锂渣混凝土抗压与劈拉试验研究.pdf

文 章编 号 ：1 0 0 7 0 4 6 X( 2 0 1 5 ) 0 4 - 0 0 2 7 0 3 固废利用： 锂渣混凝土抗压与劈拉试验研究 C o m p r e s s i v e a n d S p l i t t i n g T e n s i l e T e s t o f l i t h i u m S l a g C o n c r e t e 郭江华 ，侍克斌 ( 新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆乌鲁木齐8 3 0 0 5 2 ) 摘要 ： 锂 渣为矿 物掺 和料 ，研 究 了锂 渣 高性 能混凝 土的抗 压强度 变化 与劈 裂抗拉 强度 变化 规律及 关 系 ，试验 结果 显示 ：在不 同水胶比情况下 ，锂渣掺量1 0 为最优掺量；随着水胶 比和锂渣掺量的增加 ，锂渣高性能混 凝土的抗压强度与劈裂抗拉强度在逐渐降低 ；锂渣高性能混凝土的劈裂抗拉强度与抗压强度之间的关系， 建议采用公式 ： 0 1 9 ) ” 。 关键词 ：锂渣；抗压强度 ；劈裂抗拉强度 中图分类号 ：T U5 2 8 3 1 文献标 志码 ：A 0 前 言 混凝土的强度特性一直以来都是大多数结构设计者 的关注对象，出于多种原因，现在混凝土的耐久性也逐 渐被设计者关注。混凝土的抗拉强度是影响混凝土开裂 性能及耐久性的重要指标 ，由于混凝土的抗拉强度测量 比较困难，而抗拉强度与劈裂抗拉强度之间有密切的关 系，因而用劈裂抗拉强度间接表征抗拉强度 2 。 1 试 验 1 1 试验原材料 水泥：新疆天山水泥厂 4 2 5 R级水泥，主要化学成 分见表 1 ；锂渣新疆锂盐厂烘干锂渣， 呈粉状、 浅黄白色， 主要化学成分见表 1 ，物理技术指标见表 2 ；细集料 ：选 择级配良好细度模数为 2 7 6的中砂，含泥量 0 4 ；粗 集料：连续级配，粒径范围 52 5 m m；外加剂：新疆格 辉科技有限公司生产的萘系高效减水剂。 表 2 锂渣的物理技术指标 1 2 试验方案设计 试验选取了4个水胶比， 分别是 0 2 7 、0 3 0 、0 3 5和 0 4 0 。考虑锂渣的自然状态，试验采用烘干原渣替代等质 量的替代水泥直接掺入混凝土中，锂渣掺量定为 O 、 1 0 、3 0 、 5 0 、 7 0 。 1 3 试验方法 试验综合考虑水胶比、锂渣掺量对锂渣高性能混凝 土的强度影响， 依据 S L 3 5 2 -2 0 0 6 水工混凝土试验规程 中关于混凝土立方体抗压强度试验的相关规定，进行锂 渣高性能混凝土的抗压强度试验，试验共计 2 0组，每组 试件采用尺寸为 1 0 0 m m1 0 0 m m1 0 0m m ， 每组配合比 分别选取 3 d 、7 d 、2 8 d 龄期的劈裂抗拉作为强度指标进 行试验研究。 表 1 4 2 5 R 普通硅酸盐水泥与锂渣化学成分 磊 2 试验结果与分析 从试验数据结果分析得到：锂渣混凝土的抗压强度 基金项目： 新疆科技支撑计划项目 ( 2 0 1 2 3 3 1 3 2 ) ； 新疆水利水电工程重点学科基金资助 ( X J z d x k 一 2 0 1 0 0 2 1 2 ) ； 新疆维吾尔自 治区研究生科研 创新项 目资助 ( X J GR I 2 0 1 4 0 7 2) 4 2 0 1 5 粉煤灰 2 7 与劈裂抗拉强度的变化规律相互一致，在锂渣掺量与龄 期相同时，随着水胶比的增加强度值在变小；同水胶比 下锂渣掺量在 1 0 时，锂渣混凝土的强度 纯水泥的强 度；锂渣掺量3 0 时，强度逐渐降低。 将表 3的抗压强度值与劈裂抗拉强度值结果对比可 以发现，混凝土的劈裂抗拉强度与抗压强度的比值 。 在 1 1 61 1 1之间，在水胶比一样时，拉压比值随着强 度的增加有逐渐降低的趋势。 表 3 锂渣混凝土的抗压强度值 目前，我国业内采用的普通混凝土、轻集料混凝土 和高强混凝土的劈拉强度与立方体抗压强度之间的经验 回归公式为 【 1 J ： 普通 混 凝土： 厶= 0 1 9 ( i c。 ) ( 1 ) 轻集 料混 凝 土： = 0 2 2 (f c ) ( 2 ) 高强混凝土： = 0 3 ) ( 3 ) 按以上 3个回归公式计算理论值并与表 3中的劈裂 抗拉强度值对比， 结果见表4 。