關(guān)于海砂混凝土氯離子含量若干問題的探索與思考

蘇麗惠

摘 要 近年來，由于我國建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，消耗了大量的建筑材料，其中建筑用砂的消耗量持續(xù)增長，直接導(dǎo)致很多地區(qū)江河砂嚴(yán)重匱乏。在此背景下，建筑行業(yè)開始開發(fā)利用海砂資源，事實證明，只要合理利用海砂資源，可以有效緩解現(xiàn)階段建筑用砂不足的問題，但是同時也要認(rèn)識到，海砂中氯鹽含量較高，若處理不好，會嚴(yán)重影響建筑工程質(zhì)量。本文簡要對海砂與海砂混凝土進行闡述，并就海砂混凝土中氯離子對于混凝土耐久性的影響進行探究。

關(guān)鍵詞 氯離子;海砂混凝土;耐久性;腐蝕

陸砂、河砂資源短缺是目前世界范圍內(nèi)普遍存在的問題，將海砂用于建筑行業(yè)最早可以追溯到20世紀(jì)中期，我國臺灣地區(qū)、日本以及部分發(fā)達(dá)國家最早嘗試降海砂用作建筑用砂。我國幅員遼闊，海岸線近20000km，擁有豐富的海砂資源，合理開發(fā)利用海砂資源，可以緩解現(xiàn)階段江河砂資源匱乏的問題。但是由于海砂中氯離子含量較高，如果不經(jīng)過科學(xué)的處理，會導(dǎo)致混凝土耐久性下降，縮短建筑的使用壽命，我國沿海地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)過“海砂屋”，不僅造成了一定的經(jīng)濟損失，同時也造成了不良的社會影響。

1海砂與海砂混凝土的界定

根據(jù)我國《海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》JGJ206-2010中的規(guī)定，海砂指的是海洋以及入海口附近出產(chǎn)的砂，主要包括海底砂、入海口砂以及灘砂等。其中關(guān)于入海口砂是否應(yīng)歸屬于海砂，一直以來存在較大的爭議，但是考慮到入海口附近，江河與海洋交匯，海水與淡水的界線會隨著江河徑流量以及季節(jié)的變化而變化，不具有確定性，因此，將入海口砂也納入到海砂的范疇。海砂混凝土則指的是部分或者全部細(xì)骨料采用海砂的混凝土，簡而言之，就是凡是細(xì)骨料使用了海砂的混凝土均稱之為海砂混凝土，無論使用比例多少[1]。同時《海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)》中明確規(guī)定，混凝土中使用的海砂必須要進行凈化處理，屬于強制性規(guī)定，這主要是考慮到海砂混凝土的耐久性，沒有經(jīng)過凈化處理的海砂含雜質(zhì)過多，會影響混凝土質(zhì)量。

2海砂混凝土氯離子對于混凝土耐久性的影響

2.1 海砂混凝土氯離子對混凝土耐久性影響的特點

海砂混凝土即部分或者全部細(xì)骨料為海砂的混凝土，因此，嚴(yán)格意義上來說，混凝土中的氯離子屬于內(nèi)摻氯離子，其對于混凝土耐久性的影響與外部深入的氯離子造成的影響不同。具體表現(xiàn)為以下幾方面的特點：①海砂混凝土在拌和時氯離子進入到混凝土內(nèi)部，部分氯離子會和水泥產(chǎn)生反應(yīng)，其部分可生成F鹽，部分被吸附在CSH膠凝體的層間空隙當(dāng)中。這與混凝土凝固后才進入混凝土中的氯離子有明顯不同，內(nèi)摻氯離子的結(jié)合氯較高[2]。②內(nèi)摻氯離子在經(jīng)過充分的拌和之后，會相對均勻地分布在混凝土內(nèi)部、鋼筋以及混凝土截面上，一般不會產(chǎn)生濃差腐蝕電偶，而外部滲入的氯離子由于在混凝土內(nèi)部不均勻部分，容易產(chǎn)生腐蝕電偶，這就導(dǎo)致氯離子局部去鈍化的作用明顯加強。③建筑使用的鋼筋其自身一般存在氧化皮以及鐵銹，被植入到混凝土內(nèi)部后，鈍化膜是在這些氧化皮和鐵銹逐漸溶解后隨著孔溶液堿度的逐漸提高和氧氣通過不完全充水的毛細(xì)孔道氣相擴散到鋼筋表面后才逐漸形成并穩(wěn)定下來[3]。

