某援外項目砼用海砂的淡化處理實踐

1、某援外項目砼用海砂的淡化處理實踐    摘要：選擇合適的淡化沖洗設(shè)備，制訂嚴(yán)格的操作控制流程，確定合理的檢驗批量，實施全程跟蹤，確保了海砂的氯離子含量0.06，滿足我國相關(guān)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)要求，有效控制了援外工程造價，為海砂的應(yīng)用技術(shù)積累了寶貴經(jīng)驗，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 關(guān)鍵詞：援外項目 海砂 氯離子含量 砼結(jié)構(gòu)的耐久性 海砂淡化 阻銹劑 鋼筋銹蝕  1 工程概況援密克羅尼西亞金槍魚管委會辦公樓及領(lǐng)導(dǎo)人官邸項目，為我國的一援外建設(shè)項目，總建筑面積約為4820m2，兩層框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)、梁板柱砼強(qiáng)度等級為c20，砼總量約為4200m3，需用

2、砂約3100t。該國為太平洋一島國，屬于典型的熱帶海洋性氣候，年降雨量為44005000mm；當(dāng)?shù)亟ú氖袌鼍哂忻黠@的地域局限性，尤其是砂源，無河砂，只有海砂可利用，這對控制砼用海砂的氯離子含量，提出了嚴(yán)格的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求。2 海砂中氯鹽對鋼筋砼的腐蝕氯鹽腐蝕鋼筋的機(jī)理是，砼中的氯離子與鋼筋發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起鋼筋銹蝕而膨脹，導(dǎo)致砼沿鋼筋的位置出現(xiàn)裂縫，大大降低砼結(jié)構(gòu)的耐久性，縮短建筑物的設(shè)計使用年限。根據(jù)國內(nèi)外眾多研究者的實驗結(jié)果表明，并不是砼中含有氯離子就會對鋼筋造成腐蝕，而是砼內(nèi)的氯離子含量達(dá)到一定濃度（即超過某一“臨界值”）時，才會與鋼筋發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如同砼內(nèi)的堿含量>3.0kg/m

3、3時，才會發(fā)生足以引起砼裂縫的堿骨料反應(yīng)。3 砼用海砂中氯鹽含量的限定根據(jù)砂資源的變化及建筑用砂技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合國際同行業(yè)對砼用海砂中氯離子含量值（“臨界值”）的限定，我國不斷對原有標(biāo)準(zhǔn)作針對性的修訂：于2002年2月1日起，頒布并實施了現(xiàn)行建筑用砂gb/t 146842001國家標(biāo)準(zhǔn)，替代建筑用砂gb/t146811993；同時，一些沿海城市利用未經(jīng)處理的海砂拌制混凝土，使建筑工程出現(xiàn)了氯離子腐蝕情況，降低了砼結(jié)構(gòu)的耐久性，給工程質(zhì)量帶來了隱患。為此，建設(shè)部于2004年8月23日頒布了建標(biāo)2004143號文：關(guān)于嚴(yán)格建筑用海砂管理的意見 ，其中再次強(qiáng)調(diào)了“對鋼筋混凝土,海砂中氯離子

4、含量應(yīng)0.06%(以干砂重的百分率計)”。4 海砂處理方法的可行性分析因密克當(dāng)?shù)刂挥泻Ｉ翱梢岳?，且氯離子含量>0.06%，按我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不可直接用于拌制砼，需進(jìn)行處理，使其氯離子含量0.06%后方可使用。結(jié)合本項目的實際情況及當(dāng)?shù)氐牡赜蛸Y源進(jìn)行如下可行性分析：4.1 淡水淡化處理當(dāng)?shù)氐Y源較為豐富且雨水充沛，年降雨量在44005000mm，除市政供水外，可利用臨設(shè)屋面排水系統(tǒng)和場地硬地坪坡向積水池進(jìn)行收集，并配備專門的沖洗設(shè)備對海砂作淡化處理，使其氯離子含量0.06%，以滿足我國相關(guān)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)要求。4.2 摻用鋼筋阻銹劑鋼筋阻銹劑即混凝土中的緩蝕劑，是保護(hù)鋼筋不受氯鹽腐蝕

