用于混凝土的海砂凈化質(zhì)量的研究

陳裕佳，王偉，楊善順，徐仁崇

（1. 廈門市建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司，福建 廈門 361004；2. 廈門天潤錦龍建材有限公司，福建 廈門 361009）

用于混凝土的海砂凈化質(zhì)量的研究

陳裕佳1,2，王偉1,2，楊善順1,2，徐仁崇1,2

（1. 廈門市建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司，福建 廈門 361004；2. 廈門天潤錦龍建材有限公司，福建 廈門 361009）

本文介紹了當(dāng)前我國建筑用砂的使用現(xiàn)狀與使用海砂的安全隱患，闡述海砂中氯離子含量對混凝土的影響因素及機理，調(diào)研市場上凈化海砂的生產(chǎn)方式及其氯離子含量，對建筑海砂的使用提出建議。

海砂；凈化質(zhì)量；混凝土；氯離子含量

0 前言

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)不斷深入，各種基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，傳統(tǒng)的建筑材料也在不同時間出現(xiàn)了短缺，河砂資源的日益缺乏就是其中之一[1]。我國海岸線狹長，海砂資源豐富，如何合理的利用海砂成了目前非常重要的課題。

眾所周知，海砂含有大量的 Cl-，未經(jīng)處理的海砂如果直接用于澆筑鋼筋混凝土，Cl-會與鋼筋產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，從而加速對鋼筋的腐蝕，混凝土的強度也會隨著降低。近年來“海砂屋”事件層出不窮，對人們的生命安全造成了嚴(yán)重的威脅，其主要原因就是海砂未經(jīng)淡化或淡化處理不合格而直接用在建筑工程上[2]。所以，凈化海砂的生產(chǎn)情況值得引起重視。

1 海砂對混凝土的危害

海砂是產(chǎn)于海洋和入海口附近的砂，海砂受海水的影響，從而有區(qū)別于河砂與機制砂，其受到海水特殊的環(huán)境影響作用下，未經(jīng)淡化處理的海砂對混凝土有危害性。海砂的特征在于：一是含鹽量高，海砂所含鹽主要是氯鹽和硫酸鹽，氯鹽含量是硫酸鹽的 10 倍，所以海砂主要是含氯鹽高[3]。有資料介紹含鹽高的海砂其含鹽量的達(dá)到 0.1%～1%，而一般沿海地區(qū)的大部分海砂含鹽量在 0.05%～0.1% 之間，其氯離子含量超過規(guī)范要求的限值——JGJ 206－2010《海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》規(guī)定水溶性氯離子最大含量為 0.03%；二是貝殼含量較高，貝殼主要成分是 CaCO3，其特點是外形呈薄片狀，表面光滑，強度低，易沿解理方向破壞。

未凈化的海砂對無鋼筋混凝土強度的影響，主要是因為貝殼物質(zhì)的不利影響。貝殼由于容易解理破裂，其與水泥漿的結(jié)合效果較差，當(dāng)它數(shù)量較多時會使混凝土和易性變差，也使混凝土的抗拉、抗折、抗壓強度下降，耐磨、抗?jié)B性能變差。另外，其含泥量較大、且泥塊較多也是一個重要的因素。

對預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土除了有貝殼和泥塊的不利影響，還會加速鋼筋的腐蝕，海砂混凝土的鋼筋腐蝕是一個極其復(fù)雜的過程，它與氯離子含量、孔隙特征、水化效果、溫濕度、碳化特征、pH 值、保護(hù)層厚度等諸多因素有關(guān)，是各因素之間相互作用影響的結(jié)果，而氯離子在鋼筋銹蝕過程中起著催化劑的作用[4]。

2 海砂凈化方式

目前凈化海砂設(shè)備市場上雖然有許多種類的洗砂設(shè)備，例如有輪斗式洗砂機、螺旋式洗砂機、挖斗式洗沙機等。但是，在實際生產(chǎn)凈化海砂的砂廠中，絕大部分使用的是輪斗式洗砂機，這與輪斗式洗砂機變化多、可靈活配置和便攜安裝等特點有關(guān)。輪斗式洗砂機有單輪單斗、單輪雙斗甚至單輪三斗可供選擇。也可以根據(jù)要求的凈化質(zhì)量配置不同級數(shù)的凈化級別，只需相應(yīng)地增加或減少洗砂機輪組就可以。又因為這個特點，輪斗式洗砂機可根據(jù)不同地形情況靈活安裝生產(chǎn)。在下文所討論的海砂均出自輪斗式砂洗機凈化的砂。