由表4中的数据可以发现， 试验值 ， 式 ( 1 ) 得到的值在 1 O 0 0 1 左右徘徊，且 3 d 、 7 d 、2 8 d 对应的最大值与最小值的差分别为 0 1 3 、0 1 5 、 0 1 5 ；试验值 式 ( 2 ) 得到的值大多在 1 O 0以上，且 2 8 COALASH 4 2 01 5 3 d 、7 d 、2 8 d对应的最大值与最小值的差分别为 0 1 5 、 0 2 5 、0 2 4 ；试验值 式 ( 3 ) 得到的值都在 1 0 0以下， 即实际值，且 3 d 、7 d 、2 8 d对应的最大值与最小值的 差分别为 0 t 9 、0 1 8 、0 1 6。由以上数据可以看出， 试验 值 式 ( 1 ) 得到的值离散度最小，因此，建议对于锂渣 混凝土 的劈 裂抗拉强度 和抗 压强度之 间关 系用公 式 = 0 1 9 ( ) 0 7 5 ， 以 减小 误 差， 得 到 较为 准 确的 值。 表 4 劈裂抗拉强度试验值与计算值之比 3 结 论 锂渣掺量在一定范围内，可以提高混凝土的强度， 改善混凝土的性能 3 1 。 对于锂渣高性能混凝土的抗压强度与劈裂抗拉强度， 锂渣最优掺量为 1 0 ， 且高于纯水泥强度。水胶比与锂 渣掺量两者对锂渣高性能混凝土的强度造成不同程度的 影响，随着水胶比与锂渣掺量的增加其值在不断降低。 ( 下 转 第3 2 页) 采用石灰石粉与其他矿物掺和料复掺能够提高混凝土抗 氯离子渗透性与抗硫酸盐侵蚀性能。 ( 4 )石灰石粉工程应用时，应采取与其他矿物掺和 料复掺的技术途径，以充分发挥不同矿物掺和料的协同 效应。 参考文献 1 】陈改新， 孔祥芝 石7 火 石粉一一种新的碾压混凝土掺和料 中国水 利， 2 0 0 7 ( 2 1 1 ： 1 6 1 8 2 熊远柱， 万慧文 石灰石粉对混凝土性能的影 响 J 1 l 混凝 ： ， 2 0 1 0 ( 9 ) ： 8 9 91 3 李拖福， 严亚光 石眉在混凝土 中的应用 J 1 l 山西建筑， 1 9 8 9( 2 ) ： 4 5 4 6 【 4 】 安文汉 石屑混凝土强度及微观结构试验研究 J 1 l 山西建筑， 1 9 8 9 ( 2 ) ： 1 9 - 2 6 5 许双梅， 李建华 石灰石粉取代部分水泥在混凝土中的试验研究 J 】 l 混凝士与水泥制品， 2 0 l 3 ( 4 ) ： 8 4 8 6 6 李兴贵 高石粉含虢人工砂住混凝土中的应用研究 J l 建筑材料学 报， 2 0 0 4 ( 1 ) ： 1 2 1 8 7 T O R R E S S M， S H AR P J H ， S WAR MY R N ， e t a 1 L o n g t e r m d u r a b i l i t y o f Po r t l a n d l i me s t o n e c e me n t mo r t a r s e x p o s e d t o ma g n e s i u m s u l f a t e a t t a c k J C e me n t & C o mp o s i t e s 2 0 0 3 ( 2 5 ) ： 9 4 7 - 9 5 4 8 V OG L I S N ， KA KA L I G ， C HA N I OT A KI S E ， e t a l P o r t l a n d l i me s t o n e c e me n t s Th e i r p r o p e r t i e s a nd h r a t i o n c o mp a r e d t o t h o s e o f o t h e r c o mp o s i t e c e me n t s【 J Ce me n t a n d C o n c r e t e Co mp o s i t e s ， 2 0 0 5 ， f 2 7 1 ： 1 9 1 1 9 6 9 杨德斌， 徐家保 石灰石石屑在混凝土及建筑砂浆中的应用 混凝 土 1 9 9 l r 2 ) ： 5 2 5 6 1 0 HR I O S HI U Re s e a r c h o n e f f e c t o f l i