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淡化海砂在混凝土安全應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

文檔作者：劉美蘭文檔來(lái)源：深圳市寶安區(qū)工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年02月21日
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性能的影響，酸性KMnO4 的效果要優(yōu)于NaOH 預(yù)處理的
效果。●
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1 前言
隨著混凝土用量相應(yīng)增加，導(dǎo)致很多沿海城市面臨
河砂資源枯竭的困境，而沿海地區(qū)海砂資源卻非常豐
富，因此合理利用海砂資源已成為緩解河砂資源不足
的一種有效方式。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家如英國(guó)、加拿大、澳大利
亞、日本等以及我國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)早在20 世紀(jì)中期就逐
步開(kāi)采海砂用工程建設(shè)。21 世紀(jì)初日本90%以上的沿海
工程已使用海砂混凝土；英國(guó)將海砂混凝土用于結(jié)構(gòu)工
程的歷史也已長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年；美國(guó)學(xué)者通過(guò)研究證明了海
砂能夠應(yīng)用于道路建設(shè)的基體工程。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高
速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加速，對(duì)河沙的需求量也與
日俱增，沿海地區(qū)已出現(xiàn)河砂資源匱乏的情況，因此海
砂用于建筑工程中已儼然成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。我
國(guó)寧波、深圳等沿海地區(qū)也已大量使用淡化海砂混凝
土。[1-4]
海砂對(duì)混凝土耐久性危害主要源于其鹽分。其中氯
離子會(huì)造成鋼筋的電化學(xué)腐蝕，削弱了鋼筋截面，而且
由于銹蝕產(chǎn)物的膨脹作用而使混凝土保護(hù)層開(kāi)裂、剝
落，從而造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)失效；若SO4
2- 離子含量較
淡化海砂在混凝土安全應(yīng)用中的注意事項(xiàng)
劉美蘭
（深圳市寶安區(qū)工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站）
【摘要】本文通過(guò)比較現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于混凝土用砂最大氯離子含量的相關(guān)規(guī)定，并
對(duì)河砂市場(chǎng)資源枯竭情況下，為確保淡化海砂在混凝土安全應(yīng)用，提出幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：①認(rèn)真學(xué)習(xí)和
嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；②采用快速檢測(cè)氯離子法和完善監(jiān)控措施；③與機(jī)制砂按一定比例搭配混
合使用，降低氯離子含量；④優(yōu)化混凝土配合比，采用聚羧酸高效減水劑和雙摻粉煤灰和礦粉，提高海
砂混凝土的耐久性。⑤對(duì)新拌混凝土氯離子進(jìn)行嚴(yán)格、及時(shí)的檢驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】淡化海砂；混凝土；氯離子；快速檢測(cè)；聚羧酸高效減水劑；雙摻
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
材料研究與應(yīng)用
C M Y K
高有生成延遲性鈣礬石可能；鈉和鉀等堿金屬離子可能
造成混凝土產(chǎn)生膨脹性的堿骨料反應(yīng)。因此，海砂必須
經(jīng)過(guò)嚴(yán)格淡化處理，使海砂各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到規(guī)范要求后，
淡化后海砂有著含泥量低和細(xì)度模數(shù)均勻的優(yōu)點(diǎn)，是可
以應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)。
由于個(gè)別混凝土攪拌站缺乏使用技術(shù)或監(jiān)管不到
位，誤用氯離子超標(biāo)砂現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，這必將給建筑的
耐久性和安全埋下巨大隱憂(yōu)。因此，如何科學(xué)、規(guī)范、合
理地使用淡化海砂就顯得尤為重要了。筆者根據(jù)多年的
