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    萬萬沒想到,海砂還有這么多秘密!

    時間:2022-06-02 17:01 來源:互聯網 點擊量:

      隨著經濟的飛速發展,作為混凝土細骨料的砂子用量特別巨大,在沿海某些地區相繼出現河砂短缺、濫用海砂的現象。但是,海砂作為建筑用砂是把“雙刃劍”,一方面可以緩解河砂短缺局面、避免過度開采河砂帶來的生態環境問題,另一方面由于海砂中所含的氯離子會腐蝕鋼筋,濫用海砂有可能引發“海砂屋”等嚴重工程事故。
     
      海砂資源及利用的問題
     
      在我國東部沿海地區,人口稠密,經濟發達,工程建設量大,當河砂資源出現供給不足時,又沒有其他砂源替代(如內陸地區可以使用山砂或機制砂等替代),遠距離運輸河砂又會大大提高工程造價。與國外許多國家走過的路一樣,在陸砂資源短缺的情況下,人們開始將注意力轉向了當地砂源——海砂。因此,沿海地區開采利用海砂是經濟發展的客觀需要和歷史發展的必然。
     
      英國、丹麥、挪威、瑞典、比利時、加拿大、澳大利亞、新西蘭、日本、韓國、土爾其、印度等國家以及我國的臺灣地區在海砂應用于工程建設方面已有多年的歷史和豐富的應用經驗。尤其是河砂、陸砂資源短缺的日本,在20世紀40年代就已經開始利用海砂配制混凝土,特別是20世紀80年代到90年代,日本海砂的利用量達到歷史的高點,海砂占建筑用砂的比例高達30%左右。
     
      我國20世紀30~40年代我國局部地區將海砂用于臨時建筑。70年代末,個別沿海城市開始出現使用海砂的建筑結構,但規模較小。對海砂的開采利用在近十多年獲得迅速發展。國內較早大規模使用海砂的是寧波和舟山地區、深圳地區等。目前,寧波、舟山地區的建筑用砂90%以上為海砂。
     
      海砂含泥量低、粒形優良、細度均勻,適合配制混凝土。然而,海砂含有較高的氯鹽、貝殼、輕物質等有害物質。未經凈化處理的海砂容易造成混凝土中的鋼筋過早銹蝕,給建筑工程埋下嚴重的質量隱患。國內外因濫用或誤用海砂出現了一批“海砂屋”,造成了重大的經濟損失和惡劣的社會影響。
     
      中國建筑科學研究院承擔了“十一五”科技支撐計劃課題“海砂在建設工程應用中的關鍵技術及產品開發”(2006BAJ02B04)的研究工作,首次在我國黃海、東海、南海三大海域采取了典型的海砂樣品進行研究,系統的研究了海砂作為建筑用砂的特性和應用技術條件、海砂凈化處理技術、海砂混凝土性能、高性能海砂混凝土生產質量控制及工程應用技術、既有海砂混凝土建筑的結構檢測技術和病害診治技術等,建立了海砂凈化示范生產線、海砂混凝土示范生產企業和海砂混凝土示范工程。制定了工程技術標準JGJ206-2010《海砂混凝土應用技術規范》。
     
      有效的凈化處理是安全使用海砂的關鍵前提
     
      海砂經過有效的凈化處理之后,如果氯離子含量等技術指標達到標準要求,完全可以替代河砂生產結構混凝土,且混凝土的各項技術性能均良好。濱海環境中的自然暴露試驗也表明海砂混凝土的耐久性良好,但前提是海砂需要進行有效的凈化處理。鑒于此,JGJ206-2010《海砂混凝土應用技術規范》規定“用于配制混凝土的海砂應作凈化處理”并將其列為強制性條文,要求嚴格執行。同時,該規范對海砂混凝土的氯離子含量和耐久性能技術指標做出了明確的規定。嚴格執行該規范,才能確保海砂在建設工程中的安全使用。
     
      海砂凈化處理的技術是采用淡水沖洗。雖然目前我國的海砂凈化技術和設備能夠基本滿足生產出符合規范要求的凈化海砂,但存在以下問題:
     
     ?。?)設備簡易,生產粗放,不規范,目前也無規范可以遵循
     
     ?。?)普遍存在耗水量大、能耗高、占地廣的問題;
     
