海沙淡化处理技术方案

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海砂淡化处理技术方案

随着中国建筑业的蓬勃发展，作为建筑重要组成部分的混凝土，其需求量也随之增加。砂子是混凝土主要组成材料，其用量也在逐年攀升，我国年需求建筑用砂将达到 26亿t，这对国内砂源储量是一个巨大挑战。而如今中国河砂资源日益匮乏，河砂的开采也造成了生态环境的破坏，找到替代砂源变得极为迫切，因此人们将关注度转移到了储量丰富的海砂资源上。海砂相比于河砂有其特有的优势，它成本低、粒形好、含泥量低，在未来大量合理的利用海砂，成为了必然的发展趋势，但海砂中含有较多有害的杂质，对混凝土的耐久性能有一定的影响，因此，我们需要合理、科学的使用海砂。

1、海砂利用现状：

由于全球人口增长、经济发展引发的高速城市化和工业化进程，同时陆地矿产和建筑用料资源不断减少以及环境保护的压力，极大地刺激了对海砂矿产的需求膨胀。据统计，2003～2008 年，各国建筑用砂用量惊人，以人均消费砂用量计，韩国为 8.5t、日本为 7.8t，美国、德国和法国都达到 7t左右，英国为 3.6t，其中海砂占了相当的比例 (＞30%) 。

海砂在混凝土中应用存在以下问题：

（1）海砂中含有的氯盐主要有 KCl、MgCl 2 、CaCl 2 与 NaCl 等，氯离子会促使水泥中的硅酸盐类分解，加速水化反应的进行，在较短的时间内，生成较为致密的 C-S-H 胶体，造成钙钒石的含量较少，氯化铝酸盐水化物的含量较多，因此可使混凝土获得较高的早期强度，然而也会破坏钢筋的

钝态保护膜，从而导致钢筋腐蚀。

（2）海砂中含有的硫酸盐类主要为 Na 2 SO 4 ，由于SO 4 2- 会与水泥水化产物 Ca(OH) 2 反应生成 CaSO 4 ·2HO 2 水化物，再与水泥中的水化物发生化学反应，产生高硫酸铝酸钙又称钙钒石，导致体积膨胀，使混凝土产生龟裂，对混凝土的耐久性影响极大。

（3）贝壳主要成分为 CaCO 3 ，属于惰性材料，一般不与水泥发生化学反应，但这些轻物质往往呈薄片状，表面光滑，本身强度很低，且较易沿节理错裂，而且与水泥浆的黏结能力很差。一般来说，当贝壳类等轻物质含量较多时，会明显使混凝土的和易性变差，使混凝土的抗拉、抗压、抗折强度等力学性能及抗冻性、抗磨性、抗渗性等耐久性能均有所降低，因此必须对海砂中贝壳类物质的含量加以限制。

1.1 国外海砂使用情况：

日本是最早使用海砂的国家之一，20 世纪 40 年代就开始使用海砂。日本是岛国，河砂资源匮乏，根据 2004 年的统计，仅长崎、香川、福冈三地区的海砂年用量，就达 248711万吨。日本沿海地区 90% 以上的建筑用砂都是海砂，但未出现过滥用海砂和“海砂屋”等问题。日本严格规定每立方米混凝土中氯离子含量的限定值，日本土木学会编制的规范中规定，对于耐久性要求较高的钢筋混凝土，其氯离子总量不超过 0.3kg/m 3 ，一般钢筋混凝土的氯离子总量不超过 0.6kg/m 3 ，日本规范（JASS5）规定“海砂含盐量超过0.04% 又不得不使用时，必须采取减小水灰比、增加保护层厚度和使用阻锈剂等措施”。美国混凝土学会（ACI201、ACI318）相关规定，预应力混凝土氯离子含量分别不超过0.06% 、0.06%、0.08%；潮

湿环境下或者有氯盐的情况下，氯离子含量不超过 0.1%、0.15%、0.2% 。

1.2 我国海砂使用情况：

我国最早使用海砂的地区主要是宁波、舟山、深圳等地，沿海地区一直存在着河砂资源不足的情况，就福建而言，由于受土地资源严重不足的制约，以及大规模发展临海工业和城市建设的需要，很大一部份土地是通过围海造地来提供的，这样仅福建本地就使用了大量的海砂；宁波市每年建设用砂中海砂的使用量在 80% 左右。每年我国都有如此大量的海砂被使用，若没有按相关规定要求控制海砂氯离子含量，使用不规范，将会给建筑埋下危险隐患，也会对社会和人民财产安全造成威胁。因此，为了规范建筑市场对海砂的使用，国家及地区相继出台了一系列控制标准及管理办法。近年来，我国出台了有关规程，对海砂及混凝土拌合物中的氯离子最大含量进行了限定。GB50164—2011《混凝土质量控制标准》规定，对于Ⅱ类海砂，氯化物含量应低于0.02%，在潮湿且含有氯离子环境中，对于普通钢筋混凝土水溶性氯离子最大含量应为 0.10%，预应力混凝土水溶性氯离子最大含量为 0.06%；JGJ52—2011《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》规定海砂中水溶性氯离子含量应低于0.03%。台湾经济部标准检验局也明确规定混凝土氯离子含量的标准为 0.3kg/m 3。近几年，由于高强混凝土的广泛应用，新公布的 JGJ/T281－2012《高强混凝土应用技术规程》也对海砂氯离子含量限定在≤0.03%，这较《混凝土质量控制标准》更严格，体现了国家规范及行业标准对混凝土用砂从严控制的目的。2004 年国家建设部颁发的《关于严格建筑用海砂管理的意见》中明确规定：“建筑工程中采用的海砂必须是经过专门处理的淡化海砂，对钢筋混凝土，海砂中

氯离子含量不应大于 0.06%。若必须使用海砂时，则应经淡水冲洗，其氯离子含量不得大于 0.02%”。住房和城乡建设部于2010 年 5 月 18 日发布《海砂混凝土应用技术规范》，将第3.0.1 条“用于配制混凝土的海砂应作净化处理”作为强制性条文，必须严格执行工作。

2 、淡化海砂的应用：

2.1 建筑用河砂现状：

河砂是经过河水多年冲刷而形成的表面光滑的砂子种类，河砂形成周期较长，它可以算是一种不可再生的资源，目前河砂的储量随着中国经济和建筑业的迅猛发展，呈现逐渐减少甚至枯竭的趋势。而且，河砂的开采对生态环境造成严重的破坏，每年开采的河砂，对河床及水利设施造成很大的破坏，降低了防汛能力，对环境产生一定的污染。因此，减少河砂的使用并寻找其替代砂源，是目前急需解决的问题。海砂是海里的石头在海浪的冲击下形成的颗粒，相比于河砂，海砂具有粒形好、含泥量低、成本低等特点，且我国沿海地区海砂资源相当丰富，资料显示我国浅海砂资源总量为 1.6 万亿t，发掘潜力巨大，分布集中，适合建筑的大规模开采应用。然而，由于海水中存在大量的钠盐、镁盐，造成海砂中也大量存在这些腐蚀性盐类，国家明确规定，未经处理的海砂不能用于建筑上，面对储量如此丰富的海砂，我们怎样才能“变废为宝”呢？我国早在 1997 年就提出了淡化海砂的概念，在借鉴其他国家使用海砂拌制混凝土先例的基础上，目前，多地区已开始使用淡化海砂拌制混凝土，淡化海砂技术也在不断的改进和完善中。

2.2 淡化海砂优化：