锂渣粉对混凝土氯离子渗透性的影响

2.2 3.4 4.7 5.9 21.2 24.6 43.3 56.8
2.1 3.2 4.3 6.2 18.2 22.1 37.9 46.2
表 5 为不同锂渣粉取代水泥量对硬化混凝土力学性能的
影响，龄期 3、7 d 时，试件的抗压强度最高的为不掺锂渣粉的空
白试件，并且随着锂渣粉掺量的增加混凝土抗压强度降低，这主
表 5 硬化混凝土的力学性能
抗折强度 /MPa
抗压强度 /MPa
3 d 7 d 28 d 90 d 3 d 7ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱd 28 d 90 d
2.6 3.4 4.8 6.5 28.4 32.9 54.1 62.1
3.0 3.7 4.4 6.9 27.4 31.4 48.7 64.4
2.6 3.6 4.1 6.7 24.1 31.0 51.4 67.3
60 V 电压下通电 6 h，根据 GB/T 50082—2009 中抗氯离子渗透
试验电通量法规范计算电荷总通过量来推论混凝土抵抗氯离
子渗透的能力。
2 试验结果与分析
2.1 锂渣粉对硬化混凝土力学性能的影响
各试验组混凝土试件在不同龄期下的抗折强度和抗压强 度试验结果如表 5 所示。
编号
Li-0 Li-10 Li-20 Li-30 Li-40
2011 年 第 8 期（ 总 第 262 期 ） Number 8 in 2011（Total No.262）
doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2011.08.025
混
凝
土
Concrete
原材料及辅助物料 MATERIAL AND ADMINICLE
锂渣粉对混凝土氯离子渗透性的影响
Abstract: Deterioration of concrete by salts of an external source is a commonly observed durability problem in Xinjiang.Lithium slag powders is solid wastes in Xinjiang，the concrete with lithium slag powders as the mineral admixture can reduce pollution of the solid wastes；on the other hand，and lithium slag powder also can effectively improve the chloride penetration of concrete.The main objective of this study is to research the influences of lithium slag powders on concrete substituting lithium slag powders on the amount 10%，20%，30%，and 40% respectively for cement. The result indicated that it would improve the strength and decrease chloride penetration. Key w ords: lithium slag powders；water absorption；sorptivity；chloride penetration
增加而增加，尤其在 3 d 龄期的混凝土试件中，锂渣粉取代量为
40%的混凝土试件吸水率 1.82%，远大于空白试件的 1.34%，混凝
土吸水率显著增加，说明锂渣粉掺入混凝土后，早期混凝土的渗透
性较高，则抵抗侵蚀性有害离子的能力较弱；但随着龄期的增长，
Δw — ——试件底部吸水量，g；
A —— —试件底部吸水面积，cm2；
ρ —— —水的密度，g/cm3。
1.2.4 氯离子渗透性试验
制作 Φ100×50mm 的混凝土试件，三块一组，标准养护至
28、56、90 d 后，进行抗氯离子渗透试验，阳极槽内加入 0.3 mol/L
的氢氧化钠溶液，阴极槽内加入质量浓度 3%的氯化钠溶液，在
0.101
Li-30
1.56
1.41
1.22
1.20
0.112
Li-40
1.82
1.48
1.31
1.37
0.141
由表 6 混凝土试件吸水率和吸水速率的结果可见，混凝土吸
水率随着龄期的增加而降低，这是因为随着龄期的增加，水泥水化
更加完全，其水化所生成的 C-S-H 凝胶不断填充毛细孔隙，使得
吸水率不断降低。而混凝土试件吸水率随着锂渣粉取代水泥量的
Ca（OH）2 晶体的定向排列，降低了混凝土的孔隙率，提高了混 凝土的密实程度，从而后期强度稳定增长。
