广州大学 土木工程学院 广东 广州 510006
摘要：随着我国大兴土木，人们对混凝土的需求越来越大，河砂资源越来越少，混凝土原材料采用海砂，会使得混凝土耐久性严重的劣化，同时国内土地资源逐渐减少，建筑趋向于往高层和地下发展，对混凝土的质量和耐久性有着更高的要求，在这种种矛盾的情况下，人们必须解决使用海砂混作为混凝土原材料的耐久性的问题。
关键词：海砂混凝土；耐久性；研究
引言
海砂作为缓解河砂短缺的混凝土原材料，一方面有着储量大，开采难度小，运输成本低且对海洋环境基本不产生不良影响等优点，另一方面因为海砂中自身含有氯离子等有害物质，这些有害物质即使在淡化后，如果遇到复杂的环境会对极大地放大对混凝土内钢筋的腐蚀效应，而且影响结构耐久性。国内仍有不少商家为了谋取利润，用海砂顶替河砂，滥用海砂容易发生工程事故，建成的建筑容易成为危楼。因此，全面地研究海砂混凝土的现状，不断分析总结其研究和应用中所存在的问题，并从多方面去改善，这不仅对建筑工程领域具有重要的意义，也为资源可持续发展迈向了重要的一步。
1、海砂混凝土的研究进展
由于原状海砂中含有是混凝土劣化的物质，对建筑耐久性有害，所以各国规定海砂混凝土在使用前必须经过一系列处理，并且对其质量进行严格把控。中国的规范中，应用于砂规定的项目必须淡化，（淡化流程请看第四点）所以本文中提到的“海砂混凝土”都经过淡化处理，国内外研究人员主要集中对海砂混凝土混合料的性能、耐久性、力学性能三个方面来对海砂混凝土进行研究。海砂中氯离子等有害物质使得混凝土结构耐久性劣化问题，因此无论是耐久性、力学性能还是混合料都是围绕着阻止氯离子对海砂混凝土的侵入来研究的。氯离子对混凝土的影响不仅是实际工程应用中必须要解决的问题，同时也是各国研究人员关注的焦点。
2、海砂混凝土的拌合物性能以及力学性能
在理论上，海砂的加入将导致混凝土的坍落度下降和增加水的消耗，尤其是当海砂有贝壳、氯化物、硫酸盐等有害物质掺入时，更会严重影响混凝土的和易性力学性能。然而，在实际工程中使用海砂已经淡化，国内研究人员进行了一系列对海砂淡化作用的实验研究。研究表明，海砂的脱盐效果明显优于河砂混凝土。结果表明，在脱盐处理后海砂混凝土的氯盐含量，淡化海砂泥质含量和贝壳含量明显下降，而淡化效果非常好。欧阳东[6]研究了各种掺合料对海砂混凝土性能的影响，发现掺加矿渣和粉煤灰后海砂混凝土的性能得到改善。许多研究表明，淡化海砂对混凝土力学性能并不产生负面影响，而对海砂、粉煤灰、矿渣等掺合料有一定的兼容性，所以在这个意义上，经过淡化和掺入适量的掺合料和河砂混凝土海砂混凝土的推广和应用是可行的。
3、钢筋锈蚀的影响因素及阻锈措施
混凝里的钢筋受到了电化学的腐蚀，氯离子的渗入使得钢筋腐蚀，降低海砂混凝土结构耐久性。然而，应该强调的是，钢筋的腐蚀也可能发生在没有氯离子的环境下，如腐蚀引起的碳化混凝土，但氯引起的腐蚀是比较常见的。如今学术界一般运用三种理论来诠释氯离子对钢的腐蚀，包括钝化膜理论、吸附理论和过渡络合物理论，工程中常用的钝化膜理论。即表面钝化膜对钢筋的防腐蚀保护。然而，当空气中的水分和二氧化碳、海水中的氯离子等物质进入混凝土时，混凝土的碱性降低，钝化膜被破坏，钢筋表面发生电化学腐蚀，形成腐蚀坑和腐蚀产物。
显然，混凝土的氯含量只有达到一定浓度里面的钢筋才会被腐蚀。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆洪乃丰[11]引用国外研究人员的试验结果，即混凝土在液体氯离子与氢氧根浓度比高于0.61时混凝土里的钢筋开始被腐蚀，0.61这一值作为“临界值”。洪乃丰同时指出钢筋的腐蚀速率与海砂中氯离子含量成正比，即海砂含盐量越高，腐蚀损伤越快出现，发展越快。铁与水和氧气发生反应生成氢氧化亚铁，在氧气不充足的情况下生成氢氧化亚铁，在氧气充足的情况下生成氢氧化铁试验结果还表明，然后脱水生成三氧化二铁混凝土中的钢筋不会很快地被腐蚀，而是一个长期作用过程。对于相同量的氯盐引入海砂型混凝土构件和普通的内掺型混凝土构件，前者对钢的损伤要小。
