锂渣、钢渣混凝土的体积安定性.pdf

2 0 1 4 年 第 5期 (总 第 2 9 5 期 ) Nu mb e r 5 i n 2 0 1 4 ( T o t a l N o 2 9 5 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATE RI AL AND ADM I NI CL E d o i ： 1 0 3 9 6 9 8 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 0 5 0 2 1 锂渣、 钢渣混凝土的体积安定性 吴福飞 。 ，侍克斌 ，董双快 ，刘攀 ，信玉 良 ( 新疆农业大学 a 水利与土木工程学院；b 化学工程学院 ，新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 5 2 ) 摘要 ： 锂渣和钢渣都具有潜在的活性 ， 但其掺量过大时就会影响混凝土的安定性。 为了使其能在混凝土中得到最大化利用 ， 故 采用试饼法和雷氏夹法评价单掺锂渣 、 钢渣和复掺锂渣和钢渣的安定性 。 试验结果表 明： 锂渣掺量大于等于胶材总量的 7 5 时 ， 水泥一 锂渣浆体表现出假凝现象； 大于胶材总量的 8 5 时 ， 其体积安定性不 良； 钢渣掺量大于胶材总量的 7 0 1J ， 其体积安定性不 良； 复掺后 ， 当钢渣掺量 占优时 ， 其标准稠度较小些 ； 相反 ， 锂渣的掺入对水泥一 锂渣一 钢渣混凝土的安定性有抑制作用 ； 最大掺量 在胶材总量的 7 5 以内时其体积安定性 良好。 关键词 ： 锂渣；钢渣 ；试饼法；雷 氏夹法；体积安定性 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 0 7 7 0 3 Cu b a g e s t a bi l i t y o f c o n c r e t e w i t h l i t h i um- s l a g a n d s t e e l s l a g W UFu f e i ， S HIKe b i n ， DONG S hu a n g l o J a i b , LI UPa n ， XI N Yu l i a n g ( a Co l l e g e o f Ci v i l a n d Hy d r a u l i c E n g i n e e r i n g； b C o l l e g e o f C h e mi c a l E n g i n e e r i n g ， X i n j i a n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y ， U r u m q i 8 3 0 0 5 2 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： L i t h i u m s l a g a n d s t e e l s l a g a r c p o t e n t i a l l y a c t i v e wh i c h wi l l a f f e c t t h e s t a b i l i ty o f t h e c o n c r e t e wh e n d o s a g e i s e x c e s s i v e I n o r d e r t o e n a b l e t h e m t o g e t t h e ma x i mu m t o u s e i n c o n c r e t e ， S O ， u s i n g t e s t c a k e l a w and r e y e c l i p t o e v a l u a t e t h e s t a b i l i ty wi t h s i n g l e mi x e d l i t h i um s l a g， s t e e l s l a g a n d c o mp l e x mi xe d l i t h i u m s l a g a nd s t e e l s l a g Th e r e s u l t s s h o we d t h a t ： t h e s l u r r y o f c e me n t a n d l i thi u m s l a g e x h i b i t s t h e p h e n o me n o n