2.2 锂渣粉对混凝土吸水率和吸水速率的影响
有害物质在混凝土中的传输行为基本可分为扩散现象和
随着水分子移动的毛细管现象，为确保混凝土的耐久性，水密
性也是重要的考虑因素[8]。各试验组混凝土试件在不同龄期下
表 3 锂渣粉的物理性能
80 μm 方孔筛筛余 /%
比表面积 （/ m2/kg）
4.0
447
密度（g/cm3） 3.48
减水剂采用江苏博特产 JM-B 萘系高效减水剂。
1.2 配合比和试验方法
1.2.1 混凝土配合比 考虑新疆地区常用商品混凝土为 C30 混凝土，故以 C30 混
凝土为研究对象，各试验组混凝土的配合比见表 4。
1 原材料与试验方法
1.1 试验用原材料
（1）水泥：选用天山水泥厂生产的 P·O 42.5 级水泥，其水泥
的化学组成和矿物组成见表 1。
表 1 水泥的化学组成及矿物组成表
%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O Loss C3S C2S C3A C4AF 20.12 5.75 3.26 63.44 0.98 2.71 0.49 0.73 2.13 57.9 13.4 9.5 11.0
0 引言
新疆地处欧亚大陆腹地，降水稀少，蒸发强烈，是我国最干 旱的地区，也是土壤盐碱化面积最大、分布最广、类型最多、积 盐最重的地区[1]。该类土壤中所含大量的氯盐、硫酸盐和镁盐等 强腐蚀性介质对埋设其中的混凝土及钢筋混凝土材料造成了 不同程度的腐蚀损坏，严重影响混凝土建筑物的耐久性。
众所周知，混凝土耐久性问题的产生主要是由于混凝土是 一种多孔性材料，当其暴露于环境中时，有害物质经由混凝土 表面和内部的连通孔隙侵入，再以物理、化学及交互作用造成 混凝土材料的劣化。因此，提高混凝土耐久性的主要方式就是使 混凝土内部孔隙体积降低以及形成细小的封闭孔以阻断有害 物质的侵蚀。
的吸水率和吸水速率试验结果如表 6 所示。
表 6 混凝土吸水率和吸水速率
吸水率 /%
28 d 吸水速率
编号
3d
7d
28 d
90 d
（/ mm/min0.5）
Li-0
1.34
1.23
1.17
1.02
0.097
Li-10
1.41
1.30
1.18
1.10
0.104
Li-20
1.38
1.32
1.15
1.06
收稿日期：2011-02-06
基金项目：国家自然科学基金（50868012）；国家大学生创新性试验计划项目（101075527）；新疆大学大学生创新性试验计划项目（XJU-SRT-10028）
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表 2 锂渣化学成分
%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O Li2O 54.39 19.83 1.40 7.98 0.24 8.30 0.14 0.26 0.77
混凝土材料抗渗透性[6]。新疆地区是国内生产锂盐的重要基地 之一，规模性生产锂渣粉并主要用于混凝土中，由于国内外对
（2）锂渣粉：锂渣经破碎、磁选、磨细后制成的粉料。试验中 所用的锂渣粉由新疆乌鲁木齐锂业有限公司生产，其化学成分
在锂渣掺合料对混凝土的材料性能的影响的研究较少，尤其是 见表 2，物理性能见表 3。
面水分擦去后称重 W2。试件的吸水率即为式（1）：
Wa=
W2-W1 W1
×100%
（1）
式中：Wa — ——混凝土的吸水率，%；
W1 — ——烘干试件的质量，g；
W2— ——试件完全浸入水中 30 min 后的质量，g。
1.2.3 吸水速率试验[7]
将烘干试件的侧面全部用防水材料密封后，以避免水分经由
锂渣粉是将从锂辉石中提炼锂盐生产过程中大量排出的 固体工业废弃物磨细制成的具有一定火山灰活性的矿物掺合 料[2]。其化学成分与粉煤灰接近，活性比粉煤灰高，掺锂渣粉的 混凝土表现出较高的强度和较好的抗冲磨性[3]、抗冻性[4-5]；并且 锂渣粉的化学成分中以SO42-形式存在的三氧化硫含量远高于 一般的掺合料，使得锂渣粉混凝土具有早期微膨胀性，可提高
侧面孔隙进入试件，试验时将试件置于底部用透水材料垫高的
水槽内，缓慢加水至略高于试件底部 5 mm，试件在水槽中分别
静置 1、4、9、16、25、36、49、64 min 后取出，用湿布将试件底部水分
擦去，记录试件试件吸水后的质量。试件的吸水速率即为式（2）：
S= Δw Aρ 姨 t
（2）
式中：S —— —试件的吸水速率；
Li-30 280 120 176 708 1 063 0.8 0.44 0.40
Li-40 240 160 176 708 1 063 0.8 0.44 0.40
1.2.2 吸水率试验[7]
先将试件置于（105±5）℃烘箱中烘干 6 h，冷却至室温称重