海砂混凝土及其钢筋锈蚀预防课件.pptx

海砂混凝土及钢筋锈蚀防护海砂混凝土及钢筋锈蚀防护目录目录一、意义二、海砂对混凝土的危害三、海砂混凝土应用技术规范有关规定四、海砂混凝土的耐久性措施一、意义一、意义1.资源匮乏必然的趋势目前我国年生产水泥混凝土约25亿m3，加上砂浆及其他用途，每年需要30亿t以上的建筑用砂作为混凝土细骨料的河砂资源供不应求的矛盾日益突出许多地方已经出现河（江）砂资源匮乏的情况；同时，为防止河（江）砂的过度开采对自然景观和生态环境带来严重破坏，各地已逐渐采取措施加以限制为了解决河沙供需矛盾，人们把眼光投向了占地球面积70.8%的海洋，合理开发利用海砂资源已经成为一个难以避免的选择北京的香山方圆160 公顷, 最高峰海拔557 米, 体积约45 亿立方米 ,假定都是岩石, 则约有6. 8亿吨 2009 年我国水泥产量约16亿吨, 约消耗砂石100亿吨阵:一年消耗掉的砂石就约相当于14. 7座香山的体积离北京最近的河北省三河县的石料场, 和十几年前相比, 已不见了好几座山头近年来混凝土用砂石.资源已经十分紧张, 尤其是天然砂的无节制开采已威胁到我们环境的生态平衡.天然资源不可再生, 必须!省吃俭用才能维持长久 在河南汝河郏县王集段和襄县十里铺段的河道上，近百条私人在河南汝河郏县王集段和襄县十里铺段的河道上，近百条私人采沙船在河道上大肆挖沙，河道两岸的植被遭到破坏，防洪河堤多采沙船在河道上大肆挖沙，河道两岸的植被遭到破坏，防洪河堤多处塌陷，水土流失给河道防洪带来安全隐患。

处塌陷，水土流失给河道防洪带来安全隐患 非法采沙船只在河南汝河河道上采 因河道过度采沙，河南汝河襄县十因河道过度采沙，河南汝河襄县十里铺段的防洪堤出现多处塌陷里铺段的防洪堤出现多处塌陷河南汝河襄县十里铺段汝河防洪堤出现河南汝河襄县十里铺段汝河防洪堤出现多处塌陷多处塌陷2007年6月15日凌晨5时5分,连接佛山南海和鹤山市的325国道九江大桥在采砂船的猛撼下瞬间轰然坍塌2013年5月12日4时20分许，一万吨船（12500吨石灰石由铜陵驶往福建罗源 ）碰擦南京长江大桥六孔与七孔之间的桥墩后，在大桥下游3.5公里处的北岸岸边浅滩处沉没，船上18名船员全部获救，大桥暂无恙 海砂在建筑用砂砾石资源中的比重越来越大英国、丹麦、挪威、瑞典、比利时、加拿大、澳大利亚、新西兰、日本、韩国、土尔其和印度等国家以及我国的台湾地区，在海砂应用于工程建设方面已有多年的历史和应用经验河砂、陆砂资源短缺的日本，早在20 世纪40 年代就已经开始利用海砂配制混凝土了，特别是20 世纪80 年代到90 年代，日本海砂的利用量所占建筑用砂的比例高达30%2. 海砂的定义行业标准海砂混凝土应用技术规范JGJ 206-2010将“海砂”定义为：出产于海洋和入海口附近的砂，包括滩砂、海底砂和入海口附近的砂。

将“入海口附近的砂”纳入海砂的范畴，解决了长期以来对江河入海口附近的所谓“咸水砂”是否属于海砂问题的争论入海口是河流与海洋的汇合处，淡水和海水的界线不易分明，且随着季节发生变化，本着从严控制的原则，故将入海口附近的砂纳入海砂范畴海砂混凝土”定义为：细骨料全部或部分采用海砂的混凝土这样一来，凡是掺有海砂的混凝土，无论掺加比例多少，都视为海砂混凝土，这也体现了“从严控制”的原则经脱盐后的海砂可作为建筑材料使用，广泛用于城市建设、公路、铁路和桥梁等混凝土结构建筑海底砂海滩砂海水倒灌砂我国东、南两向与海洋相连，拥有长达18000km 的海岸线，海砂资源丰富，各类砂体面积达34.2 万km2，浅海海砂储量约1.6 万亿t20 世纪3040 年代，我国局部地区曾将海砂用于临时建筑；70年代末，个别沿海城市开始出现使用海砂的建筑结构，但规模较小近年来我国海砂开采业迅猛发展据不完全统计，2003年我国海砂开采约9000多万吨，其产值达22.5亿元开采海砂解决了沿海地区工程建设用砂的紧张状况，在一些沿海城市中，海砂已经成为工程建设用砂的重要来源目前，宁波、舟山地区的建筑用砂90%以上为海砂采砂船宁波 舟山 海砂采集与淡化 运砂船 固定塔架 吸砂管道 出砂口和滚筛卷扬机和运砂船 岸上淡化 船上淡化 二、海砂二、海砂 对混凝土的危害对混凝土的危害1.海砂中有害物质我国沿海一带海砂资源丰富，挖掘潜力大。

