海砂中主要有害物质对混凝土的影响

我国东南沿海地带，在工程施工时普遍使用谈化海砂作为混凝土细骨料。根据现行国家标准《建筑用砂》(GB／T14684-2000)规定：砂中如含有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等有害物质，其含量应符合表4-1的规定。海砂一般具有粒度适宜(多为中砂)、颗粒坚硬、级配良好、含泥量少等优点，但存在的问题是含盐量及贝壳含量较高。

海砂中主要有害物质如下：

一、氯盐离子(Cl-)对钢筋的腐蚀性

1．氯盐离子(Cl-)是钢筋腐蚀的“元凶”

混凝土耐久性已是当今世界的重大问题，钢筋腐蚀是影响耐久性的第一因素。而世界范围内大量实践证明，氯盐离子又是引起钢筋腐蚀的“元凶”。因此，氯盐对钢筋混凝土结构的腐蚀，已经是一个世界性问题。

氯盐进入混凝土中，大体有两种途径，其一是事先混入，例如使用含氯盐外加剂、施工用水为“咸水”或使用不合格海砂等；其二是环境中的氯盐(如海洋环境)慢慢渗透到混凝土中。不正当地使用海砂，无疑是“引狼入室”，为建筑结构埋下了隐患。

2．氯盐离于(Cl-)对钢筋腐蚀的电化学过程

钢筋腐蚀是一个电化学过程，混凝土中进入Cl-，钢筋表面的钟化膜会遭受破坏，形成腐蚀电池。Cl-还起着阳极去极化作用，其反应式为：

由上式可以看出，Cl-只参与了反应过程，起到了“搬运”作用，但它在整个过程中并没有被“消耗”掉。换言之，凡是进入混凝土中的游离状态Cl-，会周而复始地起破坏作用，这也是氯盐危害的特点之一。混凝土中Cl-的存在，强化了离子通路，降低了混凝土的欧姆电阻，从项也加速了电化学腐蚀过程。总之，Cl-引起并加速钢筋腐蚀，锈蚀膨胀使混凝土开裂、结构破坏。

3．关于氯盐腐蚀的“临界值”

Cl-在钢筋表面只有达到一定浓度时钢筋才会锈蚀，通常将此浓度称作引起钢筋锈蚀的“临界值”。混凝土是一个复杂的体系，外界条件也不一样，“临界值”是随条件而变的。“临界值”是客观存在的，只要超过这个“临界值”钢筋就会腐蚀。

为使钢筋混凝土结构在使用期内避免遭受钢筋腐蚀破坏，严格控制Cl-进入混凝土中和使其不超出“临界值”，是十分必要的。

在试验研究和工程实践的基础上，世界上许多国家的规程、规范、政府指令性文件中，都作了相应的氯离子限量规定，对混凝土中c1—含量实行总量控制。不论以何种途径进入到混凝土中，都不允许Cl-含量超出该限定值，并以此“限定值”作为新建工程质量控制的重要技术指标之一。表4-2列出了美国混凝土学会(ACI)的相关规定。

日本为了更便于应用，规定了每1m3混凝土中Cl-含量的限定值。对于耐久性要求较高的钢筋混凝土，Cl-总量不超过0.3kg／m3；一般钢筋混凝土，Cl-总量不超过0.6kg／m3。若每1m3混凝土按300kg水泥计算，以上规定为水泥重量的0.1％-0.2％，与表4-2中美国的规定基本一致。

近期国内制订、修订的规程规范逐步与国际接轨，比较严格的指标规定是，对于预应力混凝土，Cl-总量不超过0.06％(水泥质量百分比、下同)；对于普通混凝土，Cl-总量不超过0.10％，与ACl201的规定近似。

4．海砂中氯盐的“限定值”

为了保证混凝土中Cl-总量不超过标准限量，对施工中用水、砂石、外加剂等的氯盐含量都必须给予限制，否则，混凝土中氯盐含量就会超过“临界值”，钢筋就有腐蚀的危险。就砂子而言，诲砂含有不等量的氯盐。有些海砂含盐量高达0.1％-1％(淡砂质量百分比)。直接使用这样的海砂建造房屋或公共基础设施(如桥梁等)，由于盐分远远超过“临界值”，钢筋腐蚀危害就会发生。

一些国家对海砂的盐含量作出限星规定，即“限定值”，借以规范海砂的使用。如日本规定，海砂氯盐含量为0.02％以下者(以NaCl占干砂重量的百分比，下同)可直接使用(也有0.04％的规定)，凡是含盐量超标的海砂，必须采取除盐处理措施(如淡水洗)或防盐腐蚀措施(如加钢筋阻锈剂等)。未经处理的含盐量超标海砂是严禁使用的。

我国相关规范规定，对于一般混凝土海砂Cl-含量应低于0.06％(相当于以NaCl占干砂重量百分比的0.1％，比日本的规定放宽些)。如果按每1m3混凝土加500kg海砂计，当Cl-含量为0.06％时，则带人混凝土中的Cl-量为0.3kg；若1m3混凝土用300kg水泥，则仅海砂带人的Cl-量，就已经达到“限定值”了(水泥质量的0.1％)。因此，保证海砂含氯盐不超标，是最起码的要求。如果再违规使用超标海砂，则会使混凝土中Cl-总量远远超过钢筋腐蚀的“临界值”，钢筋发生腐蚀，结构破坏。

二、贝壳含量

贝壳属于表4-1有害物质中的轻物质范畴。贝壳类主要成分为CaCO3，贝壳类虽然为惰性材料，一般不会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，因而与水泥浆的粘结能力很差。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，使泥凝土的抗拉、抗压、抗折强度及抗冻性、抗磨性、抗渗性与耐火性能均有所降低。因此必须对其含量加以限制。

一般来说，细碎的贝壳渣滓对混凝土强度影响不显著，但对于海砂中贝壳含量较多时，会直接降低混凝土的强度，尤其对蒸压养护的混凝土(如预应力管桩等)的强度非常不利。