海沙虽然广泛存在于海湾和近海,但由于其特定的化学和物理特性,并不适合直接用作混凝土的原料。以下从多个方面详细阐述海沙为什么不能做混凝土。
1. 氯盐含量高
海沙中含有一定含量的氯盐,这是导致其不适合做混凝土的主要原因。氯盐会加速混凝土中钢筋的锈蚀过程,从而降低混凝土的耐用性。钢筋在水和氧气的作用下容易生锈,而混凝土原本起到保护钢筋免遭锈蚀的作用。氯离子能够渗透过混凝土表面的钝化膜,与钢筋发生反应,导致钢筋锈蚀,进而破坏混凝土的结构。
2. 氯盐结晶膨胀
海沙中的氯盐结晶体会发生膨胀,这一过程会加速混凝土的碳化。碳化是混凝土中氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应,导致混凝土碱度降低的过程。氯盐结晶膨胀会加剧这一过程,使混凝土的耐久性进一步降低。
3. 贝壳类成分影响
海沙中常常含有贝壳类成分,这些成分表面光滑,自身抗压强度低,且容易沿节理错裂。与水泥浆的粘结能力很差。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,降低混凝土的抗拉、抗压、抗折强度及抗冻性、抗磨性、抗渗性等耐火性能。
4. 硫酸盐类物质反应
海沙中含有的硫酸盐类主要为Na2SO4,这类物质会与水泥水化产物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,产生高硫型水化铝酸钙,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。
5. 粘结性下降
海沙中所含的盐酸盐类物质与混凝土里的碳水化合物产生化学变化,造成高硫型凝固铝酸钙,导致体积膨胀,使混凝土产生开裂。贝壳类物质的表面光滑,自身抗压强度低,容易沿正断层错裂,这些因素都会导致混凝土的粘结性下降。
6. 对钢筋的腐蚀作用
氯离子是导致钢筋锈蚀的主要原因。钢筋在水和氧气的作用下容易生锈,而氯离子能够渗透过混凝土表面的钝化膜,与钢筋发生反应,导致钢筋锈蚀。锈蚀后的钢筋体积膨胀,会把周围的混凝土胀开,产生裂缝,甚至导致混凝土脱落。
7. 影响混凝土性能
海沙中含有微量贝壳和轻物质,虽然这些成分在一般情况下不会影响混凝土与钢筋的粘结性能,但海沙混凝土的钢筋握裹强度与河沙混凝土相比仍然较低。海沙混凝土的工作性能也不如河沙混凝土,达到相同工作性能需要提高海沙混凝土的外加剂用量。
8. 环保与成本考虑
虽然海沙资源丰富,但直接使用海沙做混凝土会带来严重的环境问题。海沙淡化除盐的过程需要消耗大量淡水资源,且处理成本高昂。相比之下,使用河沙或其他替代材料更为环保和经济。
9. 法规限制
鉴于海沙对混凝土结构的潜在危害,许多国家和地区都制定了相关法规限制或禁止使用海沙作为混凝土原料。例如,日本的《海洋混凝土建筑物防腐指南》就明确规定了海沙混凝土中应掺入阻锈剂等措施来降低氯离子的影响。
10. 实际案例警示
实际工程中已经出现了多起因使用海沙导致混凝土结构质量问题的案例。例如,海南省儋州市的海花岛3号岛木棉园小区地下车库就因被怀疑违规使用海沙而出现立柱与承重墙大范围开裂、混凝土脱落等问题。这些案例警示我们,必须严格控制和科学使用海沙以避免类似问题的发生。
海沙由于其高氯盐含量、氯盐结晶膨胀、贝壳类成分影响、硫酸盐类物质反应、粘结性下降、对钢筋的腐蚀作用、影响混凝土性能、环保与成本考虑以及法规限制等多方面原因,不适合直接用作混凝土的原料。在实际工程中应严格遵守相关法规和标准要求选择合适的砂料以确保混凝土结构的质量和安全性。