3 海砂凈化質(zhì)量情況

本次調(diào)研在福建省沿海的四個地級市中進(jìn)行，在這些地方中海砂的凈化質(zhì)量大不相同，但基本符合經(jīng)濟發(fā)展水平較高的地區(qū)，凈化海砂的產(chǎn)品質(zhì)量就有較好的規(guī)律。其中廈門地區(qū)的凈化海砂產(chǎn)品質(zhì)量最高，凈化海砂廠出廠的產(chǎn)品以五級輪斗式洗砂機的生產(chǎn)線生產(chǎn)為主，海砂凈化質(zhì)量很高，基本能夠符合新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGT 494—2016《建筑及市政工程用凈化海沙》中氯離子含量＜0.003% 的規(guī)定。雖然也有其他較為低級數(shù)的生產(chǎn)線，但產(chǎn)量不高。福州地區(qū)多數(shù)為三級與四級的生產(chǎn)線，而晉江與漳州地區(qū)則為一級和二級的生產(chǎn)線居多，這些地區(qū)仍然在執(zhí)行國標(biāo)中氯離子含量＜0.03% 的標(biāo)準(zhǔn)。表 1 所示為不同輪級的生產(chǎn)線生產(chǎn)的凈化海砂質(zhì)量情況。

表 1 所示數(shù)據(jù)是現(xiàn)今擁有不同輪級的輪斗式洗砂生產(chǎn)線的凈化海砂的氯離子含量的平均值，從中得出，若欲使凈化海砂總的氯離子含量達(dá)到 JGT 494－2016 《建筑及市政工程用凈化海沙》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，則其生產(chǎn)線應(yīng)當(dāng)至少擁有五級輪斗式洗砂輪。

表 1 不同輪級平均生產(chǎn)的凈化海砂質(zhì)量情況

圖 1 五級凈化生產(chǎn)的凈化海砂氯離子含量的散點圖

如圖 1 所示，擁有五級輪斗式洗砂輪生產(chǎn)的凈化海砂的質(zhì)量情況，其氯離子含量存在著波動性，所取的樣本氯離子含量大部分小于 0.003%，但仍有一部分超過了標(biāo)準(zhǔn)線，有一個樣本的氯離子含量甚至達(dá)到了0.0074%。有鑒于此，建議結(jié)構(gòu)性建筑物的混凝土所用凈化海砂，應(yīng)至少是五級輪斗式洗砂生產(chǎn)線生產(chǎn)的。

4 結(jié)語

建筑行業(yè)關(guān)乎民生，在當(dāng)前河砂資源匱乏的大背景下，開采儲量豐富的海砂資源無疑是對建設(shè)用砂匱乏的一大補充。如今，在我國沿海地區(qū)使用海砂已是普遍現(xiàn)象，然而未凈化的海砂或者凈化不充分的海砂對建筑物有著巨大的潛在危害。近些年出版的新標(biāo)準(zhǔn)中，對使用海砂的標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，符合規(guī)范的凈化海砂，其工作性能、技術(shù)指標(biāo)、耐久性等與天然海砂已經(jīng)相當(dāng)[5]。因此，在凈化海砂的生產(chǎn)和使用過程中，嚴(yán)格執(zhí)行最新的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時監(jiān)管部門應(yīng)加強對海砂質(zhì)量的監(jiān)督，使海砂資源充分地利用起來。

[1] 何松．淡化海砂在商品混凝土中的應(yīng)用[J]．福建建材，2013,151(11)∶ 45-46．

[2] 張藝瑩，羅作球，袁啟濤．淺談淡化海砂應(yīng)用前景[J]．商品混凝土，2014(2)∶ 73-74．

[3] 楊明奧，論海砂對混凝土質(zhì)量的影響[J]．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012(8)∶ 206-207．

[4] 劉偉，謝友均，董必欽，等．海砂特性及海砂混凝土力學(xué)性能的研究[J]．硅酸鹽通報，2014,33(1)∶ 15-22.

[5] 林福潘．凈化海砂在混凝土中的應(yīng)用[J]．廣東建材，2012(8)∶ 16-18．

Study on sea-sand purification quality used in concrete

Chen Yujia1,2, Wang Wei1,2, Yang Shanshun1,2, Xu Renchong1,2
(1. Xiamen Academy of Building Research Group Co., Ltd., Fujian Xiamen 361004;2. Xiamen Tianrun Jinlong Building Materials Co., Ltd., Fujian Xiamen 361009)

This paper introduced the current situation of using sand in construction and safty problems of using sea-sand in China, described the influence factors and mechanism on the concrete content of chloride ion in sea-sand, researched on the market of sand production and purification of chlorine ion content, and then gave some suggestions of using the sea-sand in construction.

sea-sand; purification quality; concrete; chloride ion content

陳裕佳（1991—），男，廈門建筑科學(xué)研究院，混凝土研發(fā)工程師。

［通訊地址］福建省廈門市海滄區(qū)鳳美四路 39 號（361009）