5、的一種輔助措施。目前國內(nèi)的鋼筋阻銹劑種類主要有：陽極型、陰極型、綜合型等，由無機(jī)或有機(jī)化學(xué)物質(zhì)組成。這些物質(zhì)對鋼筋（fe）有特殊的親和力，能阻止或減緩鋼筋的銹蝕反應(yīng)，從而起到阻銹作用，但并不是從根本上消耗砼中的氯離子含量。國內(nèi)外眾多研究試驗表明，阻銹劑的缺點是它的有效性與混凝土本身的質(zhì)量關(guān)系密切，即阻銹劑能夠較好地適用于高質(zhì)量（強(qiáng)度高、自身密實度好）的混凝土，而且保護(hù)鋼筋主要依靠混凝土自身。本項目砼強(qiáng)度設(shè)計等級為c20，并不能充分發(fā)揮其阻銹效果。4.3 選用國內(nèi)的河砂密克國地處太平洋一島國，路途遙遠(yuǎn)，國內(nèi)物資抵達(dá)項目所在地港口的時間長達(dá)30天左右，再加上清關(guān)、提貨等手續(xù)，運至現(xiàn)場還需10天左右

6、，歷時長達(dá)40余天，與現(xiàn)場實際進(jìn)度不能很好地銜接，若海運中途出現(xiàn)其他情況，則有可能造成施工現(xiàn)場的待料停工狀態(tài)；而且，遠(yuǎn)洋運輸費用相當(dāng)昂貴：每只集裝箱（容許最大載重量20t）高達(dá)1900美元。4.4 可行性分析結(jié)論綜合以上處理方法，結(jié)合本項目施工進(jìn)度要求、工程造價及所在地的淡水資源，砼用海砂采用淡水進(jìn)行淡化沖洗處理是可行的。5 海砂淡化處理5.1 淡化設(shè)備選擇海砂淡化效果主要取決于有充足的淡水資源和合適的沖洗設(shè)備，目前市場上也有相關(guān)的清洗設(shè)備，但并沒有形成一個系統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本項目所選用的沖洗設(shè)備，是在我司自行研制開發(fā)的“濕混凝土分離回收技術(shù)”設(shè)備的基礎(chǔ)上（該技術(shù)被國家環(huán)境保護(hù)總局確認(rèn)為“二oo

7、三年國家重點環(huán)境保護(hù)實用技術(shù)”），經(jīng)我司研發(fā)部對此設(shè)備作針對性改進(jìn)后，用于海砂淡化沖洗。經(jīng)“援剛果（金）xx醫(yī)院”項目實踐證明，該設(shè)備不但能提供較好的淡化沖洗效果，而且操作簡便、自動化程度高。成套海砂淡化沖洗設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)見表一，構(gòu)造及位置布設(shè)見附圖一：序號項目技  術(shù)  參數(shù)1海砂淡化處理能力68 m/h2清洗滾筒驅(qū)動電機(jī)功率2×4 kw3清洗滾筒用水量810 m/h4清洗滾筒外形尺寸5.5×2.3×2.3 m5水泵電機(jī)功率2.2 kw5.2 海砂淡化流程為確保砼用海砂中氯離子含量0.06%，援密克施工技術(shù)組注重淡化沖洗過程中的每個環(huán)節(jié)，制

8、訂了嚴(yán)格的操作控制流程，對“氯離子含量檢測”這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行專業(yè)檢測控制，見附圖二：5.3 海砂淡化方法5.3.1 工作原理：海砂淡化沖洗機(jī)的工作原理如同一臺滾筒式洗衣機(jī)，滾筒內(nèi)設(shè)置螺旋葉片和抓斗，確保出料自動完成；滾筒旋轉(zhuǎn)攪拌，供水系統(tǒng)連續(xù)不斷注入淡水，對海砂進(jìn)行震蕩沖洗，使含鹽水不斷地從分離筒低端口溢出，完成去鹽工作。5.3.2 淡化沖洗方法：沖洗前，海砂需在淡水浸泡池浸泡不少于24h，然后用裝載機(jī)將其送入進(jìn)料滑槽斗，滑槽斗的兩邊設(shè)有淡水進(jìn)水口，機(jī)械振動輔以人工將海砂在不斷沖擊的淡水沖洗下進(jìn)入清洗滾筒，旋轉(zhuǎn)的攪拌滾筒對海砂進(jìn)行充分的攪拌清洗，淡化后的海砂在滾筒內(nèi)置螺旋葉片的推動下進(jìn)入抓斗，

