海砂的淡化处理工艺与砂浆性能研究

黄钢

摘 要：文章主要介绍海砂淡化方法，以及研究普通砂制作的水泥砂浆与海砂制作的水泥砂浆之间强度、稠度和分层度之间的性能差异，以研究淡化海砂取代河沙用于工程建筑的可行性分析。

关键词：淡水冲洗法；淡化海砂；水泥砂浆；抗压强度

随着我国建设的飞快发展，建筑用砂资源短缺矛盾日益突出，而储量丰富的淡化海砂能否在高性能混凝土中应用，是工程界和学术界十分关心的问题。海砂取代或部分取代河砂，可以缓解河砂缺乏现象，但当用于房屋建筑、基础设施建设等，却不可随便用。因为海砂中的氯盐对钢筋混凝土有破坏作用，能够腐蚀混凝土中的钢筋。混凝土中氯离子含量有一个“临界值”，超过此值钢筋就会腐蚀。腐蚀可导致混凝土结构力学性能降低、破坏或垮塌。Cl-是钢铁最强烈的活化剂之一，它不仅能破坏钝化膜而引起腐蚀，而且能增大溶液导电性，增大电位差而加速腐蚀过程。如果海砂处理得当，就可解决砂资源短缺的问题。

海砂较各种江砂相比有其独特的优点：

（1）含泥量低。

（2）细度模数均匀，颗粒坚硬，级配良好。

（3）价格便宜。但其缺点是氯盐含量和贝壳含量较江砂高。

1 海砂淡化方法

目前国内外采取的利用含盐量“超标”海砂的技术措施主要有以下几种：

（1）海滩堆积法。

（2）淡水冲洗法。

（3）使用钢筋阻锈剂。

本次试验采用的是淡水冲洗法，其工艺流程图如下：

由以上数据可见，海砂通过淡化后，氯盐含量、含泥量明显减少。由于淡化前先要对原砂中的大颗粒杂物进行筛滤，贝壳含量相对减少。淡水冲洗法可以有效地降低氯盐含量及贝壳含量，使其指标达到GB/T 14684-2001《建筑用砂》的标准要求。

2 淡化海砂及普通海砂制作的水泥砂浆之间的性能差异

为了研究普通砂水泥砂浆、未淡化海砂水泥砂浆以及淡化海砂水泥砂浆间的性能差异，我们通过砂浆抗压强度、稠度和分层度来研究他们之间的差异。设计M10的水泥砂浆，水泥采用莲花P·C 32.5R，砂取细度模数相当的普通河砂及海砂，细度模数为2.30，水采用饮用水。配合比采用W：C：S=330：310：1400（kg/m3）。对比如下：

（1）普通砂配制水：稠度（mm）：66；分层度（mm）：18；抗压强度（Mpa）7d：9.1；28d：12.0

（2）未淡化海砂配制：稠度（mm）：78；分层度（mm）：26；抗压强度（Mpa）7d：9.6；28d：12.8

（3）淡化后海砂配制：稠度（mm）：74；分层度（mm）：24；抗压强度（Mpa）7d：9.9；28d：13.2

由以上数据可以得出，淡化处理后的海砂配制的水泥砂浆强度最高，普通砂配制的水泥砂浆强度最低。普通砂的稠度及分层度最低，淡化后海砂较未淡化后海砂的稠度及分层度要低一些。事实上水泥拌合水中掺入适量氯盐（掺量在水泥质量的0.5%～2%）有助于提高早期强度，实际工程中也会使用CaCl2作为早强剂。由于水泥的主要成分C3A水化后生成了C-S-H凝胶和Ca（OH）2过饱和溶液，而Ca（OH）2过饱和溶液在水泥颗粒的反应表面淤积，从而阻滞了C3A的继续水化。CaCl2作为早强剂的主要机理，就是Ca（OH）2晶粒在CaCl2溶液中的溶解，溶解后在溶液中的扩散以及从溶液中析出都比清水中明显加快。这一作用增加了水泥颗粒与水反应的接触面，加快了早期的水化反应，因而增强了强度。而贝壳类主要成分为CaCO3，贝壳类虽然为惰性材料，一般不会与水泥发生化学反应，但这些轻物质往往呈薄片状，表面光滑，本身强度很低，且较易沿节理错裂，因而与水泥浆的粘结能力很差。一般来说，当贝壳类等轻物质含量较多时，会明显使混凝土的和易性变差，使混凝土的抗拉、抗压、抗折强度及抗冻性、抗磨性、抗渗性等耐火性能均有所降低。使得稠度和分层度较之普通海砂要相对大一些。

3 结语

淡化海砂生产和应用技术日益成熟，未来淡化海砂可以取代河砂用于工程建设中，也可以有效缓解建筑用砂资源日益匮乏的局面。文章仅从稠度、分层度及抗压强度来分析，对水泥砂浆的整体性能研究不足。今后，尤其是与混凝土的耐久性问题，是应该加强的研究方向。

参考文献

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