“海砂屋”現(xiàn)象探討

(1.武漢晴川學(xué)院 湖北 武漢 430015；2.四川涼山水洛河電力開發(fā)有限公司 四川 成都 610000)

近幾十年來，由于我國大興土木使得建筑用砂量年超30億噸，所以我國河砂資源已日漸枯竭，而我國沿海城市海砂資源豐富，且價(jià)格低廉，所以海砂理所應(yīng)當(dāng)?shù)爻闪撕由暗奶娲a(chǎn)品，然而“海砂屋”這個(gè)名詞卻因?yàn)楹Ｉ暗膽?yīng)用而應(yīng)運(yùn)而生。“海砂屋”是指采用不合格的海砂替代河砂所建成的各類建筑工程，往往在使用一段時(shí)間(常為幾年)后呈現(xiàn)出混凝土內(nèi)部的鋼筋出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕等危害結(jié)構(gòu)安全的現(xiàn)象，會導(dǎo)致建筑的承載能力大幅降低，在遭遇到地震等自然災(zāi)害后極易坍塌，即使未受自然災(zāi)害，這類建筑的壽命也遠(yuǎn)低于河砂建筑物的壽命。

一、“海砂屋”出現(xiàn)的原因

混凝土呈堿性，其PH值一般都在12.5以上。而有研究表明，當(dāng)混凝土的PH值小于12時(shí)，鋼筋開始出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，當(dāng)PH值小于4時(shí)，鋼筋銹蝕速度急劇增加，這主要是因?yàn)殇摻钤谒脱鯕獾淖饔孟氯菀装l(fā)生氧化銹蝕現(xiàn)象，而包裹在鋼筋周圍的混凝土保護(hù)層在經(jīng)歷了水泥的水化作用后，孔隙中充滿了氫氧化鈣的飽和溶液，從而為鋼筋提供了堿性極強(qiáng)的環(huán)境，使鋼筋表面氧化形成鈍化膜，鈍化膜能夠?qū)摻詈屯饨绛h(huán)境隔絕，從而使鋼筋遠(yuǎn)離有害物質(zhì)的侵蝕，所以不容易發(fā)生氧化銹蝕[1]。

不同的海砂含有不等量的氯鹽，通常在0.05～0.2之間(最高可達(dá)1%)，而從海里新挖出的海砂，其鹽份遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“臨界值”(0.06%)，所以用未處理的海砂制備成的混凝土中有大量游離氯離子存在。氯離子會與混凝土孔隙中的氫氧化鈣這類堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，逐漸降低混凝土的PH值，破壞鋼筋表面的鈍化膜，最終使鋼筋曝露在含有豐富水與氧氣的環(huán)境中，并發(fā)生電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。在鋼筋發(fā)生電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象的過程中，氯離子循環(huán)往復(fù)地參與其中，降低混凝土的PH值，并起到類似催化劑地作用，加速鋼筋的銹蝕。

鋼筋的銹蝕現(xiàn)象會導(dǎo)致鋼筋的有效截面積變小，從而使屈服強(qiáng)度、伸長率以及力學(xué)性能的持續(xù)降低，影響結(jié)構(gòu)承載力；鋼筋生銹后，表面會膨脹、把鋼筋周圍的混凝土保護(hù)層脹開，形成裂縫，嚴(yán)重的甚至可能導(dǎo)致混凝土保護(hù)層的脫落，影響結(jié)構(gòu)耐久性；對于帶肋鋼筋，其主要是依靠表面的肋與混凝土粘結(jié)在一起，一旦鋼筋銹蝕，肋月牙肋被破壞，帶肋鋼筋表面日趨光滑，其與混凝土之間的粘結(jié)力也會顯著降低，影響結(jié)構(gòu)整體性。

“海砂屋”現(xiàn)象的發(fā)生導(dǎo)致建筑市場一段時(shí)間內(nèi)談“海砂”色變，事實(shí)上，經(jīng)過大量的研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用經(jīng)淡化后的海砂所制備的混凝土具有良好的工作性能，而且強(qiáng)度較高，在同等條件下，海砂混凝土的力學(xué)性能與河砂混凝土基本相當(dāng)，所有海砂完全可以取代黃砂制備出優(yōu)質(zhì)混凝土，故而海砂混凝土的質(zhì)量控制主要在于海砂混凝土中氯離子所引起的鋼筋銹蝕問題。

