臺州市建筑用砂中氯離子含量及除氯對策

張世斌，鄭婉珍，于夢月，祝璐茜，諸葛楨，陶寧蕭，姚 俊

（臺州學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，浙江 臺州 318000）

臺州市建筑用砂中氯離子含量及除氯對策

張世斌，鄭婉珍，于夢月，祝璐茜，諸葛楨，陶寧蕭，姚 俊＊

（臺州學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，浙江 臺州 318000）

對臺州市8個代表性建筑工地建筑用砂中Cl離子含量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，2個建筑工地中Cl離子含量超標(biāo)，最大超標(biāo)倍數(shù)達(dá)1.5倍。對原始海砂中氯離子進(jìn)行清洗去除發(fā)現(xiàn)，原始海砂須經(jīng)4次清洗，其Cl離子含量才能符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。海砂清洗過程中產(chǎn)生清洗廢水，其中一次清洗廢水中重金屬污染物有超標(biāo)現(xiàn)象。

建筑用砂；氯離子；海砂；清洗；重金屬

0 背景

隨著我國大規(guī)模的城市建設(shè)和沿海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的飛速發(fā)展，我國的建筑規(guī)模迅速擴(kuò)大，特別是一些沿海城市和經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)表現(xiàn)尤為突出，這就導(dǎo)致了房地產(chǎn)、建筑等行業(yè)的迅速崛起，從而對建筑用砂的數(shù)量需求越來越高。目前，已出現(xiàn)了很多沿海城市河砂資源枯竭的局面。由于運(yùn)輸成本的限制，建筑用砂一般只能靠本地資源滿足，因此很多沿海地區(qū)利用海砂資源替代河砂，以緩解河砂資源不足的局面［1］。

目前，海砂在混凝土中的應(yīng)用受到一些限制，主要是因?yàn)楹Ｉ昂卸喾N鹽類，會對混凝土產(chǎn)生不利的影響。海砂中所含鹽類的主要成分是KCl、MgCl2、CaCl2與NaCl等，其中以氯離子對鋼筋混凝土危害最大。氯離子不僅能破壞鋼筋的鈍化膜，形成腐蝕電池［2］，造成鋼筋銹蝕，而且能增大溶液導(dǎo)電性，增大電位差從而加速鋼筋腐蝕過程［3］。鋼筋一旦持續(xù)生銹就必然減少原有的支撐力，從而影響混凝土的耐久性［4，5］。因此，使用未經(jīng)處理的海砂作為混凝土骨料，勢必造成建筑物潛在的危險。解決上述問題，最根本的方法就是排除海砂中所含的鹽分，使其成為淡化海砂［6］，從而達(dá)到建筑用砂的標(biāo)準(zhǔn)要求［7］。

在2004年國家建設(shè)部頒發(fā)的《關(guān)于嚴(yán)格建筑用海砂管理的意見》建標(biāo)［2004］143號文件中明確規(guī)定：“建筑工程中采用的海砂必須是經(jīng)過專門處理的淡化海砂”［8］。而在海砂淡化的過程中會產(chǎn)生大量的污染物，主要包括重金屬及其它一些有機(jī)污染物質(zhì)，對環(huán)境造成很大的影響，進(jìn)而影響人們的生活水平和身體健康［9］。

本研究對臺州市8個典型建筑工地中建筑用淡化海砂的Cl離子含量進(jìn)行了取樣分析，以揭示市場上淡化海砂的達(dá)標(biāo)情況。利用原始海砂進(jìn)行清洗試驗(yàn)，研究了原始海砂的除氯對策和污染物釋放情況。

1 材料與方法

1.1采樣

8個采樣工地的具體情況如表1所示。采樣時，每個采樣工地選取10個海砂堆場，每個堆場取樣1kg，每個采樣工地分別采得樣品10kg。

表1 采樣點(diǎn)詳細(xì)信息Table.1 The information of sampling point

2.2 氯離子測定方法

砂中氯離子的含量分析參照GB14684-2001的方法進(jìn)行。取試樣500g，精確至0.1g，將試樣倒入磨口瓶中，用容量瓶量取500mL蒸餾水，注入磨口瓶，蓋上塞子，搖動一次后，放置2h，然后每隔5min搖動一次，共搖動三次，使氯鹽充分溶解。將磨口瓶上部已澄清的溶液過濾，然后用移液管吸取50mL濾液，注入到三角瓶中，再加入5%鉻酸鉀溶液指示劑1mL，用0.01mol/L硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至呈現(xiàn)磚紅色為終點(diǎn)。

2.3 洗砂

取5g海砂放入100mL三角瓶，加入100mL蒸餾水，并放在全溫?fù)u床上以150r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行振蕩搖勻2h。震蕩后將三角瓶取出對三角瓶內(nèi)的海砂及溶液進(jìn)行過濾操作，將過濾得到的海砂重新倒入三角瓶中，取100mL蒸餾水，注入三角瓶，放在全溫?fù)u床上以150r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行振蕩搖勻2h，使氯離子充分溶解，將三角瓶上部已澄清溶液過濾，測定氯離子含量后，重復(fù)上述試驗(yàn)，直到Cl離子含量達(dá)標(biāo)為止。

2.4 清洗廢水中重金屬的監(jiān)測

清洗廢水以0.45μm膜過濾，用ICP-AES去測定Cu和Zn的濃度。

3 結(jié)果與討論

3.1 氯離子含量分析

圖1 各采樣點(diǎn)建筑用砂中Cl-含量分布Fig.1 Distribution of Cl-concentration in construction sand in each sampling point

各采樣點(diǎn)建筑用砂中Cl離子含量如圖1所示。由圖可知，各砂樣中Cl離子含量具有明顯的差異，表明砂樣并非來自于同一海砂供貨單位。JSGY和XMLJ的建筑用砂中的氯離子含量超標(biāo)，XMLJ的建筑用