實(shí)踐與體會(huì)，提出淡化海砂在混凝土應(yīng)用幾點(diǎn)注意事
項(xiàng)，與同行業(yè)人員進(jìn)行交流、探討。
2 認(rèn)真學(xué)習(xí)和嚴(yán)格執(zhí)行淡化海砂氯離子
含量的標(biāo)準(zhǔn)和海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范
海砂混凝土應(yīng)用的安全問(wèn)題主要取決于是否控制
好海砂及海砂混凝土的氯離子含量。據(jù)《普通混凝土用
砂、石質(zhì)量檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ52-2006,以下稱(chēng)《標(biāo)準(zhǔn)》）
第3.1.10 條規(guī)定，對(duì)于鋼筋混凝土用砂，氯離子含量不
得大于0.06%（以干砂質(zhì)量百分率計(jì)）；對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝
土用砂，其氯離子含量不得大于0.02%（以干砂質(zhì)量百
分率計(jì)）。雖說(shuō)JGJ52-2006 沒(méi)有對(duì)海砂用途作嚴(yán)格的界
定，但根據(jù)2010 年公布的《海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》
規(guī)定“海砂不得用于預(yù)應(yīng)力混凝土”?！兑?guī)范》提高了對(duì)
海砂中氯離子含量的要求,規(guī)定海砂的離子含量不得大
于0.03%。同時(shí)對(duì)其他原材料的氯離子含量也提出了較
高要求, 如要求水泥的氯離子含量不得大于0.025%,
拌合用水的氯離子含量不得超過(guò)250mg/L。[5]
除了對(duì)原材料的控制,《規(guī)范》對(duì)混凝土拌合物總的
水溶性氯離子含量也提出明確限值(見(jiàn)表1)。而且,在
進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí),要求“當(dāng)海砂批次發(fā)生變化時(shí),應(yīng)重
新測(cè)試拌合物的水溶性氯離子含量”。
3 采用氯離子快速測(cè)定方法和完善監(jiān)控
措施
3.1 快速氯離子檢測(cè)法
砂氯離子含量的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，從取樣、備樣（包括
烘干）到出試驗(yàn)結(jié)果需耗時(shí)約4～5 個(gè)小時(shí)。為了有效掌
握砂氯離子含量信息，必需采取快速檢測(cè)砂氯離子含量
方法。在即將卸料的砂車(chē)或船上從幾個(gè)不同點(diǎn)隨機(jī)取
樣，樣品拌勻縮分后取一份用電磁爐或微波爐快速烘
干，按《標(biāo)準(zhǔn)》第6.18.4 條（1）的試驗(yàn)過(guò)程，將搖動(dòng)次數(shù)
由標(biāo)準(zhǔn)的3 次增加至5 次，稍作停留后即倒出約60～
70mL 溶液至裝有過(guò)濾紙的漏斗中，再用移液管汲取
50mL 溶液用標(biāo)準(zhǔn)法（硝酸銀滴定法）測(cè)出砂氯離子含量
（快速法），以供參考之用。另一份試樣則按標(biāo)準(zhǔn)法測(cè)出
氯離子含量。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，快速法與標(biāo)準(zhǔn)法之間還存
在0.001%～0.002%間的誤差，生產(chǎn)企業(yè)可根據(jù)實(shí)測(cè)均
方差予以修正，出于安全考慮，建議修正值取正數(shù)，從而
快速掌握混凝土用砂氯離子含量信息，供質(zhì)量控制部門(mén)
作參考之用，這很有必要。此試驗(yàn)方法從取樣到出結(jié)果
僅需約1 小時(shí)，數(shù)據(jù)的重復(fù)性較好，具有一定的實(shí)用性。[6]
3.2 監(jiān)控措施。
為了確?；炷劣蒙胺蠂?guó)家規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確
?；炷临|(zhì)量及耐久性指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，混凝土生產(chǎn)
企業(yè)建立專(zhuān)業(yè)化學(xué)試驗(yàn)室，配備專(zhuān)業(yè)人員實(shí)行動(dòng)態(tài)全覆
蓋質(zhì)量管理，安排專(zhuān)職技術(shù)員24 小時(shí)值班，務(wù)求做到凡
材料進(jìn)庫(kù)前必檢，確保只有檢驗(yàn)合格的材料方可用于生
產(chǎn)。
為減少試驗(yàn)誤差，建議盡可能使用電動(dòng)設(shè)備協(xié)助試
驗(yàn)(如磁力攪拌器)，以提高工作效率。當(dāng)砂氯離子含量
臨近0.018%（即0.02%之90%時(shí)） 即上報(bào)技術(shù)負(fù)責(zé)人等
相關(guān)人員，再次加倍取樣復(fù)檢，如復(fù)檢結(jié)果仍超標(biāo)的，則
退貨、或摻用其他氯離子含量更低的河砂（以降低混合
砂氯離子含量，需經(jīng)試驗(yàn)確定）混合使用，以確?；炷?
