姜舜

（南京市南部新城開發(fā)建設(shè)集團有限公司，江蘇 南京210022）

0 引言

隨著鄉(xiāng)村振興步伐的加快，農(nóng)民集中居住區(qū)和村鎮(zhèn)建設(shè)如火如荼。由于天然優(yōu)質(zhì)砂資源日益枯竭，加之近年環(huán)保督查力度加大，嚴(yán)禁江砂開采，建筑用砂問題已成為制約工程建設(shè)發(fā)展的瓶頸。原海砂價格低廉，約為淡化海砂的50%、河砂的30%，沿海地區(qū)有些不良商人、以原海砂代替河砂，尤其是廣大農(nóng)村地區(qū)，建設(shè)中普遍采用海砂。近期筆者對江蘇省蘇南某縣（區(qū)）農(nóng)村建設(shè)用砂進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)淡化未達標(biāo)海砂用于農(nóng)村建筑工程的比例高達80%，給工程質(zhì)量帶來巨大安全隱患。對農(nóng)村地區(qū)建設(shè)工程加強監(jiān)管刻不容緩。

1 混凝土中應(yīng)用海砂對工程危害分析

海砂是指出自海洋的灘砂和海底砂。目前可用海砂混凝土，是指經(jīng)過淡化處理海砂作為細骨料的混凝土。國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（JBJ206—2010）（以下簡稱《海砂規(guī)范》）對海砂應(yīng)用有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 海砂對混凝土強度影響

海砂中云母、輕物質(zhì)、有機物、硫化物及硫酸鹽、氯化物、貝殼等物質(zhì)含量對混凝土質(zhì)量有著直接影響。

（1）硫化物及硫酸鹽對混凝土強度的影響

海砂中硫化物主要為硫酸鈉，硫酸鈉是工程中常用的混凝土早強劑。適量的硫酸鈉與水泥充分拌和后，進行混凝土預(yù)拌，其可以加速水泥熟料中C3S水化，產(chǎn)生一定量的鈣礬石，可對水泥石早期毛細孔進行細化，提高混凝土早期強度。硫酸鈉做為混凝土外加劑，摻量為0.5%～1.0%時，混凝土的 3 d、7 d強度有顯著提高，28 d齡期強度與不摻硫酸鈉的混凝土差異不大；摻量為1.5%時，混凝土早期、后期強度與不摻硫酸鈉的混凝土差異不大；摻量為2.5%時，混凝土強度與不摻硫酸鈉的混凝土相比下降明顯；60 d齡期混凝土強度摻硫酸鈉與不摻硫酸鈉的對比均有不同程度的下降[1]。海砂中硫酸鈉是吸附在海砂表面，與做為混凝土外加劑硫酸鈉的工作物態(tài)不完全相同，海砂表面的硫酸鈉分布不均，導(dǎo)致混凝土中的膠凝材料漿體結(jié)構(gòu)不均勻，局部鈣礬石產(chǎn)生的結(jié)晶壓力可能會超過混凝土的抗拉強度，混凝土產(chǎn)生細裂縫，往往會影響混凝土后期強度，所以《海砂規(guī)范》，對硫化物及硫酸鹽含量有嚴(yán)格的應(yīng)用控制標(biāo)準(zhǔn)，不超過1.0%。

（2）氯化物對混凝土強度的影響

海砂中氯化物主要為 NaCl、MgCl2、CaCl2、KCl。

NaCl可以大幅度降低水的冰點，起抗凍作用，由于在工程中對鋼筋具有腐蝕性，所以嚴(yán)禁在鋼筋混凝土中應(yīng)用。水泥熟料中C3A和C2S水化生成Ca（OH）2，NaCl與 Ca（OH）2反應(yīng)生成 CaCl2及云母復(fù)合物，使混凝土初凝時間和終凝時間均有所減小，同時其產(chǎn)物云母復(fù)合物存在，使水泥漿體的流動性增加，水化程度增加，適量NaCl早強作用明顯，超量NaCl產(chǎn)生大量云母復(fù)合物，同時可能引發(fā)堿－骨料反應(yīng)，后期強度比早期強度下降。

水泥水化生成 Ca（OH）2，MgCl2與 Ca（OH）2反應(yīng)生成CaCl2和水鎂石，隨著MgCl2的增加，凈漿初凝時間和終凝時間均有所增加，28 d抗拉強度和抗壓強度有所減小。適量MgCl2參與水化反應(yīng)，結(jié)晶的水鎂石使混凝土孔隙率變小，對混凝土的早期強度增長有利，超量MgCl2產(chǎn)生大量水鎂石不利于混凝土強度。

水泥的水化反應(yīng)速度與水泥熟料中的礦物組成密切相關(guān)，水泥中各礦物成分水化速度的順序為：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S,C3S 早期活性大，C2S 后期增加強度，C3A、C4AF早期強度增長非常快，但與前二者相比強度不高，不同水泥，礦物組成不同，具有不同強度發(fā)展規(guī)律，CaCl2干擾各礦物水化速度，破壞了人們對混凝土強度發(fā)展規(guī)律的認(rèn)識。

