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不可不知!混凝土建筑为什么不能滥用海砂?

发布日期:2018-07-24   浏览次数:

不可不知!混凝土建筑为什么不能滥用海砂?

 

大规模的工程建设对砂石资源的需求量逐年增加,而天然优质砂石资源日益枯竭,混凝土用砂石资源问题已成为制约土木工程可持续发展的瓶颈,有些人就用危害极大的海砂滥竽充数,殊不知海砂对工程建设的危害极大。

海砂简介



 

海砂是指分布于海岸和浅海的、以中粗砂为主、包括部分细砂和砾石的砂质堆积物,由于海砂中含有氯盐,可能导致混凝土结构中钢筋锈蚀,进而降低混凝土结构耐久性。

海砂危害

1、海砂含盐分高,极易出现氯离子腐蚀钢筋的情况;

2、氯盐结晶膨胀会加速混凝土碳化;

3、贝壳含量,贝壳类主要成份为CaCO3,贝壳类虽然为惰性材料,一般不会与水泥产生化学反应,但这些轻物资常常呈薄片状,表面光滑,本身强度很低,且较易沿节理错裂,因此与水泥浆的粘结能力很差。一般来讲,当贝壳类等轻物资含量较多时,混凝土的和易性变差,抗拉、抗压、抗折强度及抗冻性、抗磨性、抗渗性等性能均有所下降;

4、海砂中含有的硫酸盐类主要为 Na2SO4,由于硫酸根离子会与水泥水化产物 Ca(OH)2 反应生成 CaSO4·2H2O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,对混凝土耐久性影响极大。

海砂对钢筋的腐蚀机理



 

众所周知,钢筋和混凝土是材料界著名的一对好基友。两者不仅在力学性能上珠联璧合,在耐久性能上也是天造地设。众所周知,钢筋在水和氧气的作用下容易生锈,而包裹在钢筋周围的混凝土恰恰起到了保护钢筋免遭锈蚀的作用。制作混凝土所用的水泥,其熟料的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。经过水化反应后,制成的混凝土的孔隙中充满了氢氧化钙的饱和溶液,其碱性相当强,实际pH值在13左右。如此强的碱性环境中,钢筋表面被氧化,形成了一层很薄但很致密的水化三氧化二铁的保护膜。这层保护膜被叫做钝化膜,它隔绝了钢筋与外界环境,使得钢筋无法接触到水和氧气,不容易再发生氧化锈蚀,起到了保护钢筋的作用。



 

因为氯离子的活性很强,如果达到一定浓度,就可以渗透过这层钝化膜,与钢筋发生反应,形成易溶的氯化亚铁,也就是游离的亚铁离子和氯离子。三氧化二铁的钝化膜失去了依附的内层金属,也随之溶解,钝化膜被破坏。一旦钝化膜被破坏,钢筋完全暴露,电化学腐蚀就开始了。铁与水和氧气发生电化学反应,生成氢氧化亚铁。如果氧气不太充足,氢氧化亚铁被最终氧化为四氧化三铁(黑锈)。如果氧气充足,氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁,继而脱水成为疏松多孔的三氧化二铁(红锈)。

总的来看,氯离子起到了类似催化剂的作用。因此,整个锈蚀过程一旦开始就不会停止,在氯离子的不断作用下,钢筋被持续锈蚀。

海砂带来的负面效果

1、钢筋越来越细,力学性能持续下降,屈服强度和延伸率都显著下降;

2、钢筋生锈后体积膨胀,会把周围的混凝土胀开,产生裂缝,严重的甚至会导致表面的混凝土脱落;

3、带肋钢筋要依靠钢筋表面的月牙形肋与混凝土锚固在一起,就像螺丝钉上的螺纹一样,一旦钢筋锈蚀,月牙形螺纹被腐蚀破坏,带肋钢筋变成了光滑圆柱形,锚固性能大幅降低。

海砂楼


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中国砂石协会

2018年07月24日



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