“海砂屋”现象探讨

2019-03-28

福建质量管理 2019年16期

(1.武汉晴川学院湖北武汉 430015；2.四川凉山水洛河电力开发有限公司四川成都 610000)

近几十年来，由于我国大兴土木使得建筑用砂量年超30亿吨，所以我国河砂资源已日渐枯竭，而我国沿海城市海砂资源丰富，且价格低廉，所以海砂理所应当地成了河砂的替代产品，然而“海砂屋”这个名词却因为海砂的应用而应运而生。“海砂屋”是指采用不合格的海砂替代河砂所建成的各类建筑工程，往往在使用一段时间(常为几年)后呈现出混凝土内部的钢筋出现严重锈蚀等危害结构安全的现象，会导致建筑的承载能力大幅降低，在遭遇到地震等自然灾害后极易坍塌，即使未受自然灾害，这类建筑的寿命也远低于河砂建筑物的寿命。

一、“海砂屋”出现的原因

混凝土呈碱性，其PH值一般都在12.5以上。而有研究表明，当混凝土的PH值小于12时，钢筋开始出现锈蚀现象，当PH值小于4时，钢筋锈蚀速度急剧增加，这主要是因为钢筋在水和氧气的作用下容易发生氧化锈蚀现象，而包裹在钢筋周围的混凝土保护层在经历了水泥的水化作用后，孔隙中充满了氢氧化钙的饱和溶液，从而为钢筋提供了碱性极强的环境，使钢筋表面氧化形成钝化膜，钝化膜能够将钢筋和外界环境隔绝，从而使钢筋远离有害物质的侵蚀，所以不容易发生氧化锈蚀[1]。

不同的海砂含有不等量的氯盐，通常在0.05～0.2之间(最高可达1%)，而从海里新挖出的海砂，其盐份远远超过“临界值”(0.06%)，所以用未处理的海砂制备成的混凝土中有大量游离氯离子存在。氯离子会与混凝土孔隙中的氢氧化钙这类碱性物质发生中和反应，逐渐降低混凝土的PH值，破坏钢筋表面的钝化膜，最终使钢筋曝露在含有丰富水与氧气的环境中，并发生电化学腐蚀现象。在钢筋发生电化学腐蚀现象的过程中，氯离子循环往复地参与其中，降低混凝土的PH值，并起到类似催化剂地作用，加速钢筋的锈蚀。

钢筋的锈蚀现象会导致钢筋的有效截面积变小，从而使屈服强度、伸长率以及力学性能的持续降低，影响结构承载力；钢筋生锈后，表面会膨胀、把钢筋周围的混凝土保护层胀开，形成裂缝，严重的甚至可能导致混凝土保护层的脱落，影响结构耐久性；对于带肋钢筋，其主要是依靠表面的肋与混凝土粘结在一起，一旦钢筋锈蚀，肋月牙肋被破坏，带肋钢筋表面日趋光滑，其与混凝土之间的粘结力也会显著降低，影响结构整体性。

“海砂屋”现象的发生导致建筑市场一段时间内谈“海砂”色变，事实上，经过大量的研究试验发现，采用经淡化后的海砂所制备的混凝土具有良好的工作性能，而且强度较高，在同等条件下，海砂混凝土的力学性能与河砂混凝土基本相当，所有海砂完全可以取代黄砂制备出优质混凝土，故而海砂混凝土的质量控制主要在于海砂混凝土中氯离子所引起的钢筋锈蚀问题。

二、“海砂屋”现象的解决手段

为解决氯离子所引起的钢筋锈蚀问题，必须从原材料到工艺甚至政策等各方面进行监管解决。

1.使用海砂前先对其进行淡化处理，严格控制海砂中氯离子的含量。采用自然放置、淡水冲洗以及机械搅拌等海砂淡化手段降低海砂中氯离子的含量至0.06%以下，对于预应力钢筋混凝土用砂，严控海砂中氯离子含量不超过0.02%。

2.对建筑结构中的混凝土进行分区用料和浇筑。在含有钢筋的结构重要部位，可以考虑杜绝使用海砂，其它次要部位则可以采用合格海砂；或者在使用海砂所制备的混凝土作钢筋保护层的过程中可以先在钢筋表面薄层浇筑用河砂所制备的混凝土形成氯离子隔离层，然后再隔离层外再浇筑海砂制备的混凝土，以此来阻挡氯离子的腐蚀。

3.在混凝土中添加阻锈剂。即使氯离子将钝化层破坏，阻锈剂仍可以在钢筋表面形成一层分子化学保护膜，对已经发生锈蚀或未发生锈蚀的钢筋混凝土结构进行保护，阻止锈蚀。

4.开发利用不锈钢钢筋。在港珠澳大桥的修建过程中，就采用了新型不锈钢钢筋来抵抗氯离子的腐蚀作用，效果良好。

5.在海砂混凝土浇筑现场对混凝土中氯离子的含量进行现场取样检验。由于混凝土的其他原材料(如：外加剂和水泥)中可能含有一定量的氯离子，所以会增加按正常配合比所制备出的淡化海砂中氯离子的含量，若不对浇筑前的海砂混凝土中总的氯离子加以检测，最终可能还是会导致浇筑的混凝土中氯离子含量的超标。故而在浇筑现场对浇筑前的海砂混凝土中氯离子含量进行检测，并按检测结果对混凝土进行浇筑使用。

6.加强对建筑市场，尤其是混凝土制造商的监管，严格监督混凝土制造过程中海砂的使用的情况以及质量，并且规范海砂使用的技术方案。我国目前海砂混凝土制造和使用工艺目前总体上处于一个自发、无序、随意的状态，尤其是混凝土制造商若不按规范进行氯离子含量的控制，必定导致严重后果，而这一现象的杜绝若单靠混凝土制造商的自律，在巨大的经济利益面前很难实现，所有必定需要政府相关部门的严格监管，而由于国内海砂混凝土的使用还处于探索阶段，所以急需相关指导规范和技术文件的出台，进而规范整个海砂混凝土制备和使用市场。