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可行性海砂淡化处理办法解析-某援外项目砼用海砂的淡化处理实践

发布时间:2018-09-06

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某援外项目砼用海砂的淡化处理实践 

  摘要:选择合适的淡化冲洗设备,制订严格的操作控制流程,确定合理的检验批量,实施全程跟踪,确保了海砂的氯离子含量≤0.06%,满足我国相关现行国家标准要求,有效控制了援外工程造价,为海砂的应用技术积累了宝贵经验,取得了较好的经济效益和社会效益。  

Abstract: select the appropriate desalination flushing equipment, making operation flow control strictly, determine the reasonable batch inspection, the implementation of tracking, to ensure that the sand content of chloride ion is less than 0.06%, to meet our country's relevant current national standard requirements, effective control of the foreign aid project cost, accumulated valuable experience for the application of technology of sea sand, made good economic and social benefits.

海砂淡化

1 工程概况 
援密克罗尼西亚金枪鱼管委会办公楼及领导人官邸项目,为我国的一援外建设项目,总建筑面积约为4820m2,两层框架结构,基础、梁板柱砼强度等级为C20,砼总量约为4200m3,需用砂约3100t。 该国为太平洋一岛国,属于典型的热带海洋性气候,年降雨量为4400~5000mm;当地建材市场具有明显的地域局限性,尤其是砂源,无河砂,只有海砂可利用,这对控制砼用海砂的氯离子含量,提出了严格的强制性标准要求。 
2 海砂中氯盐对钢筋砼的腐蚀 

氯盐腐蚀钢筋的机理是,砼中的氯离子与钢筋发生化学反应,引起钢筋锈蚀而膨胀,导致砼沿钢筋的位置出现裂缝,大大降低砼结构的耐久性,缩短建筑物的设计使用年限。根据国内外众多研究者的实验结果表明,并不是砼中含有氯离子就会对钢筋造成腐蚀,而是砼内的氯离子含量达到一定浓度(即超过某一“临界值”)时,才会与钢筋发生化学反应,如同砼内的碱含量>3.0kg/m3时,才会发生足以引起砼裂缝的碱骨料反应。 

3 砼用海砂中氯盐含量的限定根据砂资源的变化及建筑用砂技术的发展,结合国际同行业对砼用海砂中氯离子含量值(“临界值”)的限定,我国不断对原有标准作针对性的修订:于2002年2月1日起,颁布并实施了现行《建筑用砂GB/T 14684-2001》国家标准,替代《建筑用砂GB/T14681-1993》;同时,一些沿海城市利用未经处理的海砂拌制混凝土,使建筑工程出现了氯离子腐蚀情况,降低了砼结构的耐久性,给工程质量带来了隐患。为此,建设部于2004年8月23日颁布了《建标[2004]143号文》:关于严格建筑用海砂管理的意见 ,其中再次强调了“对钢筋混凝土,海砂中氯离子含量应≤0.06%(以干砂重的百分率计)”。 

4 海砂淡化处理方法的可行性分析 
因密克当地只有海砂可以利用,且氯离子含量>0.06%,按我国现行国家标准规定,不可直接用于拌制砼,需进行处理,使其氯离子含量≤0.06%后方可使用。结合本项目的实际情况及当地的地域资源进行如下可行性分析: 
4.1 淡水淡化处理 
当地淡水资源较为丰富且雨水充沛,年降雨量在4400~5000mm,除市政供水外,可利用临设屋面排水系统和场地硬地坪坡向积水池进行收集,并配备专门的冲洗设备对海砂作淡化处理,使其氯离子含量≤0.06%,以满足我国相关现行国家标准要求。 
4.2 掺用钢筋阻锈剂 
钢筋阻锈剂即混凝土中的缓蚀剂,是保护钢筋不受氯盐腐蚀的一种辅助措施。目前国内的钢筋阻锈剂种类主要有:阳极型、阴极型、综合型等,由无机或有机化学物质组成。这些物质对钢筋(Fe)有特殊的亲和力,能阻止或减缓钢筋的锈蚀反应,从而起到阻锈作用,但并不是从根本上消耗砼中的氯离子含量。国内外众多研究试验表明,阻锈剂的缺点是它的有效性与混凝土本身的质量关系密切,即阻锈剂能够较好地适用于高质量(强度高、自身密实度好)的混凝土,而且保护钢筋主要依靠混凝土自身。本项目砼强度设计等级为C20,并不能充分发挥其阻锈效果。 
4.3 选用国内的河砂 
密克国地处太平洋一岛国,路途遥远,国内物资抵达项目所在地港口的时间长达30天左右,再加上清关、提货等手续,运至现场还需10天左右,历时长达40余天,与现场实际进度不能很好地衔接,若海运中途出现其他情况,则有可能造成施工现场的待料停工状态;而且,远洋运输费用相当昂贵:每只集装箱(容许大载重量20t)高达1900美元。 
4.4 可行性分析结论 
综合以上处理方法,结合本项目施工进度要求、工程造价及所在地的淡水资源,砼用海砂采用淡水进行淡化冲洗处理是可行的。 
5 海砂淡化处理 
5.1 海砂淡化设备选择 

