海砂資源制備高性能混凝土應(yīng)用試驗(yàn)檢測(cè)

1、海砂資源制備高性能混凝土應(yīng)用試驗(yàn)檢測(cè)摘要：海洋資源豐富，使很多工程用海砂取代工程中傳統(tǒng)河砂，配制高性能混凝土。本文針對(duì)利用海砂配制高性能混凝土的部性能及試驗(yàn)檢測(cè)和對(duì)其影響因素、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益進(jìn)行討論，得出了海砂資源配制的高性能混凝土性能指標(biāo)。關(guān)鍵詞：海砂；高性能混凝土；試驗(yàn)；資源1.引言 在新世紀(jì)的改革大潮中，隨著我國(guó)建筑行業(yè)規(guī)模的日益壯大，砂作為建筑材料主要成分之一，其市場(chǎng)需求越來越大。目前大部分工程項(xiàng)目仍采用河砂，然而河砂資源有限，隨著大量的開采其質(zhì)量和產(chǎn)量都在下降，相應(yīng)的價(jià)格也連年攀升，更甚者造成的環(huán)境破壞結(jié)果無法彌補(bǔ)，河砂資源的匱乏和惡意開采帶來的危害已經(jīng)影響到我國(guó)高速發(fā)展的城市建

2、設(shè)。在此背景下，海砂的使用影響著建筑行業(yè)的發(fā)展，解決了資源上的難題，同時(shí)也帶來了一些問題。海砂中含有大量的貝殼類雜質(zhì)和大量的鹽和氯離子，這些影響著所配制的混凝土的和易性、耐久性和強(qiáng)度等。利用海砂配制高性能混凝土對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 2.建筑業(yè)海砂資源應(yīng)用價(jià)值 市場(chǎng)上目前的天然河砂算上運(yùn)至混凝土攪拌站的價(jià)格大約每噸50元，海砂淡化加運(yùn)輸?shù)葍r(jià)格僅35元左右，每噸凈節(jié)約60元。普通攪拌站按每年生產(chǎn)50萬方混凝土計(jì)，每方用混凝土平均0.7噸，即可節(jié)約2000多萬，經(jīng)濟(jì)效益可觀。海砂取代河砂投入使用，一方面解決建筑大量用砂的需求同資源有限的矛盾，另一方面通過嚴(yán)格控制海砂級(jí)配更有利

3、于保證高性能混凝土的品質(zhì)（高性能混凝土包括強(qiáng)度性能），減少環(huán)境污染。使用海砂資源制備高性能混凝土勢(shì)在必行，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 3.海砂制備高性能混凝土中阻銹劑影響 海砂中往往含有氯鹽和硫酸鹽等，這些成分不僅影響混凝土的力學(xué)性能，對(duì)鋼筋混凝土耐久性的影響很大，常常造成混凝土硫酸鹽腐蝕、鋼筋腐蝕和混凝土強(qiáng)度變化較大等。針對(duì)這些較河砂復(fù)雜的特性，海砂制備混凝土尤其是高性能混凝土中需采取多種手段，包括海砂中添加阻銹劑、海砂淡化處理以及摻加多種礦物摻合料等。常用的醇胺類阻銹劑對(duì)混凝土的抗裂性能、耐久性能和力學(xué)性能都有很大的影響。 表1 混凝土配合比 kg/m3 很多專家利用淡化海砂進(jìn)行了配制

4、混凝土性能試驗(yàn)，得到了很多重要結(jié)論。上表1是其中較為成功的混凝土配合比設(shè)計(jì)。根據(jù)以上配合比的混凝土配方，采用對(duì)照試驗(yàn)，一組試件內(nèi)添加HLC阻銹劑，另一組正常制備，成型養(yǎng)護(hù)28d后進(jìn)行各項(xiàng)性能檢測(cè)。力學(xué)性能方面，兩個(gè)配比所得混凝土28d抗壓強(qiáng)度都能夠滿足計(jì)算配合比C35混凝土強(qiáng)度要求。相比而言，添加阻銹劑的一組抗壓強(qiáng)度有所提高，原因主要是阻銹劑中含有胺類物質(zhì)促進(jìn)水泥水化作用，早期水化速度快，減少了水泥石的孔隙率，從而提高混凝土的密實(shí)度，減少內(nèi)部缺陷。根據(jù)試件實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，添加阻銹劑的混凝土抗變形能力增強(qiáng)，檢測(cè)得到的混凝土極限拉伸值較高，彈性模量較低。加入HLC阻銹劑的混凝土抗裂系數(shù)大得多，從混凝

5、土抗裂系數(shù)表2對(duì)照組表明抗裂能力提高了32%左右，具有更高的抗拉強(qiáng)度、更大的極限拉伸值和更小的自主提及變形性能。檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，加入HLC阻銹劑的混凝土密實(shí)度明顯提高，同時(shí)，碳化實(shí)驗(yàn)得到的碳化深度減小，抗碳化能力提高，抗氯離子侵蝕能力也提高了，所以整體的耐久性較為優(yōu)越。 表2 混凝土的抗裂系數(shù)試驗(yàn) 4.海砂制備高性能混凝土氯離子鋼筋銹蝕試驗(yàn) 高性能混凝土指具有高工作性、高抗?jié)B性、高強(qiáng)度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的混凝土，作為河砂的替代品，海砂可以保證自身強(qiáng)度和工作性能，能配置強(qiáng)度和工作性能優(yōu)越的混凝土。盡管淡化過程中貝殼和氯離子含量明顯下降，海砂中不可避免存在的氯離子等物質(zhì)嚴(yán)重影響著所制備的混凝土的耐久性性能

