淡化海砂混凝土在建筑工程中的应用探析

淡化海砂混凝土在建筑工程中的应用探析

周泽明　孙丛涛　王功勋

（湖南科技大学　土木工程学院，湖南　湘潭　411201）

摘　要：介绍了淡化海砂的质量标准、控制指标，在深入了解淡化海砂混凝土各种病害的基础上，对建筑工程中的淡化海砂混凝

土进行了探讨，旨在促进淡化海砂混凝土在建筑工程中的发展。关键词：淡化海砂；淡化海砂混凝土；氯盐；硫酸盐

在上个世纪初，低价的河砂被认为是取之不尽、用之不竭的资源。但是随着各国建筑的快速发展，河砂资源出现了短缺的现象，采用淡化海砂代替河砂走向“就近取材”是建筑用砂在工程建设中的重要发展方向。我国对淡化海砂的研究起步较晚，在上个世纪90年代正式提出了淡化海砂的概念，《建筑用砂》（GB/T14684—2001）已经明确将淡化海砂归类为天然砂，海砂经过淡化处理以后氯盐、硫酸盐、贝壳等有害物质明显减少。淡化海砂作为建筑材料，在10年前已经应用到了建筑工程中。

1　建筑工程应用淡化海砂的意义

由于我国城市化的快速发展，陆地上的河砂不断的在减少，同时过度的去开采河砂会造成环境的破坏，因此淡化海砂应用到建筑工程中被研究人员关注。与河砂相比，淡化海砂有含泥量较少、成本较低、颗粒形状好的优点。而且我国大陆海岸线长达1.84万公里，领海面积有470万平方公里，沿海地区有着特别丰富的海砂资源，发掘的潜力很大。淡化海砂的含泥量较低、粒形优良、细度均匀适合配置混凝土。然而在海砂中存在氯盐、硫酸盐等腐蚀性盐类，政府已经规定，没有经过处理的海砂不能用到建筑工程中。因此，合理的利用淡化海砂，可以解决沿海地区河砂短缺的问题。2　海砂中有害物质的处理方法

2.1　淡水冲洗海砂

淡水冲洗海砂，是通过离心机械、积水的设备、排水的设备等工序对海砂进行处理，每个工序都应该达到规定的标准，确保海砂淡化以后的质量，使淡化海砂能够满足建筑工程的要求。这种方法对海砂进行淡化处理所用的时间较短，同时质量也能够得到保证。在处理时需要较大的场地，不适合在淡水短缺的地方使用该方法。

2.2　海砂中掺入阻锈剂

技术人员根据混凝土的配合比，通过计算和有关的规范要求，在混凝土中加入一定量的阻锈剂，并在搅拌混凝土时按量加入。该方法使用简单、技术含量较高、淡化海砂混凝土的质量能够得到保证。需要技术人员精准的计算和施工时的按要求施工。

2.3　海砂与河砂混合

海砂与河砂按照一定比例互掺可以降低海砂中氯盐、硫酸盐等的含量。这种方法可以简单的制造淡化海砂，经济成本低。但是较难保证大批量混合砂的质量达到标准。

2.4　海滩自然放置法

将海砂堆积到一定高度，在沙滩上让雨水对其进行冲洗，经过几个月或者几年后，检测海砂中的各性能指标是否达标，合格以后才能使用。这种方法操作简单，费用较少，适合大批量的海砂进行淡化。

3　淡化海砂混凝土常见的病害

3.1　淡化海砂中的氯盐对混凝土的侵蚀

引起淡化海砂混凝土结构耐久性不足的因素有钢筋锈蚀、冻融破坏、冻融破坏等，其中钢筋锈蚀是淡化海砂混凝土结构

破坏的原因之一，而氯离子的侵蚀是钢筋锈蚀的根本原因。在实际工程中因使用淡化海砂、含氯离子的水、除冰盐等而使氯离子进入淡化海砂混凝土的内部。当氯离子到达钢筋的表面时，会对钢筋的钝化膜产生吸附作用，降低钢筋表面的PH值，使得钢筋的钝化膜被破坏，相应的钢筋就会开始锈蚀。钢筋锈蚀破坏后体积会变大，使淡化海砂混凝土产生裂缝或者直接开裂，从而严重影响淡化海砂混凝土的耐久性性能。

3.2　淡化海砂中的硫酸盐对混凝土的侵蚀

硫酸盐对淡化海砂的侵蚀是一个复杂的物理化学反应过程。当硫酸盐侵入到混凝土内部后，在混凝土内部结晶膨胀，会使混凝土的表面剥落破坏；另外水泥水化产物氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙和硫酸盐发生化学反应，生成膨胀性的石膏或者钙矾石，当膨胀力大于淡化海砂混凝土的抗拉力时，淡化海砂混凝土结构会开裂、崩坏。这样外部侵蚀性介质如氯离子、空气、水份等，容易扩散到混凝土的内部，进一步使淡化海砂混凝土的结构劣化。

3.3　淡化海砂中的贝壳对混凝土耐久性的影响

淡化海砂混凝土中的贝壳形状不规则，会使细集料的密实性变差，水泥浆不能很好的去包裹集料，有些水份存在于贝壳附近很难与水泥浆料反应，导致拌合物泌水增多，固化时间增长。同时过多的贝壳含量会降低淡化海砂混凝土的抗压强度。4　淡化海砂质量控制的措施

（1）淡化海砂中的氯离子是混凝土耐久性受损的主要原因，因此使用氯离子含量合格的淡化海砂是控制混凝土中氯离子含量的重要手段。目前我国沿海地区对淡化海砂中氯化物（以氯离子质量计）含量的限量值0.03%、0.01%、0.005%等，有效的控制好氯离子含量，使得淡化海砂能够在建筑工程中应用。

（2）硫酸盐会使淡化海砂混凝土的耐久性受到损坏。我国对建筑用砂中硫酸盐的含量已有规定，硫酸盐（以硫酸根离子质量计）含量不得超过0.5%。（3）随着贝壳含量的增加，淡化海砂混凝土的密实度降低，同时淡化海砂混凝土的抗压强度降低。我国对建筑用砂中贝壳的含量已有规定，贝壳（按质量计）含量不得超过3.0%。5　结语

综上所述，随着我国建筑的快速发展，部分城市出现河砂短缺的现象，而我国沿海城市较多，海域面积广阔，有着丰富的海砂资源。因此通过对海砂进行淡化处理，减少海砂中的氯盐、硫酸盐、贝壳的含量，用海砂取代河砂是建筑工程中的一个新的发展方向。保证淡化海砂的质量、合理的使用海砂、加强对淡化海砂的研究都是很有必要的。参考文献：

[1] 林志松.方形不锈钢管海砂混凝土构件偏拉力学性能研究[D].福建农林大学,2017.

[2] 范轶.海砂的优选淡化技术及在水泥混凝土路面中的应用研究[D].广东工业大学,2014.

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2018年第14期