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    海砂混凝土应用技术的若干要点

    目前我国每年消耗30亿t以上的建筑用砂。许多地方已经出现河(江)砂资源匮乏的现象;同时,为防止对自然景观和生态环境的严重破坏,各地已逐渐限制开采河(江)砂。在我国东部沿海地区,人口稠密,经济发达,工程建设量大,当河(江)砂资源出现供给不足,又没有其他砂源替代的情况下,开始利用当地的海砂资源成为经济发展的客观需要和历史发展的必然。国外一些发达国家以及我国台湾地区早在30实际中期就逐步开采海砂用于工程建设,至今仍在进行。尤其是海砂、陆砂资源短缺的日本,在20世纪80到90年代,海砂的利用量占建筑用砂的比例高达30%左右。实践证明,科学、合理地利用海砂,可以发挥技术、经济等多重效益。我国东、南两向与海洋相连,拥有18000km海岸线,海砂资源丰富,据初步估算,各类砂体面积达34.2万Km2,浅海海砂储量约1.6万亿t。海砂含泥量低、粒形好、细度均匀,适合配置混凝土。然而,海砂含有较高的氯盐、贝壳、轻物质等有害物质。未经净化处理的海砂容易造成混凝土中钢筋过早锈蚀,给建筑工程埋下严重质量隐患。国内外在不同历史时期内,因滥用或误用海砂出现了一批“海砂屋”,造成了重大经济损失和恶劣的社会影响。据调查,我国一些沿海地区如宁波、深圳、舟山、台州等在20世纪90年代以来出现了程度不同的“海砂屋”建筑,教训也是极为惨痛。

    为系统研究海砂及海砂混凝土的特性,从根本上解决海砂在建设工程中应用存在的问题,中国建筑科学研究院主持了“十一五”国家科技支撑计划课题“海砂在建设工程应用的关键技术及产品开发”的研究。研究工作以我国黄海、东海、南海三大海域的海砂为对象,系统开展了海砂作为建筑用砂的特性、海砂净化处理技术和工艺以及海砂混凝土的拌合物性能、力学性能以及耐久性能等,掌握了海砂混凝土性能的基本规律。目前最大量使用的海砂净化处理方法是淡水冲洗法;玖鞒涛鹤ザ反釉松炒凶ト『I,放入大型敞口容器,经传送带进入净化生产线。我国海砂净化处理技术及其设备工艺目前总体上处于一个自发、无序、随意的状态。净化生产线的设备、工艺流程、运行管理制度、控制参数(如淡水水质、用水量、淘洗时间等)五花八门,其直接后果就是造成净化后的海砂含盐量不稳定,不同生产线处理的海砂含盐量差异大,即使同一条生产线不同批次的净化砂含盐量也相差较大;在这种条件下,为了满足对氯离子含量的控制要求,一般会根据经验加大用水量,而且现有的工艺大部分不能使用循环水技术,造成淡水的巨大浪费。国外的海洋骨料净化生产线自动化、规范化程度较高。针对这种情况,中国建筑科学研究院在完成“十一五”课题过程中,通过系统研究、基于节水、节能、有效的原则,采用循环水技术和科学确定水砂比例以及相关工艺措施,成功改进了海砂净化处理工艺技术,能够节约淡水资源30%以上,且保证净化海砂的含盐量稳定。

    海砂不得用于预应力混凝土。虽然国外有关标准未明确规定海砂不得用于预应力混凝土,但对预应力混凝土的氯离子总量限制最为严格。从研究结果与工程应用经验来看,由于氯离子是导致钢筋锈蚀的最直接因素,因而也是影响海砂在工程中应用的最关键因素。上述提到的对海砂应用的种种从严的限制性规定,从技术层面而言,最重要的原因是对海砂中氯离子可能对钢筋混凝土结构留下隐患的担忧。也可以说,海砂混凝土应用的安全问题取决于是否控制好海砂及海砂混凝土的氯离子含量。对于海砂而言,这个含量的限制相对宽松,除了需要考虑到海砂的氯离子在混凝土中存在的一个长期缓慢释放的过程,而目前的测试方法仅是针对短期溶出氯离子的测定,同时还需要考虑海砂大多用于沿海地区,混凝土结构受到来自海洋氯离子的侵入风险高,以及沿海地区干湿循环现象普遍等不利因素。除了对原材料的控制,规范对混凝土拌合物总的水溶性氯离子含量也提出明确限值。而且,在进行配合比设计时,要求“当海砂批次发生变化时,应重新测试拌合物的水溶性氯离子含量”。

    海砂混凝土用于建设工程,最令人担忧的问题就是耐久性问题。除了从严控制海砂及海砂混凝土的氯离子含量外,还需要对海砂混凝土的碳化程度、抗硫酸盐等级、抗渗等级、抗氯离子渗透性能、抗冻等级、碱-骨料反应等技术指标提出了基本要求。在混凝土结构耐久性设计不足时,可以在一定程度上保证海砂混凝土在服役过程中的耐久性。

    海砂混凝土在遵循普通混凝土基本规律的框架下,也有一些特殊的情况,因而需要提出相应的技术要求;谀途眯缘目悸,研究海砂混凝土存在的不利因素,本着从严控制的原则,制定了规范。在本规范的技术框架内,完全可以生产出质量合格、耐久性良好的混凝土,满足工程建设的需要,创造出巨大的经济效益和社会效益。

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