基于计算机图像处理技术,从掺锂渣再生混凝土的CT图像中提取出孔隙结构,利用IPP和FractalFox软件对不同再生粗骨料取代率和不同锂渣掺量立方体试件的孔隙率、分形维数、形状因子进行了计算与统计,并对孔隙特征与立方体抗压强度进行了关联性研究。结果表明:掺锂渣再生混凝土的孔隙率与立方体抗压强度满足三次方程关系;一定范围内,孔隙形状因子与抗压强度之间的关联性良好。

利用气流粉碎机将锂渣加工成三种不同细度的超细粉,研究了锂渣超细粉的粒度分布、活性指数、掺量、水化热等技术指标。结果表明,平均粒径分布为5.55μm、4.32μm和2.96μm的三种锂渣超细粉的比表面积分别达到9.39m^2/g、11.81m^2/g和13.80m^2/g,28d活性指数分别达到102.8%、104%和107%,但3d和7d的活性指数低于90%,这说明锂渣超细粉活性较高,但水化反应速率较慢。掺入锂渣超细粉的水泥水化热显著降低,超细加工有利于提升锂渣的性能。

通过试验研究不同水灰比和锂渣替代率的混凝土试件在不同侵蚀龄期、氯盐溶液浓度的作用下,探讨锂渣对混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响。试验采用自然浸泡法研究氯离子在饱和混凝土中扩散传输性能,通过钻芯取样,分层研磨,依照水溶性氯离子含量的测定方法获取各试件不同深度的氯离子浓度。结果表明,氯离子在混凝土中的扩散能很好地吻合Fick第二定律;锂渣作为矿物掺合料替代水泥后能有效降低氯离子在混凝土中的扩散,当锂渣掺量为20%和30%时,混凝土氯离子扩散系数仅相当于空白试件的40%和37%。水灰比的降低能够显著降低混凝土氯离子扩散系数;随着侵蚀龄期的增大,氯离子扩散系数减小,且各龄期下掺入锂渣的混凝土氯离子扩散系数均比空白试件小。

研究了不同掺量锂渣的水泥浆体强度、自收缩和干燥收缩,并采用压汞法和扫描电镜分析了水泥浆体的微观结构。结果表明锂渣的掺入明显降低了水泥浆体的早期抗压强度、自收缩和干燥收缩,但后期抗压强度下降幅度降低,当锂渣掺量不超过15%时,锂渣可以提高水泥浆体的后期抗压强度。掺15%锂渣的水泥浆体120 d的孔隙率小于纯水泥浆体,且锂渣颗粒表面有大量水化产物生成。同时,锂渣的掺入明显降低水泥浆体10～50 nm的孔隙率,从而降低了水泥浆体的自收缩和干燥收缩。

研究了锂渣对水泥净浆及胶砂性能的影响,依据该基础试验结果,分析了锂渣对LC50轻集料混凝土拌合物及混凝土硬化后力学性能的影响。试验结果表明,锂渣可以显著改善混凝土的保水性,是一种良好的保水增稠材料,锂渣—粉煤灰双掺(30%)时,锂渣的掺量为15%较为适宜,混凝土的坍落度/扩展度为270mm/690mm,28d抗压强度为59.5MPa,满足LC50轻集料混凝土的设计要求。

以12%湿排锂渣超量取代水泥,配制了C50高性能路用锂渣混凝土,测试其力学性能并研究了其随养护龄期的变化规律。结果表明,对路用C50混凝土而言,锂渣的掺入未对早期抗压强度产生负面影响,且后期强度还较未掺锂渣的混凝土有一定程度的提高;所配制的路用锂渣混凝土均能达到设计强度等级要求,且28d抗压强度还有较大的富余系数;锂渣的掺入未对路用混凝土的弹性模量产生明显影响。

锂渣及再生粗骨料对混凝土抗压强度有一定的影响,通过轴心抗压试验获得了立方体与棱柱体抗压强度之间的线性关系。结果表明,适量的再生粗骨料和锂渣可以有效提高混凝土28d抗压强度,当再生粗骨料取代率为30%,锂渣掺量为20%时,28d的立方体和棱柱体抗压强度最大,较同龄期下未掺锂渣的普通混凝土增长了39.1%和48.2%。

以12%的锂渣超量取代水泥配制C50高性能混凝土,并测试了混凝土的力学与徐变性能及其随养护龄期的变化规律。试验结果表明,锂渣的掺入,未对混凝土早期力学性能产生负面影响,而后期强度还较未掺试样有一定程度的提高;掺锂渣混凝土的徐变变形在加载的初始7d内变化较快,180d以后基本趋于稳定,各龄期皆小于未掺试样。