4、结论
在复杂环境下海砂混凝土有着不确定耐久性，即使在规范的约束下也难以在普遍结构长时间的运用。虽然有许多改进措施：如海砂淡化，加入阻锈剂，电化学保护和涂层钢的使用这些方法能够在一定程度上减缓混凝土劣化问题，提高一定的耐久性，但是由于海砂在复杂环境中耐久性与简单理想环境下相差巨大，而实际工程普遍存在于复杂的环境下，难以作出合理的模拟，也缺乏长期的研究与实验，所以这些措施并不能从根本上解决海砂混凝土耐久性问题。耐久性研究的道路还很长，不能单单对海砂混凝土进行宏观的研究，因为仅仅宏观的研究并不能抓住海砂混凝土耐久性劣化的本质，只有从微观本质地抓住海砂混凝土在复杂作用机理并从本质上阻断所发生的作用，才能本质上的提高海砂混凝土的耐久性。如：对有害物质的海砂混凝土耐久性破坏的微观机理的探索，对有害物质的影响的定性和定量分析，对海砂混凝土的耐久性的多因素耦合作用，建立耐久性评价模型的实际工程。
不过海砂砂混凝土在高性能混凝土和钢管混凝土中具有良好的应用前景，但实际工程中需要更多方面的实验，与长时间的实验。近年来，许多研究人员提出了GFRP筋用于海砂混凝土，进行了一系列的GFRP筋用于海砂混凝土的实验。发现GFRP筋不仅具有良好的耐腐蚀性，但也有取代钢筋混凝土的可行性。如果GFRP筋和混凝土用海砂，可以避免在砂对钢的腐蚀，在广泛应用的主要沿海项目海砂混凝土主体具有重要的指导意义。
参考文献
[1]许海雄；曹宝珠；欧马立加思索，FRP筋海砂混凝土的应用与研究现状分析[J].混凝土，2016,06.
[2]杨长辉；张航；欧忠文，适用于海水海砂混凝土的阻锈剂[J].混凝土，2010,11.
[3]毛江鸿；金伟良；张华，海砂混凝土建筑的耐久性提升技术及应用研究[J].中国腐蚀与防护学报，2015.06.
[4]邢丽；薛瑞丰；曹喜，海砂海水混凝土性能研究[J].混凝土，2015.11.
[5]史美鹏；卢福海，淡化海砂在高性能混凝土中的应用研究[J].混凝土，2004，04.
[6]欧阳东；吴亭亭；黄华县，双掺海砂混凝土的性能研究[J].混凝土，2012,09.
[7]宁博；欧阳东；温喜廉，利用海砂制备高性能混凝土试验研究[J].混凝土，2012，01.
[8]田美灵；唐志波，海砂混凝土耐久性研究现状综述[J].混凝土，2010,11.
[9]刘小艳；明维；王新瑞，海砂混凝土的研究进展[J].混凝土，2014，01.
[10]漆贵海；王玉麟；李硕，海砂混凝土国内研究综述[J].混凝土，2013,05.
[11]洪乃丰，海砂对钢筋混凝土的腐蚀与对策[J].混凝土，2002,08.
[12]孙炳全；王立久；陈超核，海砂冲洗新工艺研究与应用[J].混凝土，2011,03.
[13]宋少民；李莉；刘娟红，海砂管桩混凝土抗钢筋锈蚀性能研究[J].混凝土，2016，03.
[14]赵文成；潭进财；杨景鼎，海砂用于混凝土构造物耐久性研究及使用管理[J].东南大学学报(自然科学版)2006，s2.
[15]苏卿；姜福香；赵铁军，滨海环境中海砂混凝土受氯盐侵蚀的试验研究[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版) ,2010,02.
论文作者:谭文杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/20
标签：混凝土论文; 耐久性论文; 钢筋论文; 氯离子论文; 有害物质论文; 研究人员论文; 环境论文; 《防护工程》2018年第33期论文;