工作性能、強度性能、抗碳化、抗凍性能等耐久性指標做了大量的試驗研究工作；趙若鵬等［3］通過將鋰渣和硅粉進行復摻配制出了強度高達100MPa的大流動性混凝土;溫勇、劉國君等［4］研究不同比表面積的磨細鋰渣粉對混凝土新拌性能的影響；王國強等［5］也對單摻鋰渣混凝土的強度及收縮抗裂性能做了試驗研究。而將江西宜春鋰云母提鋰渣（簡稱鋰渣）應用于水泥混凝土的相關研究還較少，針對鋰云母提鋰渣混凝土的耐久性進行系統研究尚未見報道。通過系統研究鋰云母提鋰渣對混凝土的干燥收縮、抗碳化性能、耐磨性能、抗氯離子滲透性能以及微觀結構等的影響，可為宜春鋰云母提鋰渣在混凝土中的實際應用提供理論參考。1.1原材料水泥：江西亞東水泥有限公司生產的洋房牌P-O42.5R級水泥，表觀密度3.1g-cm-3。鋰渣：取自江西贛鋒鋰業股份有限公司，其化學成分見表1,鋰渣比表面積570m2?kg-1，中位徑22.5pm,其粒度分布見表2。細集料：贛江中砂，細度模數為2.4，表觀密度2.6g-cm-3。粗集料：石灰巖質人工碎石，連續級配，最大粒徑20mm。減水劑：市售聚羧酸減水劑（粉劑），減水率25%。1.2試驗方法混凝土的干燥收縮、抗碳化性能、抗氯離子滲透性能：參照GB/T50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》進行；混凝土耐磨性能：參照JTGE30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》進行。微觀分析：采用美國FEI公司QUANTA200FEG型場發射環境掃描電鏡對混凝土的微觀結構進行分析。具體混凝土配合比見表3，水膠比為0.48，減水劑摻量固定為0.5%。2.1鋰渣對混凝土干燥收縮的影響混凝土的干燥收縮是指混凝土停止養護后，在不飽和的空氣中失去毛細孔和凝膠孔的吸附水而發生的不可逆收縮。混凝土固化后的干燥收縮容易引起混凝土材料在非荷載作用下產生裂紋。為研究鋰渣對混凝土干燥收縮性能的影響，試驗測定了不同鋰渣摻量混凝土在不同齡期的干燥收縮，測試結果見圖1。從圖1可知，混凝土的干燥收縮率在60d后趨于穩定，增速放緩。隨著鋰渣摻量的增多，混凝土干縮率逐漸下降。當混凝土干燥養護至180d時，鋰渣摻量30%混凝土L3的收縮率相較鋰渣摻量為0%的基準混凝土L0的收縮率減小27%。這可能由于鋰渣本身需水量較大，相比基準試樣L0，摻加了鋰渣的混凝土其毛細孔和凝膠孔的吸附水更少，從而使得混凝土干燥收縮率降低。2.2鋰渣對混凝土抗碳化性的影響碳化與混凝土結構物的耐久性密切相關，是衡量鋼筋混凝土結構物使用壽命的重要指標之一[6]。為了考察鋰渣對混凝土抗碳化性能的影響，試驗測定了不同鋰渣摻量混凝土在不同齡期的碳化深度。測試結果見圖2。從圖2中可以看出，隨著鋰渣摻量的增加以及養護齡期的增長，混凝土的碳化深度均隨之不斷增大。未摻鋰渣的基準混凝土L0的28d平均碳化深度為3mm,而摻加了30%鋰渣的混凝土L3其碳化深度則達到9mm。這可能是由于鋰渣取代水泥以及并與水泥水化產物發生二次水化反應，降低了混凝土內部的堿度，CO2滲透過程中受中和阻力降低，從而導致鋰渣混凝土抗碳化性能降低，鋰渣摻量越大，混凝土抗碳化性能越差。2.3鋰渣對混凝土抗氯離子滲透性的影響氯離子滲入混凝土，易破壞鋼筋表面鈍化膜，且在混凝土內部形成原電池，加速鋼筋的銹蝕過程。