和34.3%，其中掺40%的质量损失率最小，质量损失率由大到小：81-0>81-20>81-40( 81表 示PH=2的酸雨腐蚀环境，0/20/40表示锂云母渣掺合料的掺量）。
[0061] 由图2可知，在酸雨腐蚀下，锂渣混凝土和普通混凝土的抗压强度均随着腐蚀时间 的增长而降低，但是掺20%的锂渣混凝土的抗压强度与普通混凝土基本相当，掺40%的锂 渣混凝土抗压强度平均损失率最低，平均抗压强度是普通的1.23倍。酸雨腐蚀下，抗压强度 由大到小：sl-40>sl-20 2sl-0。
[0062] 因为酸雨中的H+离子和混凝土中的水化产物发生中和反应，降低了混凝土的碱性 环境，使得C-S-H溶解，形成易溶的凝胶，造成混凝土疏松，外表面容易脱落，抗压强度降低。 在酸雨腐蚀下，掺锂渣的混凝土中只有少量的Ca(0H)2会与H+离子发生反应，因为掺入锂渣 的活性成分Si02会与水化产物Ca(0H)2发生反应生成C-S-H，消耗一部分Ca(0H)2,并且生成 的C-S-H也会使混凝土更加密实，所以掺锂渣的混凝土质量损失较低，并且锂渣掺量越大， 生成的C-S-H就会越多，缩小混凝土孔径，增加密实度，质量损失越小，强度损失越低。
[0063] 由图3可知，各试件中性化深度均随着腐蚀时间的增加而增大，酸雨腐蚀30d之前， 中性化深度由大到小：sl-40>sl-20>sl-0,腐蚀后期30d后，普通混凝土的发展速度加快，60 天时中性化深度与40%锂渣混凝土相当，中性化深度发展速率由大到小：sl-〇>sl-40>s1-20。说明在腐蚀后期，锂渣的抗酸雨能力比较明显，后期普通混凝土的中性化深度大于锂渣 混凝土。
[0064]因为酸雨腐蚀前期，锂渣取代部分水泥后，水泥水化产物较少，混凝土孔隙较多， 随着龄期的增长，锂渣的活性成分Si02与水泥产物Ca(0H)2发生反应，生成的C-S-H能缩小混 凝土孔径，增加混凝土密实度，减少了酸雨中H+离子的扩散途径，并且随着Ca(0H)2的大量消 耗，也减弱了中性化反应。
[0065] 2)混凝土抗碳化腐蚀性能
[0066] 由图4可知，随着碳化龄期的增长，混凝土的劈裂抗拉强度整体呈现减小趋势，在 碳化龄期21天时有增加现象。同时在整个碳化龄期，锂渣混凝土的劈裂抗拉强度都大于普 通混凝土，强度由大到小排序:T-40 2T-20>T-0 (T表示碳化腐蚀，0/20/40表示锂云母渣掺 合料的掺量），说明适当掺加锂渣可以有效的增强混凝土的劈裂抗拉强度，最大提高幅度是 普通混凝土的1.2倍，能有效的改善混凝土脆性破坏特点，为混凝土的破坏提供征兆。
[0067]由图5可知，混凝土随碳化龄期的增长，碳化深度随之增加。碳化14d之前，碳化速 度由大到小:T-20>T-0,碳化后期14d后，掺锂渣混凝土的速度下降呈水平状态，普通混凝土 碳化速度急剧增长，35天时与掺20%锂渣混凝土碳化深度相当。碳化深度发展速率由大到 小:T-0>T-20。总之，普通混凝土碳化速率由0.069mm/d增长到0.26mm/d，锂渣混凝土碳化速 度由0.33mm/d减小到0.002mm/d，说明适当地掺加锂渣可以有效的抑制碳化反应，后期效果 更加明显。因为锂渣部分取代水泥后，减少了水泥水化产物的生成，增加了混凝土的内部孔 隙，为二氧化碳进入提供了更多的途径，随着龄期的增长，锂渣的活性成分与水泥水化产物 反应生成水化硅酸钙，部分碳化反应生成的CaC03共同了填充孔隙，增加了混凝土的密实 度，相应减弱了碳化反应。
【主权项】
1. 一种锂云母渣掺合料，其特征在于:该锂云母渣掺合料包括锂云母渣和娃藻土，各原 料所占重量比例为:锂云母渣95%~100%，娃藻土粉0~5%;所述的锂云母渣是利用锂辉 石高温煅烧生产碳酸锂而产生的工业废渣，经烘干磨细，烘干后的含水率小于1%，其活性 Si〇2含量大于70%，比表面积为400~1000m2/Kg; 所述的硅藻土是选用符合国家标准的市售的硅藻土粉，将其烘干磨细，烘干后的含水 率小于1%，比表面积为400~1000m2/Kg。2. -种锂云母渣掺合料的制备方法，其步骤： (1) 原料选取:a.选取锂云母渣，选用锂辉石高温煅烧生产碳酸锂而产生的工业废渣， 其活性Si02含量大于70 % ;b.