9、經(jīng)出料斗和出料皮帶機(jī)至過篩，篩分出貝殼、珊瑚石等較大顆粒的雜質(zhì)后輸送到臨時堆場，經(jīng)檢測合格后待用。5.3.3 大量沖洗前應(yīng)先進(jìn)行淡化效果試驗，檢測人員根據(jù)試驗數(shù)據(jù)調(diào)整進(jìn)料滑槽斗的進(jìn)砂量、淡水供水系統(tǒng)的進(jìn)水量、滾筒旋轉(zhuǎn)攪拌速度，達(dá)到海砂一次性淡化沖洗的最佳效果。6 氯離子含量檢測試驗6.1 檢測試驗方法氯離子含量的檢測試驗是整個海砂淡化過程中的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)，將直接關(guān)系到砼結(jié)構(gòu)的耐久性。我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑用砂（gb/t14684-2001）、混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)（gb60164-92）、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法（jgj52-92）、建設(shè)部關(guān)于嚴(yán)格建筑用海砂管理的意見（建標(biāo)20041

10、43號），均明文強(qiáng)調(diào)了海砂拌制砼前必須進(jìn)行檢測試驗，保證氯離子含量0.06%。檢測試驗過程必須嚴(yán)格按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑用砂（gb/t14684-2001）進(jìn)行，計算與評定按下式進(jìn)行：“最終氯離子含量”取兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，精確至0.01：若上述檢測試驗結(jié)果值0.06，則滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于“砼用海砂的氯離子含量”的要求；若上述結(jié)果>0.06，則需回淡化沖洗機(jī)再次淡化，直至檢測試驗結(jié)果滿足規(guī)范要求。具體試驗過程在此不作描述。但值得一提的是，由于該試驗方法采用的是試劑法，不可避免會出現(xiàn)人為的判斷差異，主要體現(xiàn)在上式中的v1、v2兩值（v1為“樣品滴定時消耗的硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積”；v

11、2為“空白試驗時消耗的硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積”），現(xiàn)場試驗員為將人為誤差縮小到最低程度，采取了“最終氯離子含量”取四次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，保證了計算結(jié)果基于原始數(shù)據(jù)的離散性和代表性。6.2 合理確定檢驗批量我國現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未對現(xiàn)場海砂淡化的檢驗批量作出定量約束，若按照常規(guī)的檢驗批量，即以200m3或300t作為一個檢驗批顯然是不太合理的，不能全面、真實有效地反映出海砂淡化后氯離子含量的動態(tài)變化，需確定合理有效的檢驗批量。為此，援密克施工技術(shù)組檢測人員，結(jié)合淡化沖洗設(shè)備的生產(chǎn)能力，淡化初期按每天的生產(chǎn)量為不少于3個檢驗批、后期按每天的生產(chǎn)量為不少于2個檢驗批，作為內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，保證了淡化后海砂的氯離

12、子含量處于全程受控狀態(tài)。7 經(jīng)濟(jì)效益分析本項目砼用海砂淡化與其他可行性處理方法的經(jīng)濟(jì)效益作如下表二分析：經(jīng)濟(jì)分析 海砂處理方法砼用砂的費用組成（約3100t）費用總計購砂費用運輸費用淡化費用當(dāng)?shù)氐幚?17×310067.27萬元1.60萬元（淡化成套設(shè)備運抵現(xiàn)場）沖洗成套設(shè)備費用：20萬元當(dāng)?shù)厝斯ぜ昂哪埽?1.3萬元費用合計：41.3萬元110.17萬元國內(nèi)采購40×310012.40萬元244.44萬元/256.84萬元摻用鋼筋阻銹劑據(jù)可行性分析得知，該方法的處理效果不佳，故未作比較。從上表數(shù)據(jù)對比可知，本項目砼用砂采取淡化海砂的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢是明顯的。8 簡要結(jié)語對于建筑用海砂，應(yīng)該持謹(jǐn)慎態(tài)度，但這并不意味著我們要拒絕海