     ?。?)工藝流程設計和用水量缺乏系統試驗的、科學的依據,大多依靠經驗,隨意性很大,因而,凈化處理出來的海砂質量不穩定,特別是含鹽量波動較大。因此,我國亟須在海砂凈化處理技術上進行革新和升級,形成節水、節能、高效、穩定的凈化處理技術系統,并制定相應的技術標準,以確保凈化海砂的質量。
     
      海砂的開采問題
     
      在1993-1994年前后,寧波、舟山地區開始大規模采掘海砂,淡化后用于建筑工程。目前正在使用采掘技術,是通過采砂船的泵抽吸技術。抽吸時,由海水攜帶海砂,進入吸管。船艙中設置初步處理設備,能夠將吸上來的海砂進行處理,主要是篩去泥塊、大的貝殼和其他雜物,得到比較均勻、潔凈的海砂。
     
      經上述采砂工藝處理后,所得海砂的含泥量較低,已不含大的貝殼等粗物,除含鹽量和貝殼含量之外,其余指標一般都能滿足建筑用砂的標準。
     
      海砂的開采應考慮如下問題
     
     ?。?)海砂開采對海洋生態環境和地質環境的影響
     
      開采海砂,可能會破壞海洋生物群集中的各生物種類的棲息環境,破壞海底的生態環境同時影響海水的鹽度、pH值、O2含量、營養鹽等。日本曾經報道過開采海砂導致海底世界如同荒漠一般的景象,由此引起日本社會對開采海砂的反對。
     
      海砂開采可能造成海域輸砂量失衡、附近海域流場、波場改變,使得海岸受到侵蝕,國土流失。在近海大規模開采海砂,可能會引起近海地質環境的改變,甚至引起局部陸架的地質災害。
     
     ?。?)海砂開采應考慮海砂礦產資源的綜合利用
     
      海砂是海底重要的礦產資源,有的海砂礦產中含有大量的稀有金屬元素,如可能含有錳、銅、鎳、鈷等多種元素,還可能鐵礦、鈦鐵石與鋯石等珍貴礦產的賦存地。如果此類極具冶金價值的海砂用于建筑用砂,不僅是極大的資源浪費,而且對人居環境也可能存在放射性等潛在危害。
     
      因此,海砂的開采因由國家國土資源部門詳細勘探規劃,有計劃、有步驟的開采使用。盲目開采使用,后果十分嚴重。
     
      海砂的基本技術指標
     
      海灘砂比較細,多屬于細砂范疇,而海底砂則多是中砂,但不同地區的海砂級配等差別較大。淡化海砂的表觀密度分布在2590~2650千克每立方米范圍內,與河砂相比,一般來說海砂表觀密度略小。由于海砂中存在一定量強度較低的軟弱顆粒,造成海砂的壓碎值指標偏大,堅固性指標稍差,含泥量較低,但貝殼等輕物質含量整體偏高;海砂具有較高的氯離子含量,此外,海砂還含有一定量的硫酸鹽、硫化物、以及含磷的礦物。
     
      根據出處的不同,海砂中可能含有不同的含泥量、貝殼含量和輕物質含量。海砂的含泥量、貝殼含量和輕物質含量均比較低,經過淡化處理后的海砂對應物質含量均有顯著降低。
     
      巖相分析表明,不同海域的海砂、灘砂的樣品可能存在潛在堿活性。但通過砂漿棒法檢測堿活性,絕大多數海砂樣的試件6個月的膨脹率均遠小于標準要求值0.10%,海砂無潛在堿活性危害。
     
      絕大多數海砂的放射性檢測結果表明,內、外照射指數符合GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》和GB50325-2001《民用建筑工程室內環境污染控制規范》的規定要求,對人的健康和安全不造成危害。
     
      海砂混凝土的基本性能
     
      相同配合比和外加劑摻量情況下,海砂混凝土的工作性能不如河砂混凝土,達到相同工作性能需要提高海砂混凝土的外加劑用量。
     
      海砂混凝土和河砂混凝土的抗壓強度、軸壓強度和彈性模量相差不多,基本相當。海砂中含有微量貝殼和輕物質不會影響混凝土與鋼筋的粘結性能,海砂混凝土的鋼筋握裹強度與河砂混凝土基本相當。
     