二、“海砂屋”現(xiàn)象的解決手段

為解決氯離子所引起的鋼筋銹蝕問題，必須從原材料到工藝甚至政策等各方面進(jìn)行監(jiān)管解決。

1.使用海砂前先對其進(jìn)行淡化處理，嚴(yán)格控制海砂中氯離子的含量。采用自然放置、淡水沖洗以及機(jī)械攪拌等海砂淡化手段降低海砂中氯離子的含量至0.06%以下，對于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土用砂，嚴(yán)控海砂中氯離子含量不超過0.02%。

2.對建筑結(jié)構(gòu)中的混凝土進(jìn)行分區(qū)用料和澆筑。在含有鋼筋的結(jié)構(gòu)重要部位，可以考慮杜絕使用海砂，其它次要部位則可以采用合格海砂；或者在使用海砂所制備的混凝土作鋼筋保護(hù)層的過程中可以先在鋼筋表面薄層澆筑用河砂所制備的混凝土形成氯離子隔離層，然后再隔離層外再澆筑海砂制備的混凝土，以此來阻擋氯離子的腐蝕。

3.在混凝土中添加阻銹劑。即使氯離子將鈍化層破壞，阻銹劑仍可以在鋼筋表面形成一層分子化學(xué)保護(hù)膜，對已經(jīng)發(fā)生銹蝕或未發(fā)生銹蝕的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，阻止銹蝕。

4.開發(fā)利用不銹鋼鋼筋。在港珠澳大橋的修建過程中，就采用了新型不銹鋼鋼筋來抵抗氯離子的腐蝕作用，效果良好。

5.在海砂混凝土澆筑現(xiàn)場對混凝土中氯離子的含量進(jìn)行現(xiàn)場取樣檢驗(yàn)。由于混凝土的其他原材料(如：外加劑和水泥)中可能含有一定量的氯離子，所以會增加按正常配合比所制備出的淡化海砂中氯離子的含量，若不對澆筑前的海砂混凝土中總的氯離子加以檢測，最終可能還是會導(dǎo)致澆筑的混凝土中氯離子含量的超標(biāo)。故而在澆筑現(xiàn)場對澆筑前的海砂混凝土中氯離子含量進(jìn)行檢測，并按檢測結(jié)果對混凝土進(jìn)行澆筑使用。

6.加強(qiáng)對建筑市場，尤其是混凝土制造商的監(jiān)管，嚴(yán)格監(jiān)督混凝土制造過程中海砂的使用的情況以及質(zhì)量，并且規(guī)范海砂使用的技術(shù)方案。我國目前海砂混凝土制造和使用工藝目前總體上處于一個(gè)自發(fā)、無序、隨意的狀態(tài)，尤其是混凝土制造商若不按規(guī)范進(jìn)行氯離子含量的控制，必定導(dǎo)致嚴(yán)重后果，而這一現(xiàn)象的杜絕若單靠混凝土制造商的自律，在巨大的經(jīng)濟(jì)利益面前很難實(shí)現(xiàn)，所有必定需要政府相關(guān)部門的嚴(yán)格監(jiān)管，而由于國內(nèi)海砂混凝土的使用還處于探索階段，所以急需相關(guān)指導(dǎo)規(guī)范和技術(shù)文件的出臺，進(jìn)而規(guī)范整個(gè)海砂混凝土制備和使用市場。

結(jié)語

海砂混凝土的使用在我國擁有著廣大的前景和市場，其關(guān)鍵在于解決混凝土中氯離子對鋼筋的銹蝕。在使用海砂混凝土的過程中，政府部門要充分發(fā)揮引導(dǎo)和約束作用，海砂混凝土制備商以及使用單位采用一系列的技術(shù)手段完全可以生產(chǎn)出滿足工程建設(shè)需要的合格海砂混凝土建筑產(chǎn)品。