KCl不與水泥熟料中的礦物反應(yīng)，但可以增加混凝土的初凝時間和終凝時間，超量KCl可生成白云母，可適當(dāng)提高混凝土早期的抗拉強度和抗壓強度。

所以《海砂規(guī)范》中，對氯化物含量有嚴(yán)格控制標(biāo)準(zhǔn)，氯離子含量不超過0.03%。

（3）海砂中其他物質(zhì)對混凝土強度的影響

海砂中其他物質(zhì)還有云母、輕物質(zhì)、有機物及貝殼，由于云母、輕物質(zhì)、有機物本身不具有強度，超量必然對混凝土強度有影響，故《海砂規(guī)范》中規(guī)定，云母、輕物質(zhì)、有機物（含泥量）在海砂中的含量不超過1%。貝殼化學(xué)特性較為穩(wěn)定，不會與水泥熟料中的礦物水化反應(yīng)，貝殼本身具有一定強度，《海砂規(guī)范》中規(guī)定，海砂中的貝殼尺寸不應(yīng)超過4.75 mm。C40混凝土中，海砂中貝殼含量不超過3%，C25混凝土中，海砂中貝殼含量不超過8%。當(dāng)海砂中的貝殼含量超過8%時，混凝土的強度下降明顯，塌落度降低，混凝土產(chǎn)生泌水現(xiàn)象。

1.4 方法 對照組患者于月經(jīng)周期第5天起口服克羅米酚(生產(chǎn)單位：歐洲塞浦路斯麥道甘美大藥廠；注冊證號：H20091079)50 mg/次，每日1次；觀察組患者在對照組基礎(chǔ)上結(jié)合定坤丹(生產(chǎn)單位：山西廣譽遠國藥有限公司；批準(zhǔn)文號：國藥準(zhǔn)字Z14020656)1丸/次，每日2次。兩組療程均為3個月經(jīng)周期。

分析看出，海砂中其他物質(zhì)含量的高低對混凝土質(zhì)量及強度有著直接影響。由于海砂取自不同的海域，海砂中其他物質(zhì)含量不盡相同，所以對海砂中各種其他物質(zhì)含量要有嚴(yán)格控制。

1.2 海砂對鋼筋混凝土耐久性的影響

修建于1958年的艾尼爾島上的電廠，是國外最早將海砂混凝土應(yīng)用到建筑工程的實例，1958年對電廠進行了擴建，建設(shè)了電廠通訊大樓，仍采用海砂混凝土，目前電廠、通訊大樓損壞嚴(yán)重，已經(jīng)沒有任何修復(fù)價值。其破壞特征為海砂中氯鹽導(dǎo)致鋼筋混凝土中鋼筋腐蝕膨脹，混凝土產(chǎn)生裂縫、剝落，對鋼筋混凝土耐久性產(chǎn)生直接影響。

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 《建設(shè)用砂》（GB/T14684—2011）（以下簡稱《國標(biāo)》），將砂按技術(shù)要求分為：Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類?！秶鴺?biāo)》中6.3條對海砂中有害物質(zhì)云母、輕物質(zhì)、有機物、硫化物及硫酸鹽、氯化物、貝殼進行了限量，其中規(guī)定Ⅰ類用砂氯化物（與氯離子質(zhì)量計，下同）不大于0.01%,Ⅱ類用砂氯化物不大于0.02%,Ⅲ類用砂氯化物不大于0.06%?！秶鴺?biāo)》7.11條規(guī)定，用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗測定海砂中氯化物含量。但有關(guān)部門通過該方法測定海砂中氯化物含量后，對該海砂進行氯化物含量二次測定，發(fā)現(xiàn)經(jīng)硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液處理完成后的海砂仍有50%氯化物含量，故通過硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液處理完成后的海砂，并不是海砂中氯化物最終含量，海砂中氯化物含量被低估[2]。

由于水泥水化作用形成大量Ca（OH）2，使混凝土孔隙中的水分具有高堿性 （pH=12～14）的電解質(zhì)?；炷林械匿摻?，在堿性電解質(zhì)中鋼筋表面將形成一層薄致密的鈍化膜，即Fe2O3的保護膜，盡管空氣中的氧氣和水可以通過混凝土孔隙滲入鋼筋表面，但鈍化膜可以有效抑制鋼筋的腐蝕。當(dāng)鋼筋表面鈍化膜遭到破壞時，鋼筋開始腐蝕。

