“海砂屋”現象探討

(1.武漢晴川學院 湖北 武漢 430015；2.四川涼山水洛河電力開發有限公司 四川 成都 610000)

近幾十年來，由于我國大興土木使得建筑用砂量年超30億噸，所以我國河砂資源已日漸枯竭，而我國沿海城市海砂資源豐富，且價格低廉，所以海砂理所應當地成了河砂的替代產品，然而“海砂屋”這個名詞卻因為海砂的應用而應運而生。“海砂屋”是指采用不合格的海砂替代河砂所建成的各類建筑工程，往往在使用一段時間(常為幾年)后呈現出混凝土內部的鋼筋出現嚴重銹蝕等危害結構安全的現象，會導致建筑的承載能力大幅降低，在遭遇到地震等自然災害后極易坍塌，即使未受自然災害，這類建筑的壽命也遠低于河砂建筑物的壽命。

一、“海砂屋”出現的原因

混凝土呈堿性，其PH值一般都在12.5以上。而有研究表明，當混凝土的PH值小于12時，鋼筋開始出現銹蝕現象，當PH值小于4時，鋼筋銹蝕速度急劇增加，這主要是因為鋼筋在水和氧氣的作用下容易發生氧化銹蝕現象，而包裹在鋼筋周圍的混凝土保護層在經歷了水泥的水化作用后，孔隙中充滿了氫氧化鈣的飽和溶液，從而為鋼筋提供了堿性極強的環境，使鋼筋表面氧化形成鈍化膜，鈍化膜能夠將鋼筋和外界環境隔絕，從而使鋼筋遠離有害物質的侵蝕，所以不容易發生氧化銹蝕[1]。

不同的海砂含有不等量的氯鹽，通常在0.05～0.2之間(最高可達1%)，而從海里新挖出的海砂，其鹽份遠遠超過“臨界值”(0.06%)，所以用未處理的海砂制備成的混凝土中有大量游離氯離子存在。氯離子會與混凝土孔隙中的氫氧化鈣這類堿性物質發生中和反應，逐漸降低混凝土的PH值，破壞鋼筋表面的鈍化膜，最終使鋼筋曝露在含有豐富水與氧氣的環境中，并發生電化學腐蝕現象。在鋼筋發生電化學腐蝕現象的過程中，氯離子循環往復地參與其中，降低混凝土的PH值，并起到類似催化劑地作用，加速鋼筋的銹蝕。

鋼筋的銹蝕現象會導致鋼筋的有效截面積變小，從而使屈服強度、伸長率以及力學性能的持續降低，影響結構承載力；鋼筋生銹后，表面會膨脹、把鋼筋周圍的混凝土保護層脹開，形成裂縫，嚴重的甚至可能導致混凝土保護層的脫落，影響結構耐久性；對于帶肋鋼筋，其主要是依靠表面的肋與混凝土粘結在一起，一旦鋼筋銹蝕，肋月牙肋被破壞，帶肋鋼筋表面日趨光滑，其與混凝土之間的粘結力也會顯著降低，影響結構整體性。

“海砂屋”現象的發生導致建筑市場一段時間內談“海砂”色變，事實上，經過大量的研究試驗發現，采用經淡化后的海砂所制備的混凝土具有良好的工作性能，而且強度較高，在同等條件下，海砂混凝土的力學性能與河砂混凝土基本相當，所有海砂完全可以取代黃砂制備出優質混凝土，故而海砂混凝土的質量控制主要在于海砂混凝土中氯離子所引起的鋼筋銹蝕問題。

二、“海砂屋”現象的解決手段

為解決氯離子所引起的鋼筋銹蝕問題，必須從原材料到工藝甚至政策等各方面進行監管解決。

1.使用海砂前先對其進行淡化處理，嚴格控制海砂中氯離子的含量。采用自然放置、淡水沖洗以及機械攪拌等海砂淡化手段降低海砂中氯離子的含量至0.06%以下，對于預應力鋼筋混凝土用砂，嚴控海砂中氯離子含量不超過0.02%。

2.對建筑結構中的混凝土進行分區用料和澆筑。在含有鋼筋的結構重要部位，可以考慮杜絕使用海砂，其它次要部位則可以采用合格海砂；或者在使用海砂所制備的混凝土作鋼筋保護層的過程中可以先在鋼筋表面薄層澆筑用河砂所制備的混凝土形成氯離子隔離層，然后再隔離層外再澆筑海砂制備的混凝土，以此來阻擋氯離子的腐蝕。

3.在混凝土中添加阻銹劑。即使氯離子將鈍化層破壞，阻銹劑仍可以在鋼筋表面形成一層分子化學保護膜，對已經發生銹蝕或未發生銹蝕的鋼筋混凝土結構進行保護，阻止銹蝕。

4.開發利用不銹鋼鋼筋。在港珠澳大橋的修建過程中，就采用了新型不銹鋼鋼筋來抵抗氯離子的腐蝕作用，效果良好。

5.在海砂混凝土澆筑現場對混凝土中氯離子的含量進行現場取樣檢驗。由于混凝土的其他原材料(如：外加劑和水泥)中可能含有一定量的氯離子，所以會增加按正常配合比所制備出的淡化海砂中氯離子的含量，若不對澆筑前的海砂混凝土中總的氯離子加以檢測，最終可能還是會導致澆筑的混凝土中氯離子含量的超標。故而在澆筑現場對澆筑前的海砂混凝土中氯離子含量進行檢測，并按檢測結果對混凝土進行澆筑使用。

6.加強對建筑市場，尤其是混凝土制造商的監管，嚴格監督混凝土制造過程中海砂的使用的情況以及質量，并且規范海砂使用的技術方案。我國目前海砂混凝土制造和使用工藝目前總體上處于一個自發、無序、隨意的狀態，尤其是混凝土制造商若不按規范進行氯離子含量的控制，必定導致嚴重后果，而這一現象的杜絕若單靠混凝土制造商的自律，在巨大的經濟利益面前很難實現，所有必定需要政府相關部門的嚴格監管，而由于國內海砂混凝土的使用還處于探索階段，所以急需相關指導規范和技術文件的出臺，進而規范整個海砂混凝土制備和使用市場。

結語

海砂混凝土的使用在我國擁有著廣大的前景和市場，其關鍵在于解決混凝土中氯離子對鋼筋的銹蝕。在使用海砂混凝土的過程中，政府部門要充分發揮引導和約束作用，海砂混凝土制備商以及使用單位采用一系列的技術手段完全可以生產出滿足工程建設需要的合格海砂混凝土建筑產品。