6、，對(duì)海砂資源制備的高性能混凝土全面檢測(cè)的同時(shí)必須重點(diǎn)分析氯離子鋼筋銹蝕研究。 根據(jù)普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法（GBT50082-2009）第十二章操作要求，按照直接測(cè)量被檢鋼筋的銹蝕面積及失重情況的方法，定性的進(jìn)行海砂制備的高性能混凝土的氯離子鋼筋銹蝕試驗(yàn)。混凝土仍采取前面所述配合比，選用二級(jí)鋼，尺寸按照規(guī)范選取。配制好后，首先，在成型室養(yǎng)護(hù)24h后拆模；接著拆模后在端部刷毛，涂上不小于20mm厚的保護(hù)層砂漿；最后涂上保護(hù)層砂漿后的試件要經(jīng)過潮濕養(yǎng)護(hù)24h后再移入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28d齡期，養(yǎng)護(hù)完成后，進(jìn)行定性觀察氯離子鋼筋銹蝕嚴(yán)重程度。 根據(jù)相關(guān)科研項(xiàng)目中的檢測(cè)現(xiàn)象和所得到的數(shù)

7、據(jù)證明，海砂資源可以制備高性能混凝土，但若技術(shù)和管理措施不嚴(yán)格就難以保證海砂的淡化效果和質(zhì)量，造成不利影響。不同強(qiáng)度的高性能混凝土氯離子鋼筋銹蝕情況差異明顯，越高強(qiáng)度的混凝土檢測(cè)得到的氯離子鋼筋銹蝕嚴(yán)重程度越小，抗銹蝕性能越優(yōu)越。骨料級(jí)配對(duì)高性能混凝土的氯離子鋼筋銹蝕情況影響巨大，同樣配合比的海砂制備混凝土，級(jí)配越合理，淡化程度越高，氯離子鋼筋銹蝕嚴(yán)重程度越小，淡化工藝不健全生產(chǎn)的海砂不能用于工程建設(shè)。淡化海砂資源制備高性能混凝土的性能研究是個(gè)復(fù)雜的問題，耐久性影響因素從大的制備工藝到細(xì)節(jié)上的各個(gè)組分性質(zhì)都是很深層次的。 5.海砂制備高性能混凝土的應(yīng)用及相關(guān)問題 自1997年淡化海砂概念提出以

8、來，大量興建的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開始不得不采用海砂資源制備高性能混凝土，某沿海城市的年建筑工程用砂的650萬噸中就有550萬噸采用了海砂。迅速崛起的海砂應(yīng)用市場(chǎng)開始出現(xiàn)一些問題，主要是價(jià)格和管理兩個(gè)方面存在不足。一方面承包商追求利潤(rùn)具有盲目性；另一方面建筑市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，工程競(jìng)價(jià)嚴(yán)重，導(dǎo)致淡化海砂充河砂，甚至海砂充淡化海砂都有出現(xiàn)。海砂資源市場(chǎng)仍缺乏監(jiān)管力度，市場(chǎng)秩序較為混亂，施工工藝和資源管理都存在不規(guī)范甚至不科學(xué)的現(xiàn)象。日本和德國(guó)在海砂應(yīng)用方面有著大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，有著嚴(yán)格的使用和操作標(biāo)準(zhǔn)。首先就是學(xué)習(xí)有效地海砂有效的處理方法，第一，長(zhǎng)時(shí)間的自然放置，一般至少2個(gè)月；第二，操

9、作場(chǎng)地較小時(shí)，采用機(jī)械分級(jí)、離心，后用淡水處理；第三，用漏斗過濾；最后還有散水法處理。相關(guān)部門需借鑒國(guó)外理論條文，早日指定符合我國(guó)國(guó)情的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)制規(guī)范海砂使用市場(chǎng)，從海砂使用效率、節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)多方面制度化。由于海砂的腐蝕性特點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)功效強(qiáng)大的國(guó)產(chǎn)阻銹劑研制和商品化生產(chǎn)工作，對(duì)于含鹽量超標(biāo)的已建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采取涂覆防滲阻銹劑的方法處理。最重要的還有加強(qiáng)工程人員及相關(guān)部門海砂使用防腐知識(shí)普及工作，增加學(xué)術(shù)交流和人才培訓(xùn)，提高工程綜合素質(zhì)。在節(jié)約資源滿足可持續(xù)發(fā)展要求的前提下，努力提高工程質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)海砂制備高性能混凝土的經(jīng)濟(jì)高效和耐久化。 結(jié)語 通過引入海砂可有效解決建筑行業(yè)在資源上對(duì)

10、砂需求的難題，但在采用海砂配制高性能混凝土這必然涉及到較多技術(shù)難題，尤其是如何配制優(yōu)質(zhì)的高性能混凝土，其中牽涉到如何確保高性能混凝土的和易性、耐久性以及強(qiáng)度等。在海砂中加入HLC阻銹劑可有效提高混凝土密實(shí)度以及抗碳化能力，混凝土的耐久性得到提高；同時(shí)研究表明，由于海砂中的氯離子氯離子影響混凝土是其早強(qiáng)性能，更重要是其造成鋼筋銹蝕），對(duì)海砂資源制備的高性能混凝土全面檢測(cè)的同時(shí)必須重點(diǎn)分析氯離子抗?jié)B性研究，但無疑隨著混凝土的養(yǎng)護(hù)齡期增長(zhǎng)，氯離子滲透性降低，通電量減少，抗?jié)B性增強(qiáng)，粉煤灰和磨細(xì)礦渣也有增強(qiáng)高性能混凝土抗?jié)B性能的作用。通過分析，筆者認(rèn)為可以預(yù)測(cè)在節(jié)約資源滿足可持續(xù)發(fā)展要求的前提下，應(yīng)當(dāng)盡可能地實(shí)現(xiàn)通過海砂制備高性能混凝土的經(jīng)濟(jì)高效和耐久