与河砂相比，海砂有其独特的优点：含泥量低；细度模数适中，级配良好；来源丰富，贮存量大，成本低海砂中含有大量对钢筋混凝土结构建筑耐久性不利的物质，这些有害物质及其危害主要有：(1) 海砂中含有大量氯盐会导致混凝土中钢筋锈蚀一般情况下氯离子超标的海砂建筑，在不到10年的使用时间里就可能出现钢筋锈蚀问题氯化物的存在会使钢筋表面的钝化膜遭受破坏，进而在钢筋表面形成腐蚀电池，产生电化学腐蚀，钢筋不断腐蚀产生的锈蚀产物因体积增大47 倍，会在钢筋周围产生张应力，积累到一定时候，会造成混凝土保护层的剥落或钢筋开裂2)海砂中的硫酸盐危害硫酸盐会与混凝土孔隙内生成水化硫铝酸钙，膨胀，导致混凝土的胀裂和剥落海砂中其他的盐类物质在混凝土中会发生结晶膨胀，可能引发混凝土发生体积稳定性问题，导致混凝土结构的开裂3) 海砂含有贝壳等物质会明显降低混凝土的和易性，混凝土的抗拉、抗折、抗压强度等力学性能，以及混凝土的抗冻性、抗磨性、抗渗性等耐久性能均有所降低，甚至还会影响混凝土的体积稳定性4) 海砂含有蛋白石、燧石等矿物质和钠、钾等碱金属，是导致混凝土产生碱-骨料反应的重要因素，从而使混凝土结构的耐久性和安全性降低5) 海砂中含有硫和磷等有害物质，这些物质含量高时可能会使混凝土的强度降低 15%以上。

一些地方目前仍然存在偷用、误用或不合理利用海砂的情况海砂混凝土应用技术规范JGJ206-2010规定钢筋混凝土用海砂要用淡水冲洗，且氯离子含量不应大于0.03%部分砂商为了节省成本，采用了海水冲洗海砂，或者冲洗达不到标准要求为此，需要加强宣传和贯彻相关标准规范的执行力度，让广大工程技术人员认识到使用未经净化处理海砂的极大危害性，促使其科学、合理地利用海砂，满足工程建设的需要2013年3月，深圳海砂危楼事件经曝光后引起强烈反深圳海砂危楼事件经曝光后引起强烈反响 深圳海砂事件进展：深圳海砂事件进展：31家混凝土公司遭严处家混凝土公司遭严处深圳多处建筑工地使用不合格海砂混凝土深圳多处建筑工地使用不合格海砂混凝土 采砂老板采砂老板设法规避检测设法规避检测 2. 混凝土中钢筋的电化学腐蚀混凝土中钢筋的电化学腐蚀铁在热力学上是不稳定的，有力图恢复为原来能量较低、更为稳定的氧化物的倾向铁在环境作用下，进行这种自发的释放能量的氧化过程就是铁的腐蚀钢铁的腐蚀形式有多种，混凝土中钢的腐蚀是通过电化学途径实现的 铁铁的自然循环的自然循环 炼钢矿化铁矿石钢铁生锈钢铁热力学自发过程（热力学第二定律）铁锈（1）金属）金属为何会发生腐蚀？为何会发生腐蚀？（2）硅酸盐水泥对钢筋的防锈保护）硅酸盐水泥对钢筋的防锈保护硅酸盐水泥水化时会在孔溶液中生成大量 Ca(OH)2，使得混凝土孔溶液可以保持高碱性（pH值为12.513）。

在碱性环境中，钢筋表面会很快生成一层致密的、厚度约为210nm的尖晶石固溶体 Fe3O4-Fe2O3膜钝化膜在高碱性环境下可以稳定存在并保护钢筋不被有害离子侵蚀由碳化等原因造成的pH值降低会导致钢筋表面钝化膜的分解，加速电化学腐蚀反应，引发钢筋锈蚀在氯离子作用下，即使在高碱性环境中，也可能导致钢筋锈蚀3）氯化物导致钢筋锈蚀的作用机理）氯化物导致钢筋锈蚀的作用机理1）破坏钝化膜）破坏钝化膜水泥水化的高碱性（水泥水化的高碱性（pH12.6），使其内钢筋表面），使其内钢筋表面产生一层致密的钝化膜，这是混凝土中钢筋正常产生一层致密的钝化膜，这是混凝土中钢筋正常情况下不受锈蚀的主要原因然而，此钝化膜只情况下不受锈蚀的主要原因然而，此钝化膜只有在高碱性环境中才是稳定的，这一点十分重要，有在高碱性环境中才是稳定的，这一点十分重要，却常被人忽视却常被人忽视当当pH11.5时，钝化膜就开始不稳定（临界值）；时，钝化膜就开始不稳定（临界值）；当当pH9.88时，钝化膜生成困难或已经生成的钝化时，钝化膜生成困难或已经生成的钝化膜逐渐破坏，膜逐渐破坏，Cl-进入混凝土中并到达钢筋表面，进入混凝土中并到达钢筋表面，当它吸附于局部钝化膜处时，可使该处当它吸附于局部钝化膜处时，可使该处pH值迅速值迅速降低。