氯離子侵蝕是造成鋼筋銹蝕的主要原因，侵入鋼筋混凝土內部會引起鋼筋失效，從而嚴重影響鋼筋混凝土結構耐久性和安全性［7］。圖3為鋰渣混凝土的抗氯離子滲透性能測試結果，從圖中可以看出，隨著鋰渣摻量的增加，混凝土抗氯離子滲透能力越強，摻加30%鋰渣混凝土L3的6h電通量較未摻鋰渣的基準混凝土L0的降低了43%，其作用機理可能是鋰渣能夠與水泥水化產物較快地發生二次水化反應，使混凝土界面較疏松的定向生長的Ca(OH)2晶體轉變為致密的水泥凝膠層，顯著提高了離子滲透的阻力，從而使混凝土的抗氯離子滲透能力明顯增強。2.4鋰渣對混凝土耐磨性能的影響鋰渣混凝土耐磨性能測試結果見圖4,由圖4可以看出，鋰渣混凝土的磨損量隨著鋰渣摻量的增加呈現先減小后增大的趨勢，但即使當鋰渣摻量達30%時，鋰渣混凝土L3的磨損量仍較未摻加鋰渣的基準混凝土L0要小。這可能是因為：鋰渣的摻加，一方面可以改善混凝土的黏聚性及保水性，增加鋰渣混凝土的密實度；另一方面，鋰渣可與水泥水化產物發生二次水化，同樣地提高了混凝土的密實度，從而使鋰渣混凝土的耐磨性能得到提高。而當鋰渣摻量超過20%時，鋰渣混凝土的耐磨性能有呈現下降的趨勢。這是由于隨著鋰渣量的增加，相應的水泥水化產物量減少，由于鋰渣自身不會發生水化，過量的鋰渣僅提供填充效果，使得混凝土密實度呈現下降的趨勢，從而降低了鋰渣對混凝土耐磨性能的改善效果。2.5鋰渣對混凝土微觀結構的影響機理圖5和圖6分別為未摻鋰渣和摻有10%鋰渣混凝土的28d微觀結構SEM圖。從圖5可以看出，在不摻鋰渣的情況下，混凝土水化產物出現了許多絮狀及針狀的C-S-H凝膠，并伴隨有少量細針狀的鈣磯石摻雜其中，兩者彼此交叉生長，不易區分開來。由圖6可知，摻加10%鋰渣的混凝土微觀結構更加致密，水化產物主要為扁平碟狀的C-S-H凝膠，相比不摻加鋰渣的混凝土，摻有鋰渣的試樣中基本未見針狀鈣磯石出現。說明摻加鋰渣的混凝土因火山灰效應消耗了更多的Ca(OH)2，減少了鈣磯石的生成［8］。同時，由于鋰渣的加入增加了水泥凝膠C-S-H的數量，提高了混凝土的致密度，這也是使混凝土抗氯離子滲透性能增強的重要原因。摻加鋰渣可以改善水泥混凝土的干燥收縮性能、耐磨性能；當鋰渣摻量為30%時，混凝土收縮率減小27%；但當鋰渣摻量超過20%時，其耐磨性能呈下降趨勢;鋰渣可改善水泥混凝土的抗氯離子滲透性能，但對其抗碳化性能有負面影響；鋰渣摻量為30%時，混凝土6h電通量較基準混凝土降低了43%；在將鋰渣應用于鋼筋混凝土時，應嚴格控制鋰渣的摻量，以確?；炷量孤入x子滲透性能和抗碳化性能的均能滿足設計要求。⑶鋰渣的摻加可提高水泥混凝土的致密度，限制鈣磯石的生成，同時還能提高離子滲透的阻力，從而使水泥混凝土的干縮性，耐磨性以及抗氯離子滲透能力明顯增強。【相關文獻】［1］張蘭芳，陳劍雄,岳瑜等.鋰渣高強混凝土的試驗研究［J］.新型建筑材料,2005(3):29-31.［2］張蘭芳，謝貴海，陳劍雄等.新型鋰鹽渣混凝土抗凍性試驗研究［J］.低溫建筑技術,2005(4):8-10.趙若鵬，郭自力漲晶等.內摻鋰渣和硅粉的100MPa高強度大流動性混凝土研究[J].工業建筑,2004,34(12):61-63.溫勇，宋亞峰,阿不拉?坎杰等.磨細鋰渣粉對新拌混凝土性能的影響[J].混凝土,2011(10):58-60.王國強，努爾開力?依孜特羅甫，侍克斌等.鋰渣細度對鋰渣混凝土早期