海砂中氯化物存在于混凝土中，鋼筋氧化膜表面被氯化物吸附，使Fe2O3中氧離子被氯離子所替代，生成FeCl3，鈍化膜遭到一定破壞。在水和氧氣的作用下，脫鈍的鋼筋表面變?yōu)殡娀g的陽極，外圍混凝土成為陰極。當(dāng)存在一定的電位差時，在陽極Fe2+被釋放出來進入電解溶液，而多余的當(dāng)量電子e－沿著鋼筋流向陰極，與氧及水生成OH－，即所謂的陰極過程。陰離子OH－向陽極流動與向陰極流動的 Fe2+相遇，化合成 Fe（OH）2，這種氫氧化物再被氧化則變成Fe（OH）3。鋼筋腐蝕的速度取決于混凝土中陰極區(qū)氧的可用度。可用氧多，陰極區(qū)向鋼筋表面的擴散就大，鋼筋腐蝕的速度就快，水中帶有氧氣，加速與鋼筋表面接觸，起催化劑作用。

利用海砂拌制混凝土，會產(chǎn)生平行于主筋的縱向裂縫，即沿鋼筋發(fā)生縱向劈裂裂縫，鋼筋保護層混凝土脹裂破碎，尤其會造成板中大面積保護層混凝土剝落，鋼筋隱約外露，從而加速鋼筋的銹蝕，最終保護層剝落，鋼筋裸露，結(jié)構(gòu)耐久性受到嚴(yán)重影響。

從以上分析可知，氯化物對鋼筋混凝土耐久性有直接影響，海砂中氯化物含量較高，目前對海砂中氯化物含量測定不盡完善，利用海砂拌制混凝土須慎之又慎。

2 加強海砂利用的對策

2.1 提高認(rèn)識，加強宣傳

2.2 堵疏結(jié)合，加強監(jiān)管

2018年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等8部門就聯(lián)合發(fā)出《關(guān)于開展治理違規(guī)海砂專項行動的通知》，目前新農(nóng)村建設(shè)正在興起，尤其要加強對預(yù)拌混凝土、砂漿、預(yù)制構(gòu)配件企業(yè)的監(jiān)管，對建筑用砂產(chǎn)地、來源、用量臺賬、技術(shù)措施、檢測能力、質(zhì)量管控力度以及對砂的貯存保管等情況進行嚴(yán)格督查，嚴(yán)格落實先檢后用制度。完善實驗室硬件設(shè)施和檢測技術(shù)人員的管理，配備快速檢驗建筑用砂和混凝土氯離子含量的儀器，提高檢測頻率，明確責(zé)任人，保證出廠混凝土、砂漿、構(gòu)配件的質(zhì)量。加強屬地政府對海砂使用監(jiān)管的意識，強化政府質(zhì)量監(jiān)管向村鎮(zhèn)延伸，加大對施工現(xiàn)場砂材質(zhì)量的監(jiān)督抽查抽測頻次，嚴(yán)禁違規(guī)海砂用于工程。對建筑市場的所有建筑用砂和預(yù)拌混凝土廠家用砂均必須提供氯離子檢測合格證明，杜絕違規(guī)海砂和淡化技術(shù)不達標(biāo)海砂流入建筑市場。

2.3 政策扶持，淡化海砂

海砂淡化的處理方法有自然堆場擱置法、淡水沖洗法、機械法、添加阻銹劑法等，但無論采用哪種方法，均是使海砂中的氯離子含量降低到規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)濃度以下，以便于后續(xù)建筑用砂的使用。由于淡水沖洗法簡便易行且沒有技術(shù)難度，故目前被大量采用，但此方法對淡水資源的消耗量很大，對節(jié)水不利。我國光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟，可將太陽能采集發(fā)電與海水淡化脫鹽兩個系統(tǒng)相結(jié)合，使能源高效利用，降低海水淡化成本。我國自2008年1月1日起，已對實施海水淡化企業(yè)免征所得稅。后續(xù)各地應(yīng)出臺相關(guān)政策，合理布局并扶持使用海水淡化水進行海砂淡化的龍頭示范企業(yè)，促進海砂淡化產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

2.4 加強技術(shù)研究，嚴(yán)格質(zhì)量管控

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 《建設(shè)用砂》（GB/T14684—2011），測定氯化物含量方法有嚴(yán)重缺限，要鼓勵相關(guān)科研機構(gòu)和大專院校開展理論和實際研究,對氯化物含量對鋼筋混凝土的影響進行定量研究分析，提出不影響結(jié)構(gòu)耐久性的合適氯化物含量標(biāo)準(zhǔn)，不斷完善現(xiàn)行規(guī)范。同時用簡便適用的方法，對海砂淡化廠家進行技術(shù)指導(dǎo)，制定生產(chǎn)規(guī)程。海砂淡化企業(yè)要強化企業(yè)質(zhì)量意識，實施嚴(yán)格的質(zhì)量管控措施和出廠必檢制度，建立責(zé)任追究和查處機制，確保出廠海砂的質(zhì)量符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié)語

當(dāng)今新基建、新項目的實施，是擴內(nèi)需、穩(wěn)投資的重要舉措，是推動我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐。近期一批重大水利、交通、地鐵、鄉(xiāng)村振興項目陸續(xù)開工，更要重視和管控好海砂的使用，消除隱患，確?！肮こ藤|(zhì)量百年大計”方針的真正落實。