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海砂对混凝土质量的影响及简单鉴别海砂与河砂的方法
[日期: 2018-01-16 ] 作者:


1 使用未淡化海砂的危害性

1.1海砂的特点

海砂是产于海洋(包括滩砂、海底砂)和入海口附近的砂。海砂受海水的影响,未经淡化处理的海砂有以下 2 个特点:

1.1.1 含盐量高。海砂所含盐主要是氯盐和硫酸盐,氯盐含量是硫酸盐的 10 倍(氯盐折算为 Cl-,硫酸盐折算为 SO42-),所以海砂主要是含氯盐高。有资料介绍含盐高的海砂其含盐量的达到 0.1%~1% (淡砂质量百分比,折算为 Cl-大约是 0.06%~0.6%),远超过规范要求的限值—JGJ206-2010 《海砂混凝土应用技术规范》(后面一律简称《技术规范》)规定水溶性氯离子最大含量为 0.03%。

1.1.2 贝壳含量较高。贝壳主要成分是 CaCO3,其特点是外形呈薄片状,表面光滑,强度低,易沿解理方向破坏。

1.2“海砂屋”的危害根源

“海砂屋”是指使用未经淡化处理的海砂配制的混凝土建房,经过一定时间(一般几年时间)后混凝土内部的钢筋受到严重锈蚀,结构受到破坏,房屋的负荷能力大幅下降,遇到严重的地质灾害,如地震等极容易垮塌,甚至有的建筑不经天灾也会自行坍塌,可见“海砂屋”的危害是极其严重的,不能等闲视之。下面讨论危害根源。

1.2.1 氯离子的危害性。海砂混凝土的钢筋腐蚀是一个极其复杂的过程,它与氯离子含量、孔隙特征、水化效果、温湿度、碳化特征、PH值、保护层厚度等诸多因素有关,是各因素之间相互作用影响的结果。氯离子在钢筋锈蚀过程中起着催化剂的作用,其电化学反应过程如下:


上述过程通过局部酸化(例如碳化等作用)引起,PH值降至某种程度达到氯离子临界浓度后钢筋表面钝化膜被破坏;这样在没有破坏的钝化膜和附近已破坏钝化膜之间产生电位差--形成锈蚀原电池;氯离子在该过程中循环往复参与其中,终至锈蚀现象越来越严重,致使混凝土也开裂劣化。氯离子既参与上述反应,形成中间产物,也在电化学反应溶液中起着润滑剂的作用,它减少了电化学溶液的电阻,降低了 PH值,加速了锈蚀反应的进程。

1.2.2 贝壳物质的不利影响。贝壳由于容易解理破裂,其与水泥浆的结合效果较差,当它数量较多时会使混凝土和易性变差,也使 混凝土的抗拉、抗折、抗压强度下降,耐磨、抗渗性能变差。

2 合理使用海砂的混凝土性能

2.1 海砂混凝土的性能

2.1.1海砂混凝土工作性


由表 1 看到海砂混凝土和河砂混凝土工作性都比较好。试验组 1# 海砂混凝土的坍落度比同级别的河砂混凝土稍大,扩展度和倒筒时间则比较接近;试验组 2# 海砂混凝土的坍落度与扩展度较河砂混凝土稍差,但坍落度仍比较好。由此说明海砂混凝土工作性能接近河砂混凝土,2# 组结果海砂虽比河砂稍差,但工作性仍满足要求。


2.1.2 海砂混凝土强度


从表 2 可以看出 3 种砂配制的混凝土中淡化海砂最优,黄砂次之,未淡化海砂最差。这是由于未淡化海砂含有较多贝壳类物质,而贝壳强度较差,其与水泥浆的粘结力差,所以强度较黄砂和淡化海砂差;淡化海砂经处理含泥量、贝壳含量较低,有利于强度的发挥。所以,海砂经过淡化处理完全可以取代黄砂配制优质混凝土。

2.1.3 海砂混凝土耐久性能

其实使用未经淡化处理的海砂,一般常规技术指标也是可以满足要求的,关键是耐久性能不符合要求。表 3 是淡化海砂、未淡化海砂与黄砂配制混凝土的电通量试验结果。


从表 3 可以看出:⑴随着时间的延长,电通量是逐渐下降的,养护初期电通量更高;⑵黄砂电通量最低,其次是淡化海砂,未淡化海砂最差,未淡化海砂的电通量超过黄砂三分之一,这样的结果与前 面的分析是一致的。