內(nèi)摻型氯離子所接觸到的鈍化膜極不穩(wěn)定，而外部滲入的氯離子接觸的鈍化膜則基本穩(wěn)定，因此，二者對于鈍化膜所造成的影響以及過程不同。

2.2 海砂混凝土氯離子對混凝土耐久性的影響

關(guān)于海砂混凝土氯離子對于混凝土耐久性的影響，主要是氯化物會導(dǎo)致鋼筋銹蝕，進而使鋼筋的強度下降，最終造成混凝土耐久性下降，使用壽命達(dá)到設(shè)計期限。關(guān)于氯離子對鋼筋的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）鈍化膜被破壞

在正常情況下，混凝土的pH值可超過12.5，鋼筋處于這種環(huán)境中，其表面可形成200～100μm不等的鈍化膜，鈍化膜結(jié)構(gòu)致密，性質(zhì)穩(wěn)定，可以對鋼筋形成有效的防護，延緩鋼筋銹蝕的速度[4]。而海砂混凝土受海砂中酸性物質(zhì)的影響，混凝土酸堿度可降低到9以下，而鋼筋表面的混凝土的鈍化膜在pH低于10時就會逐步失去對鋼筋的防護作用，此時若接觸到水分和空氣，鋼筋就會來時發(fā)生銹蝕。而海砂混凝土中的氯離子，在接近鋼筋后，會附著在鋼筋表面，這會進一步加快氧化反應(yīng)，導(dǎo)致鋼筋的銹蝕更為嚴(yán)重。

（2）電池腐蝕作用

如果鋼筋表面存在大面積的氯化物，則一般會出現(xiàn)均勻腐蝕，而在不均質(zhì)的混凝土當(dāng)中比較常見的是局部腐蝕。氯離子的腐蝕作用通常會先出現(xiàn)在鋼筋鈍化膜薄弱部位，鈍化膜被破壞后，鐵基表面裸露，若此時存在水分和氧氣，則鐵基表面會和尚完整的鈍化膜間出現(xiàn)電位差，鐵為陽極，鈍化膜是陰極，電子在兩極之間遷移會發(fā)生氧化反應(yīng)，因此，鋼筋表面會出現(xiàn)點蝕的情況，隨著腐蝕作用的影響，點蝕會發(fā)展為坑蝕，并逐漸蔓延，最終造成全面銹蝕。混凝土內(nèi)部的鋼筋發(fā)生銹蝕后，銹蝕作用的產(chǎn)物會是鐵基的數(shù)倍，隨著鋼筋不斷銹蝕，其產(chǎn)物的體積會不斷膨脹，進而使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)裂縫，而裂縫擴張又會進一步加速鋼筋銹蝕，并導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞，甚至喪失承載力。

3結(jié)束語

綜上所述，雖然我國的海砂資源豐富，可以有效滿足建筑行業(yè)的需求，但是在也要充分認(rèn)識到海砂混凝土的不足，在實際使用過程中，必須要充分考慮到海砂混凝土中氯離子的影響，對海砂進行嚴(yán)格的凈化處理，以確保混凝土質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧偉東，張進軍，張艷麗.《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》中混凝土拌合物中水溶性氯離子含量評定標(biāo)準(zhǔn)的一些見解[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2019，17（7）：41.

[2] 吳佳健，林國雄，張榮，等.對混凝土海砂使用中品質(zhì)控制的幾點思考[J].混凝土世界，2013（6）：96-98.

[3] 趙文成，潭進財，楊景鼎.海砂用于混凝土構(gòu)造物耐久性研究及使用管理[J].東南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006（S2）：160-166.

[4] 李家和，李剛.有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對混凝土和混凝土用砂氯離子含量的限定分析——關(guān)于海砂的討論[J].商品混凝土，2013（5）：2.