海砂的淡化處理工藝與砂漿性能研究

黃鋼

摘 要：文章主要介紹海砂淡化方法，以及研究普通砂制作的水泥砂漿與海砂制作的水泥砂漿之間強(qiáng)度、稠度和分層度之間的性能差異，以研究淡化海砂取代河沙用于工程建筑的可行性分析。

關(guān)鍵詞：淡水沖洗法；淡化海砂；水泥砂漿；抗壓強(qiáng)度

隨著我國(guó)建設(shè)的飛快發(fā)展，建筑用砂資源短缺矛盾日益突出，而儲(chǔ)量豐富的淡化海砂能否在高性能混凝土中應(yīng)用，是工程界和學(xué)術(shù)界十分關(guān)心的問(wèn)題。海砂取代或部分取代河砂，可以緩解河砂缺乏現(xiàn)象，但當(dāng)用于房屋建筑、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等，卻不可隨便用。因?yàn)楹Ｉ爸械穆塞}對(duì)鋼筋混凝土有破壞作用，能夠腐蝕混凝土中的鋼筋。混凝土中氯離子含量有一個(gè)“臨界值”，超過(guò)此值鋼筋就會(huì)腐蝕。腐蝕可導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性能降低、破壞或垮塌。Cl-是鋼鐵最強(qiáng)烈的活化劑之一，它不僅能破壞鈍化膜而引起腐蝕，而且能增大溶液導(dǎo)電性，增大電位差而加速腐蝕過(guò)程。如果海砂處理得當(dāng)，就可解決砂資源短缺的問(wèn)題。

海砂較各種江砂相比有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

（1）含泥量低。

（2）細(xì)度模數(shù)均勻，顆粒堅(jiān)硬，級(jí)配良好。

（3）價(jià)格便宜。但其缺點(diǎn)是氯鹽含量和貝殼含量較江砂高。

1 海砂淡化方法

目前國(guó)內(nèi)外采取的利用含鹽量“超標(biāo)”海砂的技術(shù)措施主要有以下幾種：

（1）海灘堆積法。

（2）淡水沖洗法。

（3）使用鋼筋阻銹劑。

本次試驗(yàn)采用的是淡水沖洗法，其工藝流程圖如下：

由以上數(shù)據(jù)可見(jiàn)，海砂通過(guò)淡化后，氯鹽含量、含泥量明顯減少。由于淡化前先要對(duì)原砂中的大顆粒雜物進(jìn)行篩濾，貝殼含量相對(duì)減少。淡水沖洗法可以有效地降低氯鹽含量及貝殼含量，使其指標(biāo)達(dá)到GB/T 14684-2001《建筑用砂》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 淡化海砂及普通海砂制作的水泥砂漿之間的性能差異

為了研究普通砂水泥砂漿、未淡化海砂水泥砂漿以及淡化海砂水泥砂漿間的性能差異，我們通過(guò)砂漿抗壓強(qiáng)度、稠度和分層度來(lái)研究他們之間的差異。設(shè)計(jì)M10的水泥砂漿，水泥采用蓮花P·C 32.5R，砂取細(xì)度模數(shù)相當(dāng)?shù)钠胀ê由凹昂Ｉ埃?xì)度模數(shù)為2.30，水采用飲用水。配合比采用W：C：S=330：310：1400（kg/m3）。對(duì)比如下：

（1）普通砂配制水：稠度（mm）：66；分層度（mm）：18；抗壓強(qiáng)度（Mpa）7d：9.1；28d：12.0

（2）未淡化海砂配制：稠度（mm）：78；分層度（mm）：26；抗壓強(qiáng)度（Mpa）7d：9.6；28d：12.8

（3）淡化后海砂配制：稠度（mm）：74；分層度（mm）：24；抗壓強(qiáng)度（Mpa）7d：9.9；28d：13.2

由以上數(shù)據(jù)可以得出，淡化處理后的海砂配制的水泥砂漿強(qiáng)度最高，普通砂配制的水泥砂漿強(qiáng)度最低。普通砂的稠度及分層度最低，淡化后海砂較未淡化后海砂的稠度及分層度要低一些。事實(shí)上水泥拌合水中摻入適量氯鹽（摻量在水泥質(zhì)量的0.5%～2%）有助于提高早期強(qiáng)度，實(shí)際工程中也會(huì)使用CaCl2作為早強(qiáng)劑。由于水泥的主要成分C3A水化后生成了C-S-H凝膠和Ca（OH）2過(guò)飽和溶液，而Ca（OH）2過(guò)飽和溶液在水泥顆粒的反應(yīng)表面淤積，從而阻滯了C3A的繼續(xù)水化。CaCl2作為早強(qiáng)劑的主要機(jī)理，就是Ca（OH）2晶粒在CaCl2溶液中的溶解，溶解后在溶液中的擴(kuò)散以及從溶液中析出都比清水中明顯加快。這一作用增加了水泥顆粒與水反應(yīng)的接觸面，加快了早期的水化反應(yīng)，因而增強(qiáng)了強(qiáng)度。而貝殼類(lèi)主要成分為CaCO3，貝殼類(lèi)雖然為惰性材料，一般不會(huì)與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但這些輕物質(zhì)往往呈薄片狀，表面光滑，本身強(qiáng)度很低，且較易沿節(jié)理錯(cuò)裂，因而與水泥漿的粘結(jié)能力很差。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)貝殼類(lèi)等輕物質(zhì)含量較多時(shí)，會(huì)明顯使混凝土的和易性變差，使混凝土的抗拉、抗壓、抗折強(qiáng)度及抗凍性、抗磨性、抗?jié)B性等耐火性能均有所降低。使得稠度和分層度較之普通海砂要相對(duì)大一些。

3 結(jié)語(yǔ)

淡化海砂生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)日益成熟，未來(lái)淡化海砂可以取代河砂用于工程建設(shè)中，也可以有效緩解建筑用砂資源日益匱乏的局面。文章僅從稠度、分層度及抗壓強(qiáng)度來(lái)分析，對(duì)水泥砂漿的整體性能研究不足。今后，尤其是與混凝土的耐久性問(wèn)題，是應(yīng)該加強(qiáng)的研究方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖建莊，盧福海，孫振平.淡化海砂高性能混凝土氯離子滲透性研究[J].工業(yè)建筑，2004，34（5）：4-6.

[2] 洪乃豐.海砂對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕與對(duì)策[J].混凝土，2002（8）：12-14.

[3] 周慶，許艷紅，顏東洲.建筑中合理利用海砂資源的新技術(shù).全面腐蝕控制，2006（3）：8-10.

[4] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.建筑用砂[S].2001.