我國(guó)東南沿海地帶，在工程施工時(shí)普遍使用談化海砂作為混凝土細(xì)骨料。根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用砂》(GB／T14684-2000)規(guī)定：砂中如含有云母、輕物質(zhì)、有機(jī)物、硫化物及硫酸鹽、氯鹽等有害物質(zhì)，其含量應(yīng)符合表4-1的規(guī)定。海砂一般具有粒度適宜(多為中砂)、顆粒堅(jiān)硬、級(jí)配良好、含泥量少等優(yōu)點(diǎn)，但存在的問(wèn)題是含鹽量及貝殼含量較高。

海砂中主要有害物質(zhì)如下：

一、氯鹽離子(Cl-)對(duì)鋼筋的腐蝕性

1．氯鹽離子(Cl-)是鋼筋腐蝕的“元兇”

混凝土耐久性已是當(dāng)今世界的重大問(wèn)題，鋼筋腐蝕是影響耐久性的第一因素。而世界范圍內(nèi)大量實(shí)踐證明，氯鹽離子又是引起鋼筋腐蝕的“元兇”。因此，氯鹽對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕，已經(jīng)是一個(gè)世界性問(wèn)題。

氯鹽進(jìn)入混凝土中，大體有兩種途徑，其一是事先混入，例如使用含氯鹽外加劑、施工用水為“咸水”或使用不合格海砂等；其二是環(huán)境中的氯鹽(如海洋環(huán)境)慢慢滲透到混凝土中。不正當(dāng)?shù)厥褂煤Ｉ�，無(wú)疑是“引狼入室”，為建筑結(jié)構(gòu)埋下了隱患。

2．氯鹽離于(Cl-)對(duì)鋼筋腐蝕的電化學(xué)過(guò)程

鋼筋腐蝕是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程，混凝土中進(jìn)入Cl-，鋼筋表面的鐘化膜會(huì)遭受破壞，形成腐蝕電池。Cl-還起著陽(yáng)極去極化作用，其反應(yīng)式為：

由上式可以看出，Cl-只參與了反應(yīng)過(guò)程，起到了“搬運(yùn)”作用，但它在整個(gè)過(guò)程中并沒有被“消耗”掉。換言之，凡是進(jìn)入混凝土中的游離狀態(tài)Cl-，會(huì)周而復(fù)始地起破壞作用，這也是氯鹽危害的特點(diǎn)之一�；炷�土中Cl-的存在，強(qiáng)化了離子通路，降低了混凝土的歐姆電阻，從項(xiàng)也加速了電化學(xué)腐蝕過(guò)程。總之，Cl-引起并加速鋼筋腐蝕，銹蝕膨脹使混凝土開裂、結(jié)構(gòu)破壞。

3．關(guān)于氯鹽腐蝕的“臨界值”

Cl-在鋼筋表面只有達(dá)到一定濃度時(shí)鋼筋才會(huì)銹蝕，通常將此濃度稱作引起鋼筋銹蝕的“臨界值”�；炷�土是一個(gè)復(fù)雜的體系，外界條件也不一樣，“臨界值”是隨條件而變的。“臨界值”是客觀存在的，只要超過(guò)這個(gè)“臨界值”鋼筋就會(huì)腐蝕。

為使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用期內(nèi)避免遭受鋼筋腐蝕破壞，嚴(yán)格控制Cl-進(jìn)入混凝土中和使其不超出“臨界值”，是十分必要的。

在試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，世界上許多國(guó)家的規(guī)程、規(guī)范、政府指令性文件中，都作了相應(yīng)的氯離子限量規(guī)定，對(duì)混凝土中c1—含量實(shí)行總量控制。不論以何種途徑進(jìn)入到混凝土中，都不允許Cl-含量超出該限定值，并以此“限定值”作為新建工程質(zhì)量控制的重要技術(shù)指標(biāo)之一。表4-2列出了美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)(ACI)的相關(guān)規(guī)定。