o f f a l s e c o nd e n s a t e wh e n t he d o s a g e o f l i t h i um s l a g i s t han o r e q ua l t o 7 5 o f t o t a l pl a s t i c ma t e r i a l s ， i t s S c u b a g e s t a b i l i t y i s b a d t h a t the d o s a g e o f l i thi u m s l a g i s t ha n 8 5 a n d s t e e l s l a g i s t h an 70 The n o r ma l c o n s i s t e n c y o f c e me n t ， l i t h i um s l a g a n d s t e e l s l a g S s l u r r yi s s ma l l wh e n s t e e l s l a gi s d o mi n ant a ft e r mi x e d， c o n t r a s t ， l i t h ium s l a g c a ni n h i b i t p o o r s t a b i l i ty， i t S s t a b i l i t yi s g o o dwh e n t h e ma x i mu m d o s a g e i s l e s s t h a n o r e q u a l 7 5 of pl a s t i c ma t e r i a l s Ke y wor ds ： l i t h i u m s l a g； s t e e l s l a g； t e s t c a k e me t ho d； r e ye c l a mp me t h o d； c u ba g e s t a bi l i t y 0 引 言 安定性不 良会使水泥制品或混凝土结构产生膨胀性 裂缝 ， 降低建筑物的外 观质量 和承载 能力 ， 甚 至引起严重 的事故 。 目前 ， 引起混凝土安定性不 良的原因主要有 3 种 ： f - C a O、 f - Mg O和 s 0 3 ( 石膏 ) 。 f - C a O和 f - Mg O是高温生成 ， 因此水化活性小 ， 往往在水泥石硬化后才会水化 ， 其反应方 程式分别为 ： C a O + H O - - - C a ( H O) 2 和 Mg O + H 2 0 - - Mg ( H O) 2 ， 水化后产生体积膨胀分别约为 2 倍和 2 4 8 倍。 当 S O 过量 时 ， 其 与硬 化水泥石 中的水化铝酸 钙起作 用 ， 即 ： C AH 3 C S H 2 + H 0 一C S ， 生成高硫 型水化硫铝酸钙 ， 含有大 量 的结晶水 ， 其体积增大达到原有水化铝酸钙体积的 2 5 倍 左右。 这些体积膨胀都是在硬化后 的水泥石中产生 ， 会对混 凝土产生巨大 的破坏作用 ， 严重影响混凝土结构的外观质 量和承载能力。 因此， 必须控制好 f - C a O、 f - Mg O和 S O 在胶 凝材料 中所 占的密度 。 随着高性能混凝土l l _的提出、 应用以来 ， 在普通混凝土 中 掺人大量工业废渣来改善其性能也是未来 的发展趋势【 2 _ 3 。 虽然许多废渣可 以改善混凝土的性 能 ， 但也带来 了不少数 量的 f - C a O、 f - Mg O和 S O ， 为此必须进行安定性评价 。 笔者 为了使新疆工业废渣( 锂渣和钢渣 ) 得 以利用于混凝土 中， 采用试饼法和雷 氏夹法测试单掺锂渣 、 钢渣和复掺锂渣和 钢渣的安定性 ， 得 出其在混凝土 中的最大掺量 ， 以利于锂 渣和钢渣的充分利用 。 1 试验原材料与 方法 1 1 试验原材料 水泥 ： 采用 P O 4 2 5 R级水泥 ， 其化学 成分 的测 定结 果 见表 1 。 锂渣 ： 采用新疆锂 盐厂烘干锂渣 ， 原渣 比表面 积 为 4 0 0 m 2 k g ， 呈乳 白色。 其化学成分与黏土质相似 ， 其 中 收稿日期：2 0 1 3 1 1 1 1 基金项 目： 国家高等学校博士点专项科研基金资助( 2 0 1 0 6 5 0 4 1 1 0 0 0 5 ) ； 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 r = 程重点学科基 金资助( X J z d x k 2 0 1 0 0 2 1 2 ) 77 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 相对反应合成 聚羧酸减水剂的时间明显缩短。 