海砂对混凝土质量的影响及简单鉴别海砂与河砂的方法

[日期： 2018-01-16 ]

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1 使用未淡化海砂的危害性

1.1海砂的特点

海砂是产于海洋（包括滩砂、海底砂）和入海口附近的砂。海砂受海水的影响，未经淡化处理的海砂有以下 2 个特点:

1.1.1 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（氯盐折算为 Cl-，硫酸盐折算为 SO42-），所以海砂主要是含氯盐高。有资料介绍含盐高的海砂其含盐量的达到 0.1%～1% （淡砂质量百分比，折算为 Cl-大约是 0.06%～0.6%），远超过规范要求的限值—JGJ206-2010 《海砂混凝土应用技术规范》（后面一律简称《技术规范》）规定水溶性氯离子最大含量为 0.03%。

1.1.2 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。

1.2“海砂屋”的危害根源

“海砂屋”是指使用未经淡化处理的海砂配制的混凝土建房，经过一定时间（一般几年时间）后混凝土内部的钢筋受到严重锈蚀，结构受到破坏，房屋的负荷能力大幅下降，遇到严重的地质灾害，如地震等极容易垮塌，甚至有的建筑不经天灾也会自行坍塌，可见“海砂屋”的危害是极其严重的，不能等闲视之。下面讨论危害根源。

1.2.1 氯离子的危害性。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。氯离子在钢筋锈蚀过程中起着催化剂的作用，其电化学反应过程如下：

上述过程通过局部酸化（例如碳化等作用）引起，PH值降至某种程度达到氯离子临界浓度后钢筋表面钝化膜被破坏；这样在没有破坏的钝化膜和附近已破坏钝化膜之间产生电位差--形成锈蚀原电池；氯离子在该过程中循环往复参与其中，终至锈蚀现象越来越严重，致使混凝土也开裂劣化。氯离子既参与上述反应，形成中间产物，也在电化学反应溶液中起着润滑剂的作用，它减少了电化学溶液的电阻，降低了 PH值，加速了锈蚀反应的进程。

1.2.2 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。

2 合理使用海砂的混凝土性能

2.1 海砂混凝土的性能

2.1.1海砂混凝土工作性

由表 1 看到海砂混凝土和河砂混凝土工作性都比较好。试验组 1# 海砂混凝土的坍落度比同级别的河砂混凝土稍大，扩展度和倒筒时间则比较接近；试验组 2# 海砂混凝土的坍落度与扩展度较河砂混凝土稍差，但坍落度仍比较好。由此说明海砂混凝土工作性能接近河砂混凝土，2# 组结果海砂虽比河砂稍差，但工作性仍满足要求。

2.1.2 海砂混凝土强度

从表 2 可以看出 3 种砂配制的混凝土中淡化海砂最优，黄砂次之，未淡化海砂最差。这是由于未淡化海砂含有较多贝壳类物质，而贝壳强度较差，其与水泥浆的粘结力差，所以强度较黄砂和淡化海砂差；淡化海砂经处理含泥量、贝壳含量较低，有利于强度的发挥。所以，海砂经过淡化处理完全可以取代黄砂配制优质混凝土。

2.1.3 海砂混凝土耐久性能

其实使用未经淡化处理的海砂，一般常规技术指标也是可以满足要求的，关键是耐久性能不符合要求。表 3 是淡化海砂、未淡化海砂与黄砂配制混凝土的电通量试验结果。

从表 3 可以看出：⑴随着时间的延长，电通量是逐渐下降的，养护初期电通量更高；⑵黄砂电通量最低，其次是淡化海砂，未淡化海砂最差，未淡化海砂的电通量超过黄砂三分之一，这样的结果与前 面的分析是一致的。

此外，其他相关试验研究表明未淡化海砂混凝土初始氯离子含量高，从而使混凝土过早暴露于高 d-1 浓度环境中，增加了钢筋腐蚀的机率。 这进一步说明使用未淡化海砂是非常不合适的。

