前言
随着经济的飞速发展,作为混凝土细骨料的砂子用量特别巨大,在沿海某些地区相继出现河砂短缺、滥用海砂的现象。但是,海砂作为建筑用砂是把“双刃剑”,一方面可以缓解河砂短缺局面、避免过度开采河砂带来的生态环境问题,另一方面由于海砂中所含的氯离子会腐蚀钢筋,滥用海砂有可能引发“海砂屋”等严重工程事故。
其实海砂经过处理后,如果氯离子含量等技术指标达到标准要求,完全可以替代河砂生产结构混凝土,且混凝土的各项技术性能均良好,但前提是海砂需要进行有效的净化处理。
海砂净化处理的技术是采用淡水冲洗。虽然目前我国的海砂净化技术和设备能够基本满足生产出符合规范要求的净化海砂,但存在以下问题:
(1)设备简易,生产粗放,不规范,目前也无规范可以遵循;
(2)普遍存在耗水量大、能耗高、占地广的问题;
(3)工艺流程设计和用水量缺乏系统试验的、科学的依据,大多依靠经验,随意性很大,因而,净化处理出来的海砂质量不稳定,特别是含盐量波动较大。
因此,节水、节能、高效、稳定的净化处理技术系统是确保净化海砂质量的关键。
《海砂混凝土应用技术规范》的几个技术要点
1、海砂及海砂混凝土的定义
《海砂混凝土应用技术规范》中将“海砂”定义为:出产于海洋和入海口附近的砂,包括滩砂、海底砂和入海口附近的砂。本规范将“入海口附近的砂”纳入海砂范畴,从而解决了一直以来对江河入海口附近的所谓“咸水砂”是否属于海砂的争论。入海口是河流与海洋的汇合处,淡水和海水的界线不易分明,且随着季节发生变化,本着从严控制的原则,故将入海口附近的砂纳入海砂范畴。
规范中将“海砂混凝土”定义为:细骨料全部或部分采用海砂的混凝土。这样一来,凡是掺有海砂的混凝土,无论掺加比例多少,都视为海砂混凝土,这也体现了从严控制的思想。
2、净化处理
《海砂混凝土应用技术规范》规定“用于配制混凝土的海砂应作净化处理”,并将此作为强制性条文。“净化处理”作为本规范的特有术语,定义为:采用专用设备对海砂进行淡水淘洗并使之符合本规范要求的生产过程。因此,海砂的净化处理需要采用专用设备进行淡水淘洗,并去除泥、泥块、粗大的砾石和贝壳等杂质。这主要考虑到采用简易的人工清洗,含盐量和杂质不易去除干净,且均匀性差,质量难以控制。海砂用于配制混凝土,应特别考虑影响建设工程安全性和耐久性的因素,确保工程质量,确保海砂应用的安全性。鉴于我国目前质量管理的现实状况,本规范对此进行了严格规定。该强制性条文一是是为了杜绝将海砂原砂直接用于生产混凝土,二是为了杜绝采用自然淡化、简单的人工淘洗等无法保证净化质量的方式来敷衍了事的行为。
《海砂混凝土应用技术规范》规定“海砂不得用于预应力混凝土”。
3、氯离子含量问题
《海砂混凝土应用技术规范》提高了对海砂中氯离子含量的要求,规定海砂的离子含量不得大于0.03%。同时对其他原材料(水泥、拌和用水等)的氯离子含量也提出了较高要求,以达到从严控制的目的。
JGJ52-《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中对砂的氯离子含量作为强制性条文规定:钢筋混凝土用砂,氯离子含量不得大于0.06%(以干砂质量百分率计);预应力钢筋混凝土用砂,氯离子含量不得大于0.02%。
日本标准JISA:《预拌混凝土》对砂的氯离子含量的要求是:氯盐(按NaCl计算)含量不超过0.04%(相当于0.%的Cl-含量),同时又规定:如砂的氯盐含量超过0.04%,则应获得用户许可,但不得超过0.1%(相当于0.06%的Cl-含量);如果用于先张预应力混凝土的砂,氯盐含量不应超过0.02%(相当于0.%的Cl-含量),即使得到用户许可,也不应超过0.03%(相当于0.%的Cl-含量)。我国台湾地区的标准CNS《混凝土粒料》沿用了日本最严格的规定:预应力钢筋混凝土用砂,水溶性氯离子含量不得大于0.%;所有其他混凝土用砂,水溶性氯离子含量不得大于0.%。
借鉴日本和我国台湾地区的标准,并同时考虑到我国大陆地区的实际情况,将钢筋混凝土用海砂的氯离子含量限值规定为0.03%,低于JGJ52-规定的0.06%。
值得注意的是,《海砂混凝土应用技术规范》规定了配合比设计和生产过程中应检测海砂混凝土拌合物的水溶性氯离子含量。由于氯离子检测方法的不完善,中国建筑科学研究院组织编制了JGJ/T-《混凝土中氯离子含量检测技术规程》。
4、其他技术指标
规范从严控制海砂中的坚固性、含泥量、泥块含量、云母含量等技术指标,这些指标都是取GB/T《建筑用砂》和JGJ52-《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中偏于安全、甚至最严格的限值(见表1)。同时,本规范还对海砂的碱活性和放射性进行了规定。
结束语
储量丰富的海砂是沿海地区重要的建筑用砂来源。生产混凝土用于建设工程中是海砂使用的主要途径。中外不同历史时期的经验和教训表明:使用海砂是经济社会发展的必然,用得好,可以创造巨大经济、社会和环境效益;相反,如果盲目、不科学地使用海砂将会造成灾难性后果。因此,如何科学、规范、合理地使用淡化海砂就显得尤为重要了。
首先,生产企业要认真学习和严格执行相关标准和规范;其次,要确保混凝土氯离子不超标,控制砂氯离子是关键,必须采用更有效的快速氯离子检测方法并完善监控措施,坚决杜绝氯离子超标砂源流入混凝土生产企业;淡化海砂宜与人工砂或天然砂混合使用(可以降低氯离子总含量);优化混凝土配合比,适当掺用粉煤灰(不宜低于II级)及矿粉(不低于S95级),并采用聚羧酸系高效外加剂,以提高混凝土的密实性和耐久性;严格、及时地对新拌混凝土氯离子进行检验。严格执行上述注意事项,淡化海砂是完全可代替河砂作为混凝土细集料,不仅缓解了沿海城市日益紧张的混凝土用砂供需矛盾,保证混凝土质量和耐久性同时,还可避免河砂资源过度开采,保护环境,做到可持续发展。