锶渣砂浆的力学性能及耐久性试验研究.docx

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1、引言锢渣是一种在生产锢盐过程中产生的工业废渣。锢渣经过磨细后的色泽较淡，其颜色为灰色。经过大量的调研可知，我国每生产It碳酸锢就会产生2.5t的锢渣废渣，由于盥渣具有排放量大且回收利用率较低等缺点，导致大量的锢渣堆放到公路、农田两侧，经过雨水的冲洗后会流入地下及江河湖泊中，对环境造成了严重的影响。锢渣的这些问题已经严重制约了锢盐工业的良性发展。如何有效的利用银渣已成为一项迫切需要解决的课题。锢渣中主要含有氧化钙和二氧化硅等，其含有的物质成分与硅酸盐水泥熟料中的矿物成分相似，因此将盥渣掺加到混凝土中使用是目前锢渣的主要研究方向之一。然而国内外学者主要针对磨细勰渣掺加到混凝土中对其性能进行研究,而

2、针对磨细锢渣对水泥砂浆性能的研究却鲜有报道。因此，本文研究了不同掺量锢渣对砂浆力学性能的影响，采用加速碳化试验和抗冻性试验探究了锢渣砂浆的抗碳化能力和抗冻性，并通过SEM和MIP研究了不同掺量的锢渣砂浆标准养护60d后的内部微观结构形貌和孔结构。以期对磨细锢渣微粉在砂浆中应用提供有益的借鉴和参考。1试验部分%1.1原材料水泥：海螺P-52.5R水泥，其主要化学成分见表1。砂：标准砂。水：满足JGJ63-89混凝土拌合用水标准的生活饮用水。银渣：磨细锢渣的化学成分见表2。SiO2MgOAI2O3Fe2O3CaONa2OK2O1OI21.861.156.383.7265.090.250.521.0

3、3表2磨细锯渣的化学成分SO3CaOFe2O3AO3SiO2MgO3.8028.754.194.8525.836.45表1水泥的化学成分1.2配合比为研究不同锢渣掺量对砂浆力学性能及耐久性的影响，设计了在0.5水胶比下掺加10%、20%、30%40%锢渣的砂浆，其具体配合比见表3。表3砂浆配合比编号水泥/(kgm3)砂/(kgm3)水/(kgm3)锯渣/(kgm3)锯渣掺量/%14501350225OO240513502254510336013502259020431513502251353052701350225180401.3试验方法抗压、抗折强度试验：按JGJ/T702009建筑砂浆基本

4、性能试验方法标准进行，按配合比成型40mmX40mmX160mm的砂浆试块，标准养护到3d、7d、28d测其抗压强度和抗折强度，每组三个试块，取其平均值。加速碳化、抗冻性试验：按GB/T500822009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准进行。2、结果与讨论2.1锢渣掺量对砂浆抗压、抗折强度的影响图1为不同锢渣掺量砂浆在不同龄期下的抗压、抗折强度。(a)抗压强度(b)抗折强度图1不同锯渣掺量的砂浆在不同龄期下的抗压、抗折强度由图1(a)可知，随着锢渣掺量的增加，砂浆的抗压强度均呈现减小的趋势。养护28d后掺加10%锢渣砂浆的抗压强度增长幅度较大，已经接近不掺加锂渣砂浆的抗压强度，分析其原

5、因，一是由于褪渣取代了等量的水泥，导致水泥含量的减少和水泥砂浆浆体中水化产物的减少，最终导致砂浆内部结构疏松；二是由于锢渣的化学成分主要由氧化钙、氧化硅、氧化铝等组成，这些物质能和水化产物发生二次水化，生成更多的水化产物填充在砂浆内部空隙中，致使砂浆内部结构密实。掺加镀渣砂浆的抗压强度由以上两个作用共同决定，当掺加10%锢渣时，最终共同体现为“正效应”，故标准养护28d时掺加10%锢渣砂浆的抗压强度大于不掺加锢渣砂浆的抗压强度；当掺加40触思渣时，其28d抗压强度仅为不掺加锢渣砂浆抗压强度的54.4%。由图1(b)可知，随着锢渣掺量的增加，砂浆的抗折强度逐渐降低。当盥渣掺量为40%时，砂浆的抗

6、折强度最小，掺加40%锢渣的砂浆在标准养护28d后的抗折强度为4.21MPa,仅为不掺加锯渣砂浆抗折强度的59.1%。2.2勰渣砂浆的抗碳化性能泞先将试块标准养护60d,然后进行加速碳化试验。图2为不同掺量锢渣砂浆在不同加速碳化龄期下的抗碳化图。对比图2(a)、图2(b)可知，掺加10%盥渣砂浆在加速碳化Id后的碳化深度小于不掺加锢渣砂浆的碳化深度，说明标准养护60d掺加10%锢渣砂浆的内部结构更加致密，导致二氧化碳传输到砂浆内部的速率减慢；对比图2(b)、图2(c)可知，随着加速碳化时间的增加，砂浆的碳化深度增大；对比图2(c)、图2(d)可知，掺加30%锢渣砂浆在加速碳化7d后的碳化深度远

7、远大于不掺加锢渣砂浆的碳化深度，说明掺加30魅思渣砂浆的抗碳化能力小于不掺加银渣砂浆的抗碳化能力。(a)，加10%铝港矽浆加速破化Id(b)不抄加ISiib架加速碳化Id(c)不”加锂渣2架加速碳化7d(d)修加30%IS青砂浆加速，化7d图2不同掺量锢渣砂浆在不同加速碳化龄期下的碳化图图3为不同银渣掺量砂浆在不同龄期时的碳化深度。由图3可知，掺加10%盥渣砂浆的抗碳化能力最强，掺加30%锢渣砂浆的抗碳化能力最弱。分析其原因，当锢渣掺量为30%时，一方面由于大量的盥渣取代了等质量水泥,导致水泥的水化产物氧氧化钙的减小；另一方面,30%的锢渣掺量取代水泥后导致砂浆内部的结构疏松，导致二氧化碳传输

