淡化海砂在混凝土中的应用

淡化海砂在混凝土中的应用

摘要：本文详细介绍海砂淡化处理的设备工艺流程及在某排水工程中的

应用。

关键词：海砂淡化；混凝土配合比；试验；应用

The application of desalted sea sandinconcrete

QingShan-chen JiaLong-zhang

(The secondEngg.Co.of CHEC-Guangzhou Port Const 510180 china)

Abstract: In this paper，desalinationprocessingequipment and applicationin

in a drainage project of sea sand had been introduced.

Keywords: desalted sea sand；concrete mix proportion；testing；

application

1．前言

淡化海砂是海砂经淡水冲洗、筛分后形成的天然砂。海砂经淡化后，去除了粗颗粒和杂质，氯离子和贝壳含量明显下降。利用海砂来

用做细骨料，不仅可以解决沿海地区标准砂石资源普遍匾乏的难题，

而且避免了远程砂石料的开采补给，有利于节约能源、保护生态环境，符合我国的可持续性发展战略。

福建某排水工程采用抛石斜坡堤结构型式，抛石斜坡堤护面由扭

王字块体组成,混凝土强度等级为C40，总方量近17万m3。2009年10月开始预制扭王字块施工，由于福建闽江河砂全面禁采，当地已经无

法找到合适的河砂来源。

为保证扭王字块体预制施工，针对当地人工砂及海砂资源，研究河砂替代方案：

1）．采用人工砂：由于人工砂石粉含量高达15%，混凝土试配过程中，同样坍落度的混凝土用水量达180kg/m3，那就意味着每方混凝土需要增加77kg水泥用量，成本相应升高；

2）．采用淡化海砂：当地产海砂，细度模数3.3左右，含泥量2.0～3.0%，氯离子含量为0.18%，贝壳含量在3%左右。通过淡化处理降低海砂中的贝壳、氯离子以及泥等杂质后，可用于本工程。

两种方案对比，采用淡化海砂工艺成熟、技术可行、成本更低，研究采取合适的淡化处理工艺流程，降低海砂有害杂质含量，并通过对掺入海砂混凝土性能对比，确定满足C40要求的混凝土配合比用于扭王字块体预制施工

2．淡化海砂的生产工艺、质量及质量控制措施

2.1 淡化海砂的生产工艺

淡化海砂的生产工艺见图1、图2。

图1 海

砂淡化工艺流程图

图2 海砂淡化设备平面布置

用装载机将海砂送入进料斗（图1-①），料斗的两边设有淡水进

水口，通过皮带输送机将海砂在大量淡水冲洗下进入圆滚筛除去杂质（图1-②），旋转的搅拌圆滚筛对海砂进行充分的清洗筛分，在此过程中除去的贝壳和卵石通过废料输送杆排走，冲洗过的砂和水一同进

入第一淡化池进行除泥处理（图1-③）；淡化池对海砂进行搅拌清洗，降低含泥量后的海砂在滚筒内置螺旋叶片的推动下进入挖斗，通过皮

带输送机进入轮式淡化池内（图1-④）再次进行二次水洗，此次水洗主要是降低氯离子含量，经过淡化处理后的砂输送到堆场，经检测合

格后再投入使用。

2.2 海砂淡化处理结果分析

海砂淡化处理前后颗粒级配如下表所示。淡化处理后的海砂细度模数从3.1降低为2.6，粒径为5mm以上的颗粒以及粒径为0.16mm以下的颗粒数量明显降低。这是因为在第一次除去贝壳的过程中，其筛网孔径为5mm，可将粒径大于5mm的颗粒连同贝壳一起筛走；在清洗海砂降低含泥量的过程中，粒径小于0.075mm的颗粒会随同泥一起被洗掉一部分，这就使粒径为1.25mm～0.315mm的颗粒较处理前比例明显提高。

表1 海砂处理前后颗粒级配

图3 海砂处理前后级配曲线

从海砂处理前后级配曲线图中，可以看出淡化处理使得海砂级配

发生较大改变，处于级配II区上限的未处理海砂，经过淡化处理后，其级配曲线明显向下移动，处于II区上限与下限的中部，并相对接

近III区上限。

海砂淡化处理前后贝壳、氯离子、泥及泥块等有害杂质的变化

如下表所示。经淡化处理后，海砂中有害杂质含量大幅度降低。海砂

淡化处理后，贝壳含量降为1.3%，根据《JGJ 52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》第3.1.11条对于C40及以上等级混凝

土贝壳含量不能大于3%。处理后的海砂贝壳含量为1.3%,能够满足

C40以上强度等级的混凝土使用要求。氯离子含量从0.186%降低至

0.008%。含泥量由淡化处理前的2.8%降为处理后的0.7%，泥块含量

由淡化处理前的0.8%降为处理后的0.1%。，淡化处理的海砂含泥量

及泥块含量满足C40强度等级混凝土要求。

表2 海砂处理前后有害杂质含量

从海砂淡化的工艺流程来看，适宜于用于用来淡化的海砂质量要

求如下：中粗砂，细度模数介于2.8～3.3间,含泥量以5%以内为宜。对于细度模数太大的砂，大于5mm粒径偏多，除贝壳过程中，5mm以

上颗粒会被连同贝壳一起筛走，合格砂的产量降低。细度模数小于

2.8的砂，在洗泥过程中细颗粒又会连同泥一起被流水冲走，合格砂

的产量也会降低；同时含泥量大的砂，在冲洗过程中会消耗大量的水

同时要耗费更多的时间，往往冲洗两次后含泥量还是超过3%，只得重新进行返工处理，会增加淡化处理成本、降低产能。

2.3海砂生产过程中的质量监控

海砂淡化生产初期，因作为原材料的海砂质量良莠不齐，海

砂贝壳含量高，含泥量偏高，甚至有部分海砂中夹有泥团。给海砂淡

化带来产能不高，处理后的海砂含泥量偏高满足不了质量要求的现象。经过对生产流程分析，决定从原材料着手，对工程附近的海砂砂源进

行取样，确定细度模数介于2.8～3.3间，含泥量以3%以内的海砂作

为淡化处理原材料，指定该海域的砂作为淡化处理专用砂源。

质量检验方面，淡化海砂使用初期，对所有指标全部进行检验，

随着淡化海砂质量的稳定，现进行筛析、堆积密度、含泥量、泥块含

量按每400m3进行一批次的检验，贝壳含量和氯离含量则每季度进行

一次检验。

3. 淡化海砂在海工工程中的应用