浅谈淡化海砂在高性能混凝土中的应用

■阮克武 ■福州三吉混凝土有限公司，福建 福州 350100

HPC也就是高性能的混凝土简称，该种混凝土的耐久性较强，是建筑工程过程中的一个优选。HPC主要的特征就是工作、体积的稳定、强度以及抗渗透方面的性能都比较高。从八十年代以来不少发达国家纷纷投入大量资金，建立了一个研究开发HPC的专门机构。特别是美国西雅图的双联合大厦以及丹麦大贝尔的大桥都是HPC运用的例子。虽然我国在高性能混凝土的运用方面起步比较晚，但是却受到各级部门跟政府的重视，至今已经取得较好的发展。在二十世纪九十年代，我国运用高性能混凝土的例子日渐突出，例如香港的青马大桥与东方明珠的电视塔等都是充分运用高性能混凝土实施建筑的例子。当下HPC的施工还要与环境保护联合起来，尽可能在工程建筑中使用淡化海沙，实施建筑施工时可以保护环境和资源。

1 高性能混凝土中应用淡化海砂的研究现状

1．1 普通的混凝土中对对于淡化海砂的应用

有关淡化海砂的资料有限，部分地区甚至不能使用淡化海砂。但是在宁波对淡化海砂的使用却较为常见，由于宁波特有的地理位置特点，河沙开发较为艰难，相比海砂淡化的资金耗费较大，因此，淡化海砂代替河砂是必然选择。此外，宁波近几年已经相继建立许多混凝土的公司，主要就是淡化海砂的应用。虽然初期人们并不信任海砂，但随着宁波工程建筑的发展，海砂淡化逐渐被人们接纳与承认。

1．2 高性能的混凝土中对于淡化海砂的应用

就淡化海砂应用在高性能混凝土的研究，我国的宁波做了诸多尝试并应用，同时还取得相应效果。前几年，宁波的建设集团强度等级高达C60的混凝土预拌进行了相应研究，还在电信的大楼选点试用，其高度达到二十一米，胶凝的总用量是五百五公斤，弹性模量是3．98*105kg/cm2，渗透性在八到三十四毫米之间，扩展度在五百二十到五百五十毫米之间，塌落度的损失控制在十五与四十毫米之间，抗压的强度七天是54．4兆帕，二十八天则在67兆帕与83．5兆帕之间，水平的距离是二百二十九米。这个实验得到了专家的检测并且积极了一定的肯定。宁波的建工集团首要产品∮四百、∮六百的先张法，强度达到C60的建筑施工，基本上都是用淡化的海沙，而不是河砂，且，这种桩型质量也有保证，产量较高，在宁波建筑市场中所占的份额比例较大。

2 淡化海砂在高性能混凝土中的应用分析

2．1 海砂淡化的现状

因为我国政府在海砂的开采方面，并没有持支持态度，开发商在海砂的开采方面没有一个系统的过程，这类海砂用在建筑施工中会造成诸多问题。当下河砂资源面临威胁的形势下，施工方通常会使用没有经过净化的海沙代替河砂，没有净化的海沙盐含量较高，会对钢筋以及混凝土等产生腐蚀作用，如果不及时修补，就需要将原先的建筑物拆，进而导致经济大量损失。

目前为了保证工程质量，我国的建筑业已经在不断寻找淡化海砂的有效技术。利用正确、科学与合理的方式将海沙彻底净化，及时替补已经几近枯竭的河砂资源。此外海砂的净化与工程质量紧密相连，因此，有效的净化海砂是国家与社会的首要任务。只有海砂净化的技术不断完善，并将净化之后的海沙利用于工程建筑，才可以对我国的建筑业发展起到促进作用。

2．2 淡化海砂的控制目标

海砂的淡化必须根据国家出台的政策执行，其中一些政策给出了海砂的淡化控制目标，相关方面必须达到要求。具体要求从表一可以看出。同时一些地方政府也出台了相关政策法规，对海砂市场和海砂的淡化进行规范。海砂的淡化只有按照相关法律法规执行，才可以使工程质量得到保障，如果只是盲目的净化，这类海砂一般达不到建筑工程的施工要求，且建筑完工之后，还会存在诸多安全隐患。

规格 细度用途粗砂 3．1－3．7 三类砂 ＜0．06 ＜5．0 ≤8．0 三类砂适合强度低于C30建筑模数 类别 氯离子含量 含泥量 贝壳含量砂浆与混凝土中砂 2．3－3．0 二类砂 ＜0．02 ＜3．0 ≤3．0 二类砂适合强度在 C30到 C60之间的抗冻与抗渗混凝土细砂 1．6－2．2 一类砂 ＜0．01 ＜1．0 ≤1．0 一类砂适合混凝土强度超过C60的

2.3 淡化海砂工艺

从图一可以看出，海砂的淡化生产加工工艺简单与可操作性较强，其中主要的过程是滚筛与淡水的二次冲洗。

某海沙的淡化场在某年淡化的海沙有二十五万吨，一年的耗水量是五十万个立方米，一年耗电量是十三万吨。也就是耗水的指标是每吨两立方米，耗电指标则是每吨需要0．52度电，海砂淡化的价格是河砂市场价的2/3。施工的过程可以从图二看出来，通常在原始砂中取样——经过园滚筛与淡水冲洗后取样——第一个沉淀池中沉淀与淡水冲洗取样——第二沉淀池沉淀与堆场取样。

