新疆严寒盐渍地区锂渣粉对钢筋混凝土抗氯离子渗透性的影响及机理研究

In Xinjiang area,mostly for the cold and saline region, chloride ions erosion is one of the major reasons for corrosion of reinforcement in concrete structures, which made erosion pace in reinforced concrete significantly higher than in other regions, in order to improve the duration of reinforced concrete, scholars at home and abroad demonstrated that , it can effectively reduce erosion in reinforced concrete by Chlorine ion if fly ash and slag powder, silicon powder were mixed with active mineral admixtures in reinforced concrete. However, for lithium slag, one of the large solid waste in Xinjiang region, the related research is less..Lithium slag is a byproduct of manufacturing lithium salts,i.e.,a fine powder grounded from the glassy,granular material that forms when molten lithium blast furnace slag is air quenched with water or steam.Lithium-slag powder features fineness,specific surface and chemical composition similar to fly ash.In China, only in Xinjiang area, to some scale, where lithium slag powder was processed from lithium slag, but due to the lack of the relevant research on the effect of concrete caused by lithium slag, it severely limit the use of lithium slag waste..Under the circumstance of unique environment featured by cold saline in Xinjiang area, this program aimed at research on penetration effect of anti-chloride ion in concrete by freeze-thaw, sulfate, wet and dry cycle and other factors. Through theoretical analysis and microscopic test analysis, combing with exposure experiment in natural environment, I expect to put forward correction model which could be suitable for concrete chloride diffusion in Xinjiang area, finishing evaluation and forecast on durability of concrete lithium slag, which could offer basis for rational use of lithium slag in projects in Xinjiang.

新疆地区大多为严寒盐渍地区，氯离子侵蚀是混凝土结构中钢筋腐蚀最主要的原因之一，使得钢筋混凝土损伤劣化速度显著高于其他地区。为提高混凝土服役寿命，国内外学者大量研究表明，利用粉煤灰、矿渣粉、硅粉等废弃物作为混凝土中活性矿物掺合料可以有效减轻氯离子侵蚀对混凝土的损伤。但作为新疆地区排放量较大的固体废弃物―锂渣，相关的研究较少。.锂渣是从锂辉石中提炼锂盐生产过程中大量排出的固体废弃物，国内仅有新疆规模化把锂渣加工成锂渣粉，但由于锂渣粉对混凝土性能影响的相关研究较少，极大的限制了锂渣的废物利用。.本项目基于新疆严寒盐渍环境条件下，开展锂渣混凝土在冻融、硫酸盐、干湿循环等单一、双重和多重因素对混凝土抗氯离子渗透性能影响的研究，通过理论分析和微观测试分析，结合自然环境暴露实验，期望提出适宜新疆地区混凝土氯离子扩散修正模型，实现锂渣钢筋混凝土的耐久性评价和预测，为新疆工程实际中合理利用锂渣提供依据。

锂渣是锂盐生产过程中大量排出的固体废弃物，新疆锂盐厂是亚洲以矿石为原料制取锂盐产品规模最大的生产企业，合理利用锂渣，既能降低造价，又有利于保护环境。.新疆地区盐渍土分布广泛且气候严寒，服役中的混凝土结构既遭受氯离子侵蚀又受到冻融破坏作用和荷载作用，其耐久性问题较为复杂且严重。研究表明，为提高混凝土服役寿命，利用粉煤灰、矿渣粉、硅粉等废弃物作为混凝土中活性矿物掺合料可以有效减轻氯离子侵蚀对混凝土的损伤。但作为新疆地区排放量较大的固体废弃物―锂渣，相关的研究较少。因此，研究锂渣对混凝土的耐久性能影响是非常具有现实意义的。.本项目从锂渣作为主要矿物掺合料对混凝土工作性能的影响着手，通过研究锂渣对水泥-减水剂体系的水化ζ电位和电导率的影响，探讨了锂渣作为矿物掺合料对减水剂-水泥体系界面吸附行为的影响，为控制水泥-水浓悬浮体系分散稳定性提供一定的实验依据；其次借鉴Larrard等人发展的基于可压缩堆聚模型的混凝土配合比设计方法，结合压汞测试孔隙率和表面气体渗透性的实验结果，探讨临界孔径与强度之间的相关性；第三，通过比较不同掺量、水胶比和品种等因素下的氯离子电通量值的变化，开展了锂渣作为矿物掺合料对混凝土氯离子渗透性的影响；研究表明锂渣作为矿物掺合料相较于粉煤灰而言，对氯离子的吸附固定作用更为明显；⑷通过系统研究荷载、冻融循环、干湿循环等作用下锂渣对混凝土抗氯离子渗透性的影响，锂渣加入到混凝土中能明显降低其氯离子渗透性，随锂渣掺量的增加，混凝土电通量近似呈负指数函数关系下降；定量确定了锂渣对于提高混凝土抗氯离子的效应，其可使氯离子在混凝土中单位面积扩散量可降低20%以上。.本项研究对于以锂渣作为掺合料这种简单、经济、高效的方式保持和提升严酷环境和复杂条件下混凝土结构的耐久性和使用寿命，特别是对于新疆盐渍地区混凝土结构的耐久性提升将产生良好的社会、经济和环境效益。