8、到砂浆内部的速率加快。以上两个原因均能促进加快二氧化碳的传输，降低砂浆的抗碳化能力。102468时间/d图3锯渣掺量对砂浆碳化深度的影响2. 3例渣砂浆的抗冻性将试块标准养护60d后进行冻融循环试验。图4为不同锢渣掺量砂浆在不同冻融循环次数下的质量损失率。图5为不同锢渣掺量砂浆在不同冻融循环次数下的相对动弹性模量。由图4可知，掺加30%锂渣砂浆的质量损失率最大，掺加10%锢渣砂浆的质量损失率最小。这是因为掺加10%银渣砂浆在标准养护60d后其抗压强度最大，内部结构最为致密，而掺加30%锢渣砂浆的内部结构最为疏松。冻融循环90次时，不掺加锂渣砂浆、掺加10%锢渣砂浆和掺加30%锢渣砂浆的质量损失

9、率分别为5.2%、4.8%和5.9%。6543210%、榭5哪tts0102030405060708090冻融循环次数图4不同掺量锯渣对砂浆质量损失率的影响由图5可知，随着冻融循环次数的增加，砂浆的相对动弹性模量均呈现下降的趋势。掺加30%锢渣砂浆的相对动弹性模量下降幅度最大，不掺加锢渣砂浆的相对动弹性模量下降幅度次之，掺加10%锢渣砂浆的相对动弹性模量下降幅度最小。冻融循环90次时，不掺加银渣、掺加10%锢渣、掺加30%锢渣砂浆的相对动弹性模量分别为0.74、0.77和0.68o1.05图5不同掺量锯渣对砂浆相对动弹性模量的影响3、锢渣砂浆的微观机理分析3.1SEM试验褪渣砂浆的耐久性和抗压

10、强度均与其内部结构密切相关。图6为不同锢渣掺量砂浆标准养护60d后的SEM图。由图6可知，掺加30%锢渣砂浆的内部结构最为疏松，掺加10%锢渣砂浆的内部结构最为致密。这很好的解释了掺加30%锢渣砂浆的抗碳化性能好、抗冻性最弱，掺加10%锢渣砂浆的抗碳化性能、抗冻性最强。(a)不，和锡渣玲浆(b)推加10%钱港(c)*加30%镶灌2浆图6不同掺量锯渣浆体标准养护60(1后的SEM图3. 2MIP试验盥渣砂浆的力学性能和耐久性都与其密实程度密切相关，而盥渣砂浆的密实性不但与其孔隙率密切相关，而且孔结构对其也具有重要的影响白。因此测定其孔隙率及孔径分布是研究锢渣砂浆力学性能和耐久性的内容。压汞法(M

11、CrCUryIntrusionPorosimctry,MIP)是目前测试水泥基材料孔结构最常用的方法。图7为不同掺量锢渣砂浆标准养护60d后的孔结构变化。由图7可知，掺加10%锢渣砂浆的孔隙率最低，不掺加盥渣砂浆的孔隙率次之，掺加30%锢渣砂浆的孔隙率最大，孔隙率分别为I15%、14.6%和21.1%；掺加10%锢渣砂浆的最可几孔径最小，掺加30%锢渣砂浆的最可几孔径最大，这说明掺加30%锢渣导致砂浆内部大孔数量增加,而掺加10%银渣导致砂浆小孔数量增加,这也解释了为什么掺加10%盥渣砂浆的抗碳化性能和抗冻性最好，而掺加30%锢渣砂浆的抗碳化性能和抗冻性较差。O20116120804804。O

12、.O.O.O.-O.-f)9咫笈兴密超2冬-101101001000孔径nm(a)微分分布(b)累积分布图7不同锯渣掺量砂架标准养护60d后的孔结构变化3.3X-CT试验图8为不同掺量锢渣浆体标准养护60d后的X-CT图。其中蓝色至红色表示小孔至大孔。由图8可知，掺加10%锢渣浆体的孔数量最小，不掺加锢渣浆体的内部三维孔数量次之，而掺加30%锢渣浆体的孔数量最多。其三维孔隙率如图9所示，由图9可知，不掺加银渣、掺加10%t思渣和掺加30%锢渣浆体的三维孔隙率分别为1.3%、0.7%和1.9%o不掾加蝴治浆体掺加10%IS漕浆体掾加30%谡渣浆体图8不同掺量锂渣浆体标准养护60d后的X-CT图%/MH掺量/%图9不同掺量锢渣浆体标准养护60(1后的三维孔隙率结论(1)掺加10%锢渣砂浆的抗压强度和抗折强度最大，随着锢渣掺量的增加，砂浆的抗压强度和抗折强度降低。(2)掺加10解思渣砂浆的抗碳化能力和抗冻性最优，且随着锢渣掺量的增加，砂浆的抗碳化性能和抗冻性降低；掺加30%锢渣砂浆在加速碳化7d后的碳化深度己达7mm,在冻融循环90次后的质量损失了5.9%,相对动弹性模量下降到0.68。(3)通过SEM、MIP及X-CT试验得到掺加10%银渣砂浆的微观结构更加致密，孔隙率最低；掺加30%盥渣砂浆的孔隙率较大，大孔数量较多。