3结束语 目前聚羧酸减水剂的合成多数是向体系中加热 ， 通过加 热促使引发剂分解产生 自由基合成聚羧酸减水剂 ， 该工艺 能耗大、 设备维修费用大 、 通常合成的聚羧酸减水剂的含固 量 4 0 左右 ， 造成运输成本增加。 相 比较而言常温通过氧化 还原体系合成高含固量聚羧酸减水剂能加热合成 的缺陷。 所 以在将来 的减水剂行业 中， 常温合成减水剂将是方向之 一 。所 以需更加深入的了解研究常温反应体系的引发剂 ， 着 重在加强研究氧化还原体系引发剂 的基础上 ， 不断提高氧 化还原体系对原料适应性 ， 打破氧化还原体系引发剂在合 成聚羧酸减水剂时 ， 必须有丙烯酸类物质的格局。 参考文献 ： 【 1 L I B R E N A， KHOS HN AZ A R R， S HEK ARC HI M Re l a t i o n s h i p b e t we e n flu i di t y a n d s t a b i l i t y o f s e l f c o ns o l i d a t i n g mo r t a r i n c o r po r a t - i n g c h e mi c a l a n d mi n e r a l a d mi x t u r e s J 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 1 0 ， 2 4 ( 7 ) ： 1 2 6 2 1 2 7 1 【 2 王彦君， 刘凤英， 蓝宇导 聚羧酸减水剂的研究【 J j 中国建材科 技 ， 2 0 1 1 ( 5 ) ： 5 1 5 4 【 3 】G U A N B， Y E Q， Z H A N G J ， e t a 1 I n t e r a c t i o n b e t w e e n仅 一 c a l c i u m s ul f a t e h e mi h y d r a t e a n d s u p e r p l a s t i e i z e r f r o m t he po i n t o f a d s o r p- t i o n c h ara c t e ri s t i c s ， h y d r a t i o n a n d h a r d e n i n g p r o c e s s J C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 1 0 ， 4 0 ( 2 ) ： 2 5 3 2 5 9 【 4 莫祥银， 景颖杰， 邓敏， 等 聚羧酸盐系高性能减水剂研究进展 及评述 混凝土 ， 2 0 0 9 ( 3 ) ： 6 1 6 2 5 5 许永东 ， 赵秋勇 ， 陈小平 ， 等马 来酸酐类聚羧酸减水剂研究现 状及展望 J 】 混凝土 ， 2 0 1 3 ( 5 ) ： 1 0 1 1 0 3 【 6 】RO BE R T J ， e t a 1 C o n f o r ma t i o n o f a d s o r b e d c o mb c o p o l y my me r d i s - p e r s a n t s J L a n g m u i r ， 2 0 0 9 ， 2 5 ( 2 ) ： 8 4 5 8 5 5 上接 第 7 9页 ( 5 ) 水泥一 锂渣一 钢渣浆体 的标准稠度 随着锂渣和钢渣 掺量的改变而变化 ， 对 比L G1 、 L G 2 、 L G 3 、 L G 4 不难发现 ， 当 钢渣掺量 占优时， 其标准稠度较小些。 ( 6 ) 对 比 L G 2 、 L G 4可知 ， 随着锂渣掺量 的增加 ， 其雷 氏夹膨胀值较小 。 说明锂渣 的掺人对水泥一 锂渣一 钢渣混凝 土的安定性有抑制作用。 当锂渣一 钢渣掺量总和增加时 ， 其 雷 氏夹膨胀值有增 大之势 ， 以掺合料 总量最 多时 ， 其 雷氏 夹膨胀值 已超过规范 5 i n n 3 以内的规定 。 因此 ， 锂渣一 钢 渣 的最大掺量在 7 5 以内为宜 。 