用砂安全。
4 與機(jī)制砂按一定比例搭配混合使用
機(jī)制砂是用巖石或鵝卵石經(jīng)除土開(kāi)采、機(jī)械破碎、
篩分而成，相對(duì)而言，其氯離子含量較海砂低很多，但由
于受生產(chǎn)工藝及過(guò)程限制，人工砂形狀粗糙尖銳、多棱
角，比表面積大，空隙率大，故混凝土的單位水泥及礦物
摻合料用量比河砂混凝土要多，且混凝土的和易性及工
作性也較河砂混凝土稍差。因此利用淡化海砂表面形貌
較為圓滑、堆積緊密、空隙率低等的各自特點(diǎn)，將人工砂
和淡化海砂優(yōu)化組合（2/3-3/2）成為級(jí)配良好的中砂，
表1 海砂混凝土拌合物水溶性氯離子最大含量
環(huán)境條件
水溶性氯離子最大含量
（%,水泥用量的質(zhì)量百分比）
鋼筋混凝土素混凝土
干燥環(huán)境0.3
0.3
潮濕但不含氯離子的環(huán)境0.1
潮濕且含有氯離子的環(huán)境0.06
腐蝕環(huán)境0.06
材料研究與應(yīng)用
C M Y K
解決了單獨(dú)用人工砂或者海砂配制泵送混凝土膠凝材
料用量大、保水性差、泌水率大、構(gòu)筑的混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)
實(shí)外不美以及混凝土強(qiáng)度和耐久性均受到不同程度影
響等難題，且泵送施工順利。人工砂與海砂混合使用，既
可降低混凝土的氯離子含量和碳化深度，增加其耐久
性，又可節(jié)約天然砂資源，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)
效益。[7]
5 優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，采用雙摻粉煤
灰和礦粉
Housmen 等人的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，在混凝土的液
相中，當(dāng)濃度比值為Cl-/OH->0.61 時(shí)，鋼筋開(kāi)始銹蝕，并
以此作為“臨界值”。海砂混凝土還可適當(dāng)摻用粉煤灰
（不宜低于II 級(jí)）及礦粉（不低于S95 級(jí)）。摻合料的摻
入，一方面由于火山灰效應(yīng)，降低孔隙率，混凝土更加致
密，同時(shí)礦粉對(duì)氯離子有一定固化能力，可以顯著提高
使鋼筋開(kāi)始腐蝕的氯化物臨界濃度值，較大降低了鋼筋
銹蝕可能性。[8,9]但是，大摻量礦物摻合料混凝土必須要
采用低水膠比，可通過(guò)摻入氯離子含量極低的聚羧酸高
效減水劑，降低混凝土水膠比，提高硬化混凝土的密實(shí)
度，降低混凝土電通量。
6 對(duì)新拌混凝土氯離子進(jìn)行嚴(yán)格、及時(shí)的
檢驗(yàn)
采用電極法對(duì)新拌混凝土進(jìn)行氯離子含量檢驗(yàn)，
簡(jiǎn)單易行，能在混凝土出廠(chǎng)前或者施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)進(jìn)行
氯離子含量檢驗(yàn)，從而能夠及時(shí)控制混凝土的氯離子
含量。[10]
7 結(jié)束語(yǔ)
海砂應(yīng)用是把雙刃劍：一方面，海砂可完全取代或
者部分取代河砂，可緩解河砂資源匱乏情況；另一方面，
海砂中含有大量有害物質(zhì)，特別是氯鹽，會(huì)腐蝕鋼筋混
凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋。由于混凝土氯離子產(chǎn)生的危害性巨
大，故不可小覷混凝土氯離子含量問(wèn)題。因此，如何科
學(xué)、規(guī)范、合理地使用淡化海砂就顯得尤為重要了。
首先，混凝土生產(chǎn)企業(yè)要認(rèn)真學(xué)習(xí)和嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)
標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；其次，要確?；炷谅入x子不超標(biāo)，控制砂
氯離子是關(guān)鍵，必須采用更有效的快速氯離子檢測(cè)方法
并完善監(jiān)控措施，堅(jiān)決杜絕氯離子超標(biāo)砂源流入混凝土
生產(chǎn)企業(yè)；淡化海砂宜與人工砂或天然砂混合使用（可
以降低氯離子總含量）；優(yōu)化混凝土配合比，適當(dāng)摻用粉
煤灰（不宜低于II 級(jí)）及礦粉（不低于S95 級(jí)），并采用
聚羧酸系高效外加劑，以提高混凝土的密實(shí)性和耐久
性；嚴(yán)格、及時(shí)地對(duì)新拌混凝土氯離子進(jìn)行檢驗(yàn)。
嚴(yán)格執(zhí)行上述注意事項(xiàng)，淡化海砂是完全可代替河
砂作為混凝土細(xì)集料，不僅緩解了沿海城市日益緊張的
混凝土用砂供需矛盾，保證混凝土質(zhì)量和耐久性同時(shí)，
還可避免河砂資源過(guò)度開(kāi)采，保護(hù)環(huán)境，做到可持續(xù)發(fā)
展。●
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材料研究與應(yīng)用
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