此外,其他相关试验研究表明未淡化海砂混凝土初始氯离子含量高,从而使混凝土过早暴露于高 d-1 浓度环境中,增加了钢筋腐蚀的机率。 这进一步说明使用未淡化海砂是非常不合适的。

从碳化角度比较河砂混凝土、淡化海砂混凝土和未淡化 海砂混凝土的耐久性,试验研究说明未淡化海砂混凝土、淡化海砂 混凝土的碳化发展规律与河砂混凝土一致,碳化深度随时间延长而增加。

2.1.4 改善海砂混凝土的综合性能

使用淡化海砂是限制氯离子含量的重要措施,然而这并不足够,研究表明淡化后的海砂仍存在少量氯离子和贝壳,其配制的混凝土电通量仍高于河砂。解决办法主要有两点:

(1)掺加矿物掺合料如粉煤灰、矿渣、硅灰等,可以显著改善混凝土的结构,增加致密性,减少混凝土中钢筋锈蚀机会。

(2)使用钢筋阻锈剂,增加混凝土的缓蚀效果。一般应该两种方法协同使用,效果更好。

3 结论

通过分析未淡化海砂的危害性和使用淡化海砂的混凝土性能说明:

未淡化海砂对混凝土质量的影响是负面的,尤其是对耐久性能的影响很大,它直接危及建筑物的安全,因而禁止使用未淡化海砂的做法是正确的。

淡化处理良好的海砂则可以用于配制混凝土,其对混凝土质量一般无不良影响;采用淡化处理的海砂解决了天然河砂资源不足的问题,是应当鼓励的,但要严格控制淡化海砂的生产和应用环节,以确保海砂质量符合要求。

为了使海砂混凝土的质量更有保障,配制混凝土应该使用矿物掺合料和钢筋阻锈剂。

4 如何鉴别河砂和海砂

砂子从来源上砂可分为海砂、河砂和山砂。 海砂虽然洁净,但国家严禁使用未经淡化处理的海砂作为建筑材料。因为海砂盐分高,极易使建筑工程出现氯离子腐蚀钢筋情况,造成安全隐患。要分辨是否是海砂,主要是看砂里面是否含有海洋细小贝壳。山砂由于表面粗糙,所以水泥附着效果好,但山砂成分复杂,多数含有泥土和其他有机杂质。

海砂,河砂的成因都是基本相同的,都是花岗岩、砂岩接受强烈风化的残留矿物,主要是石英,也含有少量长石和白云母。砂漠是干枯了的古河漫滩或湖泊,因此,看上去差别不大,河砂是最近沉积的流砂,广泛分布于大江小河的河漫滩,会比较干净,是建筑的上等砂,海砂由于有含盐及其他杂质较多,用于建筑较差。

海砂的主要成分是:石英颗粒,长石和岩屑颗粒较少,粒度非常细,磨圆度较好,云母片的含量少。海砂里有钠、镁、盐,因此不能用于建筑。

4.1可以通过以下方法来分辨河砂与海砂:

1、颜色: 发黑的为海砂,发黄的为河砂;

2:首先要看砂子中是否有海洋微小贝壳类等,这是海砂

3:用太阳晒,有白色的晶体(盐)是海砂

4:抓一把浸水里,水不要太多,尝水的味道,咸的是海砂,淡的是河砂。

5:先从外观,海砂颗粒大,含很多贝壳的残片。真正的河砂是很均匀、很细,而且河砂中有大小不一的鹅卵石。

6: 粘手感,抓一把砂用力握下,然后拍掉,发现粘手拍不干净的为海砂,不粘手基本能拍干净的为河砂;

7:海砂中掺杂的贝类碎壳较多,颗粒大,砂砾之间的密实度很低,所以摸在手里的感觉很粗糙,河砂颗粒小,砂砾之间的密实度高,所以摸在手里的感觉很细腻。

8:使用混凝土中氯离子浓度速测条(ECT测氯条)检测,该速测条使用便捷、操作简单、即时结果;

9:使用船讯网公布平台,在该平台上输入船名就可以适时查到船只停泊港口和行船位置,进而推测货源。

10、使用氯离子检测仪器。