日本為了更便于應(yīng)用，規(guī)定了每1m3混凝土中Cl-含量的限定值。對(duì)于耐久性要求較高的鋼筋混凝土，Cl-總量不超過(guò)0.3kg／m3；一般鋼筋混凝土，Cl-總量不超過(guò)0.6kg／m3。若每1m3混凝土按300kg水泥計(jì)算，以上規(guī)定為水泥重量的0.1％-0.2％，與表4-2中美國(guó)的規(guī)定基本一致。

近期國(guó)內(nèi)制訂、修訂的規(guī)程規(guī)范逐步與國(guó)際接軌，比較嚴(yán)格的指標(biāo)規(guī)定是，對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土，Cl-總量不超過(guò)0.06％(水泥質(zhì)量百分比、下同)；對(duì)于普通混凝土，Cl-總量不超過(guò)0.10％，與ACl201的規(guī)定近似。

4．海砂中氯鹽的“限定值”

為了保證混凝土中Cl-總量不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限量，對(duì)施工中用水、砂石、外加劑等的氯鹽含量都必須給予限制，否則，混凝土中氯鹽含量就會(huì)超過(guò)“臨界值”，鋼筋就有腐蝕的危險(xiǎn)。就砂子而言，誨砂含有不等量的氯鹽。有些海砂含鹽量高達(dá)0.1％-1％(淡砂質(zhì)量百分比)。直接使用這樣的海砂建造房屋或公共基礎(chǔ)設(shè)施(如橋梁等)，由于鹽分遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)“臨界值”，鋼筋腐蝕危害就會(huì)發(fā)生。

一些國(guó)家對(duì)海砂的鹽含量作出限星規(guī)定，即“限定值”，借以規(guī)范海砂的使用。如日本規(guī)定，海砂氯鹽含量為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％的規(guī)定)，凡是含鹽量超標(biāo)的海砂，必須采取除鹽處理措施(如淡水洗)或防鹽腐蝕措施(如加鋼筋阻銹劑等)。未經(jīng)處理的含鹽量超標(biāo)海砂是嚴(yán)禁使用的。

我國(guó)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，對(duì)于一般混凝土海砂Cl-含量應(yīng)低于0.06％(相當(dāng)于以NaCl占干砂重量百分比的0.1％，比日本的規(guī)定放寬些)。如果按每1m3混凝土加500kg海砂計(jì)，當(dāng)Cl-含量為0.06％時(shí)，則帶人混凝土中的Cl-量為0.3kg；若1m3混凝土用300kg水泥，則僅海砂帶人的Cl-量，就已經(jīng)達(dá)到“限定值”了(水泥質(zhì)量的0.1％)。因此，保證海砂含氯鹽不超標(biāo)，是最起碼的要求。如果再違規(guī)使用超標(biāo)海砂，則會(huì)使混凝土中Cl-總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋼筋腐蝕的“臨界值”，鋼筋發(fā)生腐蝕，結(jié)構(gòu)破壞。

二、貝殼含量

貝殼屬于表4-1有害物質(zhì)中的輕物質(zhì)范疇。貝殼類主要成分為CaCO3，貝殼類雖然為惰性材料，一般不會(huì)與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但這些輕物質(zhì)往往呈薄片狀，表面光滑，本身強(qiáng)度很低，且較易沿節(jié)理錯(cuò)裂，因而與水泥漿的粘結(jié)能力很差。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)貝殼類等輕物質(zhì)含量較多時(shí)，會(huì)明顯使混凝土的和易性變差，使泥凝土的抗拉、抗壓、抗折強(qiáng)度及抗凍性、抗磨性、抗?jié)B性與耐火性能均有所降低。因此必須對(duì)其含量加以限制。

一般來(lái)說(shuō)，細(xì)碎的貝殼渣滓對(duì)混凝土強(qiáng)度影響不顯著，但對(duì)于海砂中貝殼含量較多時(shí)，會(huì)直接降低混凝土的強(qiáng)度，尤其對(duì)蒸壓養(yǎng)護(hù)的混凝土(如預(yù)應(yīng)力管樁等)的強(qiáng)度非常不利。