从碳化角度比较河砂混凝土、淡化海砂混凝土和未淡化 海砂混凝土的耐久性，试验研究说明未淡化海砂混凝土、淡化海砂 混凝土的碳化发展规律与河砂混凝土一致，碳化深度随时间延长而增加。

2.1.4 改善海砂混凝土的综合性能

使用淡化海砂是限制氯离子含量的重要措施，然而这并不足够，研究表明淡化后的海砂仍存在少量氯离子和贝壳，其配制的混凝土电通量仍高于河砂。解决办法主要有两点：

（1）掺加矿物掺合料如粉煤灰、矿渣、硅灰等，可以显著改善混凝土的结构，增加致密性，减少混凝土中钢筋锈蚀机会。

（2）使用钢筋阻锈剂，增加混凝土的缓蚀效果。一般应该两种方法协同使用，效果更好。

3 结论

通过分析未淡化海砂的危害性和使用淡化海砂的混凝土性能说明：

未淡化海砂对混凝土质量的影响是负面的，尤其是对耐久性能的影响很大，它直接危及建筑物的安全，因而禁止使用未淡化海砂的做法是正确的。

淡化处理良好的海砂则可以用于配制混凝土，其对混凝土质量一般无不良影响；采用淡化处理的海砂解决了天然河砂资源不足的问题，是应当鼓励的，但要严格控制淡化海砂的生产和应用环节，以确保海砂质量符合要求。

为了使海砂混凝土的质量更有保障，配制混凝土应该使用矿物掺合料和钢筋阻锈剂。

4 如何鉴别河砂和海砂

砂子从来源上砂可分为海砂、河砂和山砂。 海砂虽然洁净，但国家严禁使用未经淡化处理的海砂作为建筑材料。因为海砂盐分高，极易使建筑工程出现氯离子腐蚀钢筋情况，造成安全隐患。要分辨是否是海砂，主要是看砂里面是否含有海洋细小贝壳。山砂由于表面粗糙，所以水泥附着效果好，但山砂成分复杂，多数含有泥土和其他有机杂质。

海砂，河砂的成因都是基本相同的，都是花岗岩、砂岩接受强烈风化的残留矿物，主要是石英，也含有少量长石和白云母。砂漠是干枯了的古河漫滩或湖泊，因此，看上去差别不大，河砂是最近沉积的流砂，广泛分布于大江小河的河漫滩，会比较干净，是建筑的上等砂，海砂由于有含盐及其他杂质较多，用于建筑较差。

海砂的主要成分是：石英颗粒，长石和岩屑颗粒较少，粒度非常细，磨圆度较好，云母片的含量少。海砂里有钠、镁、盐，因此不能用于建筑。

4.1可以通过以下方法来分辨河砂与海砂：

1、颜色: 发黑的为海砂，发黄的为河砂；

2：首先要看砂子中是否有海洋微小贝壳类等,这是海砂

3：用太阳晒，有白色的晶体（盐）是海砂

4：抓一把浸水里,水不要太多，尝水的味道，咸的是海砂，淡的是河砂。

5：先从外观，海砂颗粒大，含很多贝壳的残片。真正的河砂是很均匀、很细，而且河砂中有大小不一的鹅卵石。

6: 粘手感，抓一把砂用力握下，然后拍掉，发现粘手拍不干净的为海砂，不粘手基本能拍干净的为河砂；

7：海砂中掺杂的贝类碎壳较多，颗粒大，砂砾之间的密实度很低，所以摸在手里的感觉很粗糙，河砂颗粒小，砂砾之间的密实度高，所以摸在手里的感觉很细腻。

8：使用混凝土中氯离子浓度速测条（ECT测氯条）检测，该速测条使用便捷、操作简单、即时结果；

9：使用船讯网公布平台，在该平台上输入船名就可以适时查到船只停泊港口和行船位置，进而推测货源。

10、使用氯离子检测仪器。