选取硅藻土粉，选用符合国家标准的市售的硅藻土粉； (2) 低温干燥工艺:将锂云母渣和硅藻土粉分别放置在105°C干燥箱中干燥24h，以去除 锂云母渣和硅藻土粉中的游离水分，使硅藻土粉烘干后的含水率小于1%; (3) 高温干燥工艺：将上述经低温干燥的锂云母渣从105°C干燥箱中取出，并将干燥后 的结块轻轻敲碎成粉状，然后在300°C干燥箱中干燥2h，以去除锂云母渣中的结合水，使干 燥后的锂云母渣含水率小于1 % ; (4) 粉磨工艺：按各原料所占质量比例为：锂云母渣95%~100%，娃藻土粉0~5%，分 别称取预制的锂云母渣和硅藻土粉，置入水泥球磨机内粉磨2h，将磨细粉经45μπι方孔筛测 定细度，筛余〈12 %、范围分布为5.1 %~11.68 %，比表面积测定为400~1000m2/Kg，将不同 筛余量细度的磨细粉混合均匀，得到本发明的掺合料，即锂云母渣掺合料。3. -种锂云母渣掺合料的应用，其特征在于:锂云母渣掺合料制备绿色高性能混凝土， 所述的绿色高性能混凝土的各组分按质量百分比计，原料配比：水泥9.48%~18.99%，锂 云母渣掺合料1.40 %~6.33 %，砂子28.67 %~36.12 %，石子42.41 %~43.28 %，高效减水 剂0.71 %~1.85%，水7.22%~7.37% ; 其中所述水泥为普通娃酸盐水泥，42.5级； 所述锂云母渣掺合料是按权利要求2所述的掺合料制备工艺所得，等量取代水泥，掺量 为胶凝材料质量的10%~40%，最佳掺量为20%，比表面积为400~1000m2/Kg; 所述砂子为河砂，中砂，细度模数为2.8，含泥量0.5 % ; 所述石子为碎石，连续级配5~25mm，含泥量1%、压碎值7.0%、针片状颗粒12%，表观 密度 2670kg/m3; 所述高效减水剂为聚羧酸盐高效减水剂，固含量19.8%，减水率为20%~27%，建议掺 量范围为胶凝材料总质量的0.7%~1.85%。4. 根据权利要求3所述的锂云母渣掺合料的应用，其制备方法步骤： (1)原料选取:a.水泥，选取市售的符合国家标准的42.5级普通硅酸盐水泥，主要成分 为Si02、Ah〇3、Fe2〇3、CaO和MgO; b. 锂云母渣掺合料，选用按权利要求2所述的掺合料制备工艺所得掺合料，活性Si02含 量大于70 %，含水率小于1 %，等量取代水泥，取代率为胶凝材料质量的10 %~40 %，其主要 成分为：Si02、Ah〇3、Fe2〇3、S03、Na20和K20其中Si02和Ah〇3 占 83 % 以上； c. 粗细骨料，选取市售的符合标准GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》和GB/T14684-2011《建筑用砂》的河砂中砂，细度模数为2.8，含泥量0.5 %和连续级配5~25mm的碎石，含 泥量1 %，清洗烘干后备用； d.高效减水剂，选用聚羧酸盐高效减水剂，经过试配调整，得到减水剂的掺量范围为胶 凝材料总质量的0.7%~1.85%，减水率为20%~27% ; (2)按各原料所占质量百分比：水泥9.48%~18.99%，锂云母渣掺合料1.40%~6.33%，砂子28.67%~36.12%，石子42.41%~43.28%，高效减水剂0.71%~1.85%，水 7.22%~7.37%;分别称取预制的锂云母渣掺合料、水泥、粗细骨料、高效减水剂和水，先将 称好的减水剂和水混合均匀，然后将称好的水泥、锂云母渣掺合料、细骨料和减水剂混合水 倒入搅拌机中，搅拌机转速为45r/min，搅拌60s后，将粗骨料碎石投入到搅拌机，搅拌60s; 将拌好的混凝土倒出，即得本发明的混凝土。
【专利摘要】本发明公开一种锂云母渣掺合料及其制备方法与应用，所述锂云母渣掺合料由锂云母渣和硅藻土制备而成。所述掺合料制备工艺包括105℃低温干燥工艺、300℃高温干燥工艺和粉磨工艺。本发明的优点在于使用大量锂云母渣和硅藻土混合作为混凝土掺合料代替水泥，能制备出C30～C60不同强度的绿色高性能混凝土，其后期抗压强远大于普通混凝土，最大提升幅度高达46.64%。抗酸雨腐蚀性能显著，质量损失率只为普通混凝土的51.3%和34.3%，混凝土抗压强度损失率较低，平均抗压强度是普通混凝土的1.23倍，后期抗酸雨能力比较明显，中性化深度只为普通混凝土的57.5%。同时锂云母渣混凝土具有高抗碳化性能，劈裂抗拉强度也有提高，锂云母渣混凝土氯离子渗透性非常低。
【IPC分类】C04B14/08, C04B18/04
【公开号】CN105439485
【申请号】CN201510931417
【发明人】许开成, 毕丽苹, 陈梦成, 方苇, 黄财林, 黄宏, 聂行, 阳翌舒
【申请人】华东交通大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月15日