用于混凝土的海砂净化质量的研究

陈裕佳，王伟，杨善顺，徐仁崇

（1. 厦门市建筑科学研究院集团股份有限公司，福建 厦门 361004；2. 厦门天润锦龙建材有限公司，福建 厦门 361009）

用于混凝土的海砂净化质量的研究

陈裕佳1,2，王伟1,2，杨善顺1,2，徐仁崇1,2

（1. 厦门市建筑科学研究院集团股份有限公司，福建 厦门 361004；2. 厦门天润锦龙建材有限公司，福建 厦门 361009）

本文介绍了当前我国建筑用砂的使用现状与使用海砂的安全隐患，阐述海砂中氯离子含量对混凝土的影响因素及机理，调研市场上净化海砂的生产方式及其氯离子含量，对建筑海砂的使用提出建议。

海砂；净化质量；混凝土；氯离子含量

0 前言

随着我国现代化建设不断深入，各种基础设施不断完善，传统的建筑材料也在不同时间出现了短缺，河砂资源的日益缺乏就是其中之一[1]。我国海岸线狭长，海砂资源丰富，如何合理的利用海砂成了目前非常重要的课题。

众所周知，海砂含有大量的 Cl-，未经处理的海砂如果直接用于浇筑钢筋混凝土，Cl-会与钢筋产生电化学反应，从而加速对钢筋的腐蚀，混凝土的强度也会随着降低。近年来“海砂屋”事件层出不穷，对人们的生命安全造成了严重的威胁，其主要原因就是海砂未经淡化或淡化处理不合格而直接用在建筑工程上[2]。所以，净化海砂的生产情况值得引起重视。

1 海砂对混凝土的危害

海砂是产于海洋和入海口附近的砂，海砂受海水的影响，从而有区别于河砂与机制砂，其受到海水特殊的环境影响作用下，未经淡化处理的海砂对混凝土有危害性。海砂的特征在于：一是含盐量高，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，所以海砂主要是含氯盐高[3]。有资料介绍含盐高的海砂其含盐量的达到 0.1%～1%，而一般沿海地区的大部分海砂含盐量在 0.05%～0.1% 之间，其氯离子含量超过规范要求的限值——JGJ 206－2010《海砂混凝土应用技术规范》规定水溶性氯离子最大含量为 0.03%；二是贝壳含量较高，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。

未净化的海砂对无钢筋混凝土强度的影响，主要是因为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。另外，其含泥量较大、且泥块较多也是一个重要的因素。

对预应力钢筋混凝土除了有贝壳和泥块的不利影响，还会加速钢筋的腐蚀，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，而氯离子在钢筋锈蚀过程中起着催化剂的作用[4]。

2 海砂净化方式

目前净化海砂设备市场上虽然有许多种类的洗砂设备，例如有轮斗式洗砂机、螺旋式洗砂机、挖斗式洗沙机等。但是，在实际生产净化海砂的砂厂中，绝大部分使用的是轮斗式洗砂机，这与轮斗式洗砂机变化多、可灵活配置和便携安装等特点有关。轮斗式洗砂机有单轮单斗、单轮双斗甚至单轮三斗可供选择。也可以根据要求的净化质量配置不同级数的净化级别，只需相应地增加或减少洗砂机轮组就可以。又因为这个特点，轮斗式洗砂机可根据不同地形情况灵活安装生产。在下文所讨论的海砂均出自轮斗式砂洗机净化的砂。

3 海砂净化质量情况

本次调研在福建省沿海的四个地级市中进行，在这些地方中海砂的净化质量大不相同，但基本符合经济发展水平较高的地区，净化海砂的产品质量就有较好的规律。其中厦门地区的净化海砂产品质量最高，净化海砂厂出厂的产品以五级轮斗式洗砂机的生产线生产为主，海砂净化质量很高，基本能够符合新的行业标准 JGT 494—2016《建筑及市政工程用净化海沙》中氯离子含量＜0.003% 的规定。虽然也有其他较为低级数的生产线，但产量不高。福州地区多数为三级与四级的生产线，而晋江与漳州地区则为一级和二级的生产线居多，这些地区仍然在执行国标中氯离子含量＜0.03% 的标准。表 1 所示为不同轮级的生产线生产的净化海砂质量情况。

表 1 所示数据是现今拥有不同轮级的轮斗式洗砂生产线的净化海砂的氯离子含量的平均值，从中得出，若欲使净化海砂总的氯离子含量达到 JGT 494－2016 《建筑及市政工程用净化海沙》中规定的标准，则其生产线应当至少拥有五级轮斗式洗砂轮。

表 1 不同轮级平均生产的净化海砂质量情况

图 1 五级净化生产的净化海砂氯离子含量的散点图

如图 1 所示，拥有五级轮斗式洗砂轮生产的净化海砂的质量情况，其氯离子含量存在着波动性，所取的样本氯离子含量大部分小于 0.003%，但仍有一部分超过了标准线，有一个样本的氯离子含量甚至达到了0.0074%。有鉴于此，建议结构性建筑物的混凝土所用净化海砂，应至少是五级轮斗式洗砂生产线生产的。

4 结语

建筑行业关乎民生，在当前河砂资源匮乏的大背景下，开采储量丰富的海砂资源无疑是对建设用砂匮乏的一大补充。如今，在我国沿海地区使用海砂已是普遍现象，然而未净化的海砂或者净化不充分的海砂对建筑物有着巨大的潜在危害。近些年出版的新标准中，对使用海砂的标准越来越严格，符合规范的净化海砂，其工作性能、技术指标、耐久性等与天然海砂已经相当[5]。因此，在净化海砂的生产和使用过程中，严格执行最新的规范和标准，同时监管部门应加强对海砂质量的监督，使海砂资源充分地利用起来。

[1] 何松．淡化海砂在商品混凝土中的应用[J]．福建建材，2013,151(11)∶ 45-46．

[2] 张艺莹，罗作球，袁启涛．浅谈淡化海砂应用前景[J]．商品混凝土，2014(2)∶ 73-74．

[3] 杨明奥，论海砂对混凝土质量的影响[J]．科技创新与应用，2012(8)∶ 206-207．

[4] 刘伟，谢友均，董必钦，等．海砂特性及海砂混凝土力学性能的研究[J]．硅酸盐通报，2014,33(1)∶ 15-22.

[5] 林福潘．净化海砂在混凝土中的应用[J]．广东建材，2012(8)∶ 16-18．

Study on sea-sand purification quality used in concrete

Chen Yujia1,2, Wang Wei1,2, Yang Shanshun1,2, Xu Renchong1,2
(1. Xiamen Academy of Building Research Group Co., Ltd., Fujian Xiamen 361004;2. Xiamen Tianrun Jinlong Building Materials Co., Ltd., Fujian Xiamen 361009)

This paper introduced the current situation of using sand in construction and safty problems of using sea-sand in China, described the influence factors and mechanism on the concrete content of chloride ion in sea-sand, researched on the market of sand production and purification of chlorine ion content, and then gave some suggestions of using the sea-sand in construction.

sea-sand; purification quality; concrete; chloride ion content

陈裕佳（1991—），男，厦门建筑科学研究院，混凝土研发工程师。

［通讯地址］福建省厦门市海沧区凤美四路 39 号（361009）