图1 淡化海砂工艺的流程图

图2 某砂场海砂淡化的过程变化曲线图

而对海沙加工过程的分析从图三中可以看出，过程的关键是第一道与第二道的工序，第一道将粗颗粒与粗贝壳筛除，淡水冲洗之后，氯离子的含量会降到百分之72．7，而含泥量会降到百分之40，贝壳的含量会降到百分之63．4。第二道之后，氯离子含量降到百分之15．5，，泥的含量降到百分之13．3，含贝壳的量的降到百分之9．8，以上的程序都结束以后，每一项指标都与二类砂的相关指标相符，且贝克与泥的含量上升到一类的标准。在第三道净化工序结束后，每一项指标继续下降，氯离子降至百分之3．6，含泥量降至百分之13．4，含贝壳量降至百分之2．4，这时候就跟一类标准符合。

2．4 淡化海砂使用时的一些问题

由于当前河沙的供应无法满足工程建筑的需求，且淡化海砂需要多道工序，为了使工程建筑顺利运用，许多施工单位都是用海砂替代河沙与淡化海砂，因为海砂盐碱性较强，在工程建筑中容易造成不利的影响，主要原因有下面两个方面:(1)管理方面。现在的建筑市场没有一个完整的体系，许多方面还存在问题，各个工程之间无法联系起来。承包工程的队伍众多且杂乱，监管部门无法统一管理，导致建筑施工的控制不能有效执行。(3)价格方面。许多承包商只追求利益，忽视了工程建筑的质量问题;当下建筑市场的竞争较为激烈，大部分企业为了盈利，故意压低工程的标价，使建筑市场没有一个合理的市场价格。

图3 海沙淡化加工的效率图

3 高性能的混凝土中应用淡化海砂的实例

近几年淡化海砂应用在混凝土中的工程建筑越来越多，可见海砂淡化是一个可以节约资源，并促进建筑业发展的有效方法。这样，人们就不用不计后果的开采河砂，导致河砂资源枯竭与环境受到破坏。

上海宝钢的马迹山港就是最好的例子，其是二十五万吨矿石中专的码头，坐落在浙江的嵊泗县，在中国是一个重点保护的工程，也是上海市的一个大工程，其中施工期限是三年，这个工程的寿命是五十年，水利工程方面的工作量是3．7个亿元。可以看出上海宝钢的马迹山港是一个投资巨大的工程，不管是施工还是资金方面都投入了诸多人力、物力与财力。尤其在工程开工时，淡化海砂应用在这种大型工程建筑中，对于施工单位来说，也是前所未有的挑战。施工方必须充分考虑海砂淡化存在的弊端以及带来的好处，并不断总结之前一些工程建筑中应用海砂淡化的经验，对其进行总结。同时施工过程还要有一个系统的规划，撰写合格的海沙淡化报告，得到政府授权之后，就可以应用淡化海砂。

而国家队海砂淡化有相关的规定标准，马迹山港的施工就必须符合国家标准以及宁波的一些使用规定，严格控制淡化海砂中各种成分含量，其中各项指标的具体规定是:氯离子的含量要小于百分之0．02，泥的含量小于等于百分之1，含贝壳量小于等于百分之2，细度的模数在2．5到3．0之间。且图四可以看出氯离子实际测得的含量是在百分之0．02到0．08之间，你含量是在百分之0．2到0．9之间，贝壳的含量则是在百分之0．4到1．3之间，细度的模数在2．7到3．0之间，以上都是一类的标准，已经达到了高性能的混凝土要求。

图4 工程淡化海砂的各项指标曲线实测图

该工程强度等级在C30时，现场执行混凝土的浇筑是47600立方米，海砂淡化在混凝土中的使用达到百分之八十左右，也就是海砂淡化使用的量为30500吨。根据当时物价来换算，淡化的海砂相比河砂的市场价每吨大概低了17．5到26．5元，淡化海砂的使用将成本降低了53．4到80．8个万元左右。现在马迹山港早已完工，而且被验收，质量检测过关，近几年的使用也发现，暂没有任何质量与安全问题。

总而言之，淡化海砂在环境保护中也是一种有力方式，海砂资源较为丰富，淡化过程也有了成熟的体系，价格较低，对今后工程建筑有至关重要的作用，还可以解决因为河砂价格大幅度上涨导致的环境被破坏、价格大幅度上涨、河砂资源枯竭等问题，也是建筑行业与经济建设、环境保护之间矛盾得以解决的有效方式。此外，高性能的混凝土中使用淡化海砂会存在工程耐久性方面的问题，这需要今后在建筑施工过程中尽量改善。且建筑施工过程用砂过急也会存在一些安全与质量隐患，必须实施综合的治理，严格进行质量监管。只有加强海砂淡化的研究，以及提高社会的认知，才可以及时对工程建筑中的相关问题进行预防，让人们在海砂淡化方面的心理障碍得以消除，社会各个方面都一起努力，进而使海砂淡化更好的运用在工程建筑中。

［1］周钢锋．矿渣超细粉在高性能混凝土中的应用［J］．交通标准化，2014，24(05):85 －88．

［2］陈建巍．人工砂在高性能混凝土中的应用［J］．福建建设科技，2013，13(02):52 －54．

［3］陈文艳．浅谈机制砂的发展及在高性能混凝土中的应用研究［J］．商品混凝土，2012，24(03):34 －36．

［4］史迪，王子潇，刘志勇．海砂资源化与海砂混凝土耐久性研究进展［J］．青岛理工大学学报，2014，23(04):26 －29．