砂中氯離子的含量尤其嚴(yán)重，其氯離子的含量為標(biāo)準(zhǔn)限值的2.55倍。其他采樣點(diǎn)的建筑用砂中氯離子含量均低于標(biāo)準(zhǔn)限值，符合《建筑用砂》的標(biāo)準(zhǔn)要求。以上結(jié)果表明，目前建筑市場上所用的淡化海砂依然有超標(biāo)的現(xiàn)象，超標(biāo)率為25%。這些未達(dá)標(biāo)海砂的使用可能會對建筑物安全產(chǎn)生影響。

3.2海砂清洗試驗(yàn)

目前建筑行業(yè)普遍采用清洗的方法降低海砂中氯離子含量，使其達(dá)到建筑標(biāo)準(zhǔn)要求。為研究清洗對海砂中氯離子含量的影響，我們對原始海砂進(jìn)行了清洗試驗(yàn)，并對清洗后海砂中的氯離子含量進(jìn)行了分析。分析結(jié)果如圖2所示，未經(jīng)清洗的海砂中氯離子含量高達(dá)3.22%，經(jīng)1次清洗后其氯離子含量為0.282%，經(jīng)過3次清洗后，其氯離子含量剛好符合標(biāo)準(zhǔn)限值，清洗4次后，其氯離子含量可遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于建筑標(biāo)準(zhǔn)限值。因此，從建筑物安全角度出發(fā)，在砂水比為1:20，洗砂時間為2h的情況下，建議對海砂進(jìn)行4次清洗，確保海砂中氯離子含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖2 清洗次數(shù)對海砂中Cl-含量的影響Fig.2 Effect of cleaning frequency on Cl-concentration

3.3 廢水中污染物的含量

海砂清洗的過程中會產(chǎn)生一定的清洗廢水，為了檢測廢水的達(dá)標(biāo)排放性，本研究對清洗廢水中銅與鋅的濃度進(jìn)行了檢測。檢測結(jié)果表明（圖3），在1次清洗廢水中銅的濃度達(dá)0.53mg/L，超過《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）的一級排放標(biāo)準(zhǔn)限值，2次、3次、4次清洗的廢水中銅的濃度均低于0.1mg/L，可以直接達(dá)標(biāo)排放，對于清洗廢水中的鋅而言，其1次、2次、3次和4次清洗廢水的濃度均低于排放限值（2.0mg/L）。因此，建議對1次洗砂廢水進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理以減少洗砂廢水中重金屬對環(huán)境的污染。

圖3 洗砂廢水中Cu、Zn含量分布Fig.3 Distribution of Cu and Zn in the washing wastewter

4 結(jié)論

（1）部分建筑用砂氯離子未達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，其超標(biāo)率為25%，個別建筑用砂中氯離子含量達(dá)標(biāo)準(zhǔn)限值的2.55倍。

（2）在砂水比為1:20，洗砂時間為2h的情況下，建議對海砂進(jìn)行4次清洗，確保海砂中氯離子含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，以延長建筑物的使用壽命。

（3）海砂清洗過程中產(chǎn)生的1次清洗廢水其重金屬濃度有可能超標(biāo)，建議對1次清洗廢水進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)行排放。

［1］陳堅(jiān),胡毅.我國海砂資源的開發(fā)與對策［J］.海洋地質(zhì)動態(tài)，2005，21:4-8.

［2］洪乃豐.海砂對鋼筋混凝土的腐蝕與對策［J］.混凝土，2002，8:12-14.

［3］洪乃豐.海沙腐蝕與“海砂層”危害［J］.工業(yè)建筑，2004，11:65-67.

［4］姜科峰.淡化海砂混凝土的耐久性研究［D］.南京：南京理工大學(xué)，2013.

［5］姚惠紅.海砂混凝土的力學(xué)及耐久性能研究［D］.青島：青島理工大學(xué)，2001.

［6］黃華縣.混凝土耐久性試驗(yàn)研究［D］.廣州：暨南大學(xué)，2007.

［7］李學(xué)文.建筑用淡化海砂的生產(chǎn)和應(yīng)用［J］.廣東建材，2009,1:17-18.

［8］田美靈，唐志波.海砂混凝土耐久性研究現(xiàn)狀綜述［J］.混凝土，2010，11:117-119.

［9］張泳.沿海地區(qū)海砂利用及所引發(fā)問題的研究［J］.四川建筑，2006，3:129-130.

The Cl-Content in Building Sand in Taizhou and Countermeasures of Dechlorination

ZHANG Shi-bin，ZHENG Wan-zhen，YU Meng-yue，ZHU Lu-xi，
ZHU Ge-zhen，TAO Ning-xiao，YAO Jun＊

（School of Life Science,Taizhou University,Taizhou 318000,China）

The Cl-content in the building sand of 8 representative construction sites in Taizhou was analyzed in the paper. It has been found that Cl-content of building sand in 2 construction sites exceeded the standard, with the highest over 1.5 times.Besides,the original sand was washed to remove Cl-.It has also been found that the Cl-concentration could reach the relevant national standards after original sand was cleaned 4 times. During the process of washing, waste water is produced. The content of heavy metal pollutants in the first washing waste water exceeded the national standard.

building sand;Chloridion;sea sand;wash;heavy metals

10.13853/j.cnki.issn.1672-3708.2014.06.010

（責(zé)任編輯：耿繼祥）

2014-09-11；

2014-11-10

浙江省自然科學(xué)基金（LQ13B070001）；浙江省固體廢物處理與資源化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（SWTR-2012-06）。

簡介：姚?。?983- ），男，浙江臨海人，講師，博士，主要從事固體廢物處理與資源化方面研究。