参考文献： 1 吴中伟 ， 廉慧珍 高性能混凝土【 M 】 北京 ： 中国铁道出版社 ， 1 9 9 9 2 2 廉慧珍 ， 吴中伟 混凝土的可持续发展与高性能胶凝材料【 J J 混 凝土 ， 1 9 9 8 ( 6 ) ： 8 - 1 2 3 】 吴中伟 绿色高性能混凝土一混凝土的发展方向f J 1 _混凝土与水 泥制品， 1 9 9 8 ( 2 ) ： 3 - 6 4 】吴福飞， 王国强 ， 侍克斌 ， 等 ， 锂渣的综合利用 粉煤灰综合利 用， 2 0 1 2 ， 1 2 ( 6 ) ： 4 6 5 0 82 【 7 李芳 ， 杨顺荣 ， 余燕华 ， 等 聚醚侧链聚羧酸减水剂的研究与应 用 新型建筑材料 ， 2 0 1 0 ( 1 2 ) ： 5 8 6 2 【 8 】孙振平， 黄雄荣 烯丙基聚乙二醇 系聚羧酸类减水剂的研究f j 1 建筑材料学报， 2 0 0 9 ， 1 2 ( 4 ) ： 4 0 7 4 1 2 【 9 张智强 ， 胡向博 ， 李凌峰 ， 等 氧化还原 引发体系合成聚羧酸系 高效减水剂 J _ 中国建材科技 ， 2 0 1 0 ( 3 ) ： 5 3 5 7 【 1 O 】 马保国， 胡家兵 ， 谭洪波 两种醚类聚羧酸减水剂的合成和应用l J 1 新型建筑材料， 2 0 1 2 ， 3 9 ( 5 ) ： 1 4 1 1 1 蒋卓君 ， 方云辉 ， 郭鑫祺 ， 等 超高浓度聚羧酸系减水剂的制备 研究 新型建筑材料 ， 2 0 1 3 ( 3 ) ： 2 9 3 1 1 2 1 杨勇 ， 冉干平 ， 刘加平 ， 等 梳形支化结构聚羧酸高性能减水剂 的合成 J 1 新型建筑材料 ， 2 0 1 1 ( 7 ) ： 5 4 5 7 1 3 郭诚， 刘俊元， 郝挺宇， 等 一种混凝土聚羧酸减水剂常温制备 方法 ： 中国 ， C N 1 0 1 7 7 5 1 0 7 P 2 0 1 0 0 7 1 4 1 4 王子明 ， 徐莹 ， 吴昊 ， 等 聚羧酸减水剂 的常温合成方法 ： 中国， C N1 O l 9 7 4 1 3 5 P 2 0 1 1 - 0 2 1 6 【 1 5 石春 一 种聚羧酸减水剂的合成 方法 ： 中国 ， C N1 0 1 9 0 6 1 9 3 P 2 01 0 -1 2 -0 8 【 1 6 郑飞龙 ， 方云辉 ， 陈小路 ， 等 氧化还原引发体系醚类聚梭酸减 水剂合成【 c ； 昆 凝土9 b O N生产技术和应用新进展学术交流会 议论文集 ： 9 7 1 0 1 【 1 7 麻秀星 高固含量聚羧酸减水剂合成与性能研究 D 】 重庆： 重庆 大学 ， 2 0 1 0 ： 5 9 6 3 【 1 8 】 吴长龙， 张炜， 荀武举， 等 1 氐 温条件下合成聚羧酸系减水剂的 研究 J 1 当代化工 ， 2 0 1 1 ， 4 0 ( 4 ) ： 3 5 9 3 6 0 作者简介 ： 联 系 地址 ： 联 系电话 赵秋勇( 1 9 5 8 一 ) ， 女 ， 副教授 ， 硕士生导师 ， 研究方向 ： 精细化工。 广东省茂名市官渡二路 1 3 9号 厂东石油化工学 院 ( 5 2 5 o o 0 ) 1 8 3 O 0 0 7 O6 5 6 5 吴福飞 ， 侍克斌 ， 等 灰色理论预测锂渣高性能混凝土中锂渣的 临界细度 粉煤灰综合利用 ， 2 0 1 3 ( 2 ) ： 6 - 8 【 6 WA NG Gu o q i a n g ， S H I K e b i n ， GE Y i x i o n g S t u d y o n c r a c k r e s i s t a n c e 0 f h i g h p e rf o r ma n c e c o n c r e t e w i t h l i t h i u m s l a g C L u s h a n， I C E T C E， 2 0 1 1 ( 6 ) ： 6 7 4 6 6 7 4 9 7 】 王国强 锂渣高性能混凝土收缩与抗裂性能研究 D 乌鲁木齐 ： 新疆农业大学， 2 0 1 1 8 】温勇 ， 刘国君 ， 秦志勇 ， 等 锂渣粉对 混凝土氯离子渗透性的影 I NJ 混凝土， 2 0 1 1 ( 8 ) ： 7 6 7 9 【 9 】 孙家瑛 钢渣微粉对混凝土抗压强度和耐久性的影0 8 J 建筑材 料学报 ， 2 0 0 5 ( 2 ) ： 6 3 6 6 作者简介 ： 联系地址 ： 联 系电话 ： 吴福 飞( 1 9 8 5 一 ) ， 男， 博士研究生 ， 从事建筑材料与决 策论研究。 新疆乌鲁木齐市农大东路 3 1 1 号 新疆农业大学水利 学院( 8 3 0 0 5 2 ) 1 39 9 9 21 75 3 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m