me s t o n e a n d g y p s u m o n C3 A， C3 S a n d P C c l i n k e r s y s t e m J 1 C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e r i a l s 2 0 0 7 ， 2 2 ( 8 ) ： 1 6 3 4 1 6 4 2 1 1 】 B E E L D E NS A， MONT E NY J ， VI N CK E E R e s i s t a n c e t o b i o g e n i c s u l p h u r i c a c i d c o r r o s i o n o f p o l y me r mo d i fi e d mo r t a r J l C e me n t Co n c r e t e C o mo s i s t e s ， 2 0 0 】 ， 1 2 ( 2 3 ) ： 4 7 5 6 1 2 张映全 在混凝土中掺石屑提高抗渗抗冻性能的方法【 J 1 l 建筑技术， 1 9 95 f 1 O 1 ： 1 6 - 1 7 1 3 杨华 山， 方坤河， 途胜金， 等 石灰石粉在水泥基材料中的作用及其 机理【 J 】 l 混凝土， 2 0 0 6 ( 6 ) ： 3 2 3 4 1 4 高小建， 马保国， 朱洪波 含石灰石粉水泥砂浆在低温环境中的硫酸 盐侵蚀 J 材料研究学报， 2 0 0 5( 1 2 ) ： 6 4 4 6 5 0 1 5 王政， 高小建， 马保国 掺石灰石粉水泥胶砂低温硫酸盐侵蚀破坏与 机理 J l 沈阳建筑大学学报： 自然科学版， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 9 5 9 9 1 6 金琼， 王瑛， 李昆， 等 利用矿渣及石粉配制碾压混凝土在戈兰滩工 程的应用研究 J 】 水利水 电工程设计， 2 0 0 9 ， 2 8 ( 2 ) ： 4 0 4 5 1 7 郭育霞， 贡金鑫， 李晶 石粉掺肇 对混凝土力学性能及耐久性的影响 建筑材料学报， 2 0 0 9 ， 1 2 ( 3 ) ： 2 6 6 2 7 1 1 8 陈剑雄， 李鸿芳， 陈寒斌， 等 掺超细石灰石粉和钛矿渣粉超高强混 凝土研究 建筑材料学报， 2 0 0 5 ， 8 ( 6 ) ： 6 7 2 6 7 5 1 9 】 熊远柱， 万慧文 石灰石粉对混凝士性能的影响 J 1 混凝士， 2 O 1 O f 9 1 ： 8 9 91 【 2 O 】 饶美娟， 刘数华， 方坤河 石灰石粉在水工混凝土中的应用研究综 述 J J 1 人民长江， 2 0 0 9 ， 4 0 ( 2 0 ) ： 4 1 4 3 作者简介：吴艳青( 1 9 8 5 一 ) ，男，山东枣庄人，助理工程师 ，主要从事 混凝士技术和生产方面的工作。通信地址：山东省济南市高新区凤山路： 山东华森混凝： t 有限公司。 收稿日期： 2 0 1 4年 9月 2 3日 (上接 第2 8 页) 锂渣高性能混凝土的劈裂抗拉与对应龄期时的抗 压强度比值在 1 1 6 1 1 1之间，对于锂渣高性能混 凝土的劈裂抗拉与抗压强度之间的关系，建议采用公 式 = 0 1 9 ( f ) 。 ”。 参考文献 【 1 张燕坤，张秀满，周小二 混合骨料混凝土劈裂抗挂性能试验研究 J 北方工业人学学报 ，2 0 1 1( 9 )：6 8 7 2 3 2 CoAL AsH 4 2 01 5 2 】西德尼 明德斯， J 弗朗西斯 扬， 维达尔文 混凝 M 北京：化 学工业出版社， 2 0 0 5 3 张兰芳 锂渣混凝土的试验研究【 J j ， 混凝士 ， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 4 4 4 6 ， 作者简介：郭江华 ( 1 9 8 8 一 )，男 ，新疆伊犁人，研究生，主要从事水 利水电工程专业的科研工作 ；E - ma i l ： 6 7 3 4 9 7 4 0 9 q q e o m。 侍克斌 ( 1 9 5 7 一) ，男 ，新辐石河子人，教授，博士生导师 。 收稿日期： 2 0 1 5年 3月 1 6日