    海砂淡化效果主要取决于有充足的淡水资源和合适的冲洗设备,目前市场上也有相关的清洗设备,但并没有形成一个系统的行业标准。本项目所选用的冲洗设备,是在我司自行研制开发的“湿混凝土分离回收技术”设备的基础上(该技术被国家环境保护总局确认为“二OO三年国家重点环境保护实用技术”),经我司研发部对此设备作针对性改进后,用于海砂淡化冲洗。经“援刚果(金)xx医院”项目实践证明,该设备不但能提供较好的淡化冲洗效果,而且操作简便、自动化程度高。

海砂淡化流程

 为确保砼用海砂中氯离子含量≤0.06%,援密克施工技术组注重淡化冲洗过程中的每个环节,制订了严格的操作控制流程,对“氯离子含量检测”这一关键环节进行专业检测控制,

6 氯离子含量检测试验 

6.1 检测试验方法 
氯离子含量的检测试验是整个海砂淡化过程中的关键控制环节,将直接关系到砼结构的耐久性。我国现行国家标准《建筑用砂(GB/T14684-2001)》、《混凝土质量控制标准(GB60164-92)》、行业标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法(JGJ52-92)》、《建设部关于严格建筑用海砂管理的意见(建标[2004]143号)》,均明文强调了海砂拌制砼前必须进行检测试验,保证氯离子含量≤0.06%。 检测试验过程必须严格按照现行国家标准《建筑用砂(GB/T14684-2001)》进行,计算与评定按下式进行:  
“终氯离子含量”取两次试验结果的算术平均值,精确至0.01%:若上述检测试验结果值≤0.06%,则满足现行国家标准中关于“砼用海砂的氯离子含量”的要求;若上述结果>0.06%,则需回淡化冲洗机再次淡化,直至检测试验结果满足规范要求。 
具体试验过程在此不作描述。但值得一提的是,由于该试验方法采用的是试剂法,不可避免会出现人为的判断差异,主要体现在上式中的V1、V2两值(V1为“样品滴定时消耗的硝酸银标准溶液的体积”;V2为“空白试验时消耗的硝酸银标准溶液的体积”),现场试验员为将人为误差缩小到低程度,采取了“终氯离子含量”取四次试验结果的算术平均值,保证了计算结果基于原始数据的离散性和代表性。 
6.2 合理确定检验批量 
我国现行相关标准未对现场海砂淡化的检验批量作出定量约束,若按照常规的 检验批量,即以200m3或300t作为一个检验批显然是不太合理的,不能全面、真实有效地反映出海砂淡化后氯离子含量的动态变化,需确定合理有效的检验批量。为此,援密克施工技术组检测人员,结合淡化冲洗设备的生产能力,淡化初期按每天的生产量为不少于3个检验批、后期按每天的生产量为不少于2个检验批,作为内控标准,保证了淡化后海砂的氯离子含量处于全程受控状态。  
7 经济效益分析 
本项目砼用海砂淡化与其他可行性处理方法的经济效益作如下表二分析: 
经济分析  海砂处理方法 
砼用砂的费用组成(约3100t) 费用总计 购砂费用 运输费用 淡化费用 当地海沙淡化处理 217×3100=67.27万元 1.60万元(淡化成套设备运抵现场) 冲洗成套设备费用:20万元当地人工及耗能:21.3万元费用合计:41.3万元 110.17万元 国内采购 40×3100=12.40万元 244.44万元 / 256.84万元 掺用钢筋阻锈剂 据可行性分析得知,该方法的处理效果不佳,故未作比较。 
从数据对比可知,本项目砼用砂采取淡化海砂的经济效益优势是明显的。 
8 简要结语 

  对于建筑用海砂,应该持谨慎态度,但这并不意味着我们要拒绝海砂。随着建筑用砂技术的发展及地域资源的局限性,海砂的应用前景是不可避免的,其关键在于海砂淡化或外加剂辅助措施(如钢筋阻锈剂)等技术的不断发展和成熟,并终形成规范性的标准体系,供我们遵照执行。 由于援外技术组严格执行既定的海砂淡化控制程序,淡化海砂成功应用了两个援外项目的砼用砂,在满足现行相关标准的前提下节约了工程造价,而且为海砂淡化的应用技术和前景积累了宝贵经验,以供同行交流。 

For the construction of sea sand, should be cautious, but this does not mean that we should reject the sand. With the limitations of technology and development of sand regional resources construction and application prospect of sea sand is inevitable, the key lies in the desalination of sea sand or concrete additive measures (such as corrosioninhibiting) technology development and mature, and ultimately the formation of standard system, for us to follow. The international group of strict implementation of the established desalination control program, the successful application of desalination of sea sand two foreign aid project concrete sand, in order to meet the current standard of saving construction cost, and the application technology and the prospects for the desalination of sea sand has accumulated valuable experience for the peer exchange.

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