降低2）形成“活化钝化”腐蚀原电池Cl-对钢筋表面钝化膜的破坏首先发生在局部（点），使这些部位（点）露出了铁基体，与尚完好的钝化膜区域之间构成电位差（腐蚀电池），铁基体作为阳极而受锈蚀，大面积的钝化膜区作为阴极锈蚀电池作用的结果，钢筋表面产生点蚀，由于大阴极（钝化膜区）对应于小阳极（钝化膜的破坏点），坑蚀发展十分迅速这就是氯离子对钢筋表面产生以“坑蚀”为主破坏的原因所在3）催化作用催化作用又称为Cl-的阳极去极化作用Cl-不仅促成了钢筋表面的腐蚀电池，而且加速电池作用的过程Cl-只参与了反应过程，起到“搬运”作用，重要的是它在这个过程中并没有被“消耗”掉，即凡是进入混凝土中游离状态的Cl-，会周而复始地起破坏作用，这也是氯盐危害的特点之一5）Cl-与水泥的作用及对钢筋锈蚀的影响水泥中的铝酸三钙（C3A），在一定条件下可与氯盐作用生成不溶性“复盐”，降低了混凝土中游离Cl-的存在 但是，复盐”只有在强碱性环境下才能生成和保持稳定，当混凝土的碱度降低时，“复盐”会发生分解，重新释放出Cl-来在同时含有硫酸盐的情况下，Cl-与C3A生成“复盐”，有利于降低硫酸盐与C3A作用而发生的“膨胀”破坏，也就是说Cl-在一定条件下可抑制硫酸盐对混凝土的破坏作用，但必须保持混凝土的高碱度，并且氯盐、硫酸盐在混凝土中有较低的浓度。

否则，氯盐与硫酸盐高浓度的累加作用，将加速钢筋锈蚀和对混凝土的破坏海砂桥（4） 海砂中的硫酸盐侵蚀海砂中的硫酸盐侵蚀海水中含有很多SO42-离子，与氢氧化钙反应，使混凝土失去氢氧化钙，而且使混凝土碱度降低，进而引起水泥水化产物的分解，造成对混凝土的浸析性破坏水泥石中的产物，只有在一定的碱度环境中才稳定，当周围环境碱度降低时，很容易与呈酸性的硫酸镁反应混凝土受到硫酸盐侵蚀生成硫铝酸钙，硫铝酸钙体积膨胀使混凝土内应力增大，导致混凝土结构破坏，综合以上可以看出硫酸镁可以不断消耗水泥水化产物，破坏混凝土的结构，导致氯离子在钢筋混凝土界面更快的富集，加快钢筋的锈蚀速率三、三、 海砂混凝土应用技术规范有关规定海砂混凝土应用技术规范JGJ206-2010（以下简称规范），自2010年12月起实施1). 用于配制混凝土的海砂应做净化处理规范将“用于配制混凝土的海砂应做净化处理用于配制混凝土的海砂应做净化处理”作为强制性条文，必须严格执行净化处理”作为本规范的特有术语，被定义为：采用专用设备对海砂进行淡水淘洗并使之符合规范要求的生产过程因此，海砂的净化处理需要采用专用设备进行淡水淘洗，并去除泥、泥块、粗大的砾石和贝壳等杂质。

这主要是考虑到采用简易的人工清洗，含盐量和杂质不易去除干净，且均匀性差，质量难以控制2）海砂不得用于预应力混凝土规范规定：“海砂不得用于预应力混凝土”虽然国外的有关标准未明确规定海砂不得用于预应力混凝土，但对预应力混凝土的氯离子总量有极为严格的限制混凝土结构耐久性设计规范GB/T 50476的有关条文规定，重要结构的混凝土不得使用海砂配制而预应力混凝土一般属于重要结构，（3）关于海砂中氯盐限量的规定规范提高对海砂中氯离子含量的要求，规定海砂的氯离子含量不得大于0.03%同时对其他原材料（水泥、拌和用水等）的氯离子含量也提出了较高要求，以达到“从严控制”的目的4）从严控制海砂中的坚固性、含泥量、泥块含量和云母含量等技术指标坚固性、含泥量、泥块含量和云母含量等技术指标都是取建筑用砂GB/T148684和普通混凝土用砂、石质量及检验方法。