      淡化海砂混凝土中鋼筋銹蝕失重率略大于河砂混凝土,但相差不多。淡化海砂混凝土的干燥收縮性能與河砂混凝土的干燥收縮性能基本相當,干燥收縮發展規律相同。淡化海砂混凝土的受壓徐變性能與河砂混凝土的受壓徐變性能基本相當,受壓徐變值發展規律相同。
     
      隨著海砂中鹽分的提高,混凝土的早期抗壓強度(3d左右)明顯提高,但28d的抗壓強度基本一致;隨著海砂中鹽分的提高,混凝土中鋼筋銹蝕失重率明顯增加。隨著海砂中鹽分的提高,海砂混凝土的抗氯離子滲透性能基本相當。
     
      JGJ206-2010《海砂混凝土應用技術規范》的幾個技術要點
     
     ?。?)海砂及海砂混凝土的定義
     
      《海砂混凝土應用技術規范》中將“海砂”定義為:出產于海洋和入??诟浇纳?,包括灘砂、海底砂和入??诟浇纳?。本規范將“入??诟浇纳?rdquo;納入海砂范疇,從而解決了一直以來對江河入??诟浇乃^“咸水砂”是否屬于海砂的爭論。入??谑呛恿髋c海洋的匯合處,淡水和海水的界線不易分明,且隨著季節發生變化,本著從嚴控制的原則,故將入??诟浇纳凹{入海砂范疇。
     
      規范中將“海砂混凝土”定義為:細骨料全部或部分采用海砂的混凝土。這樣一來,凡是摻有海砂的混凝土,無論摻加比例多少,都視為海砂混凝土,這也體現了從嚴控制的思想。
     
     ?。?)凈化處理
     
      《海砂混凝土應用技術規范》規定“用于配制混凝土的海砂應作凈化處理”,并將將此作為強制性條文。“凈化處理”作為本規范的特有術語,定義為:采用專用設備對海砂進行淡水淘洗并使之符合本規范要求的生產過程。因此,海砂的凈化處理需要采用專用設備進行淡水淘洗,并去除泥、泥塊、粗大的礫石和貝殼等雜質。這主要考慮到采用簡易的人工清洗,含鹽量和雜質不易去除干凈,且均勻性差,質量難以控制。海砂用于配制混凝土,應特別考慮影響建設工程安全性和耐久性的因素,確保工程質量,確保海砂應用的安全性。鑒于我國目前質量管理的現實狀況,本規范對此進行了嚴格規定。該強制性條文一是是為了杜絕將海砂原砂直接用于生產混凝土,二是為了杜絕采用自然淡化、簡單的人工淘洗等無法保證凈化質量的方式來敷衍了事的行為。
     
      《海砂混凝土應用技術規范》規定“海砂不得用于預應力混凝土”。
     
     ?。?)氯離子含量問題
     
      《海砂混凝土應用技術規范》提高了對海砂中氯離子含量的要求,規定海砂的離子含量不得大于0.03%。同時對其他原材料(水泥、拌和用水等)的氯離子含量也提出了較高要求,以達到從嚴控制的目的。
     
      JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》中對砂的氯離子含量作為強制性條文規定:鋼筋混凝土用砂,氯離子含量不得大于0.06%(以干砂質量百分率計);預應力鋼筋混凝土用砂,氯離子含量不得大于0.02%。日本標準JISA5308:2003《預拌混凝土》對砂的氯離子含量的要求是:氯鹽(按NaCl計算)含量不超過0.04%(相當于0.024%的氯離子含量),同時又規定:如砂的氯鹽含量超過0.04%,則應獲得用戶許可,但不得超過0.1%(相當于0.06%的氯離子含量);如果用于先張預應力混凝土的砂,氯鹽含量不應超過0.02%(相當于0.012%的氯離子含量),即使得到用戶許可,也不應超過0.03%(相當于0.018%的氯離子含量)。我國臺灣地區的標準CNS1240《混凝土粒料》沿用了日本最嚴格的規定:預應力鋼筋混凝土用砂,水溶性氯離子含量不得大于0.012%;所有其他混凝土用砂,水溶性氯離子含量不得大于0.024%。
     
      借鑒日本和我國臺灣地區的標準,并同時考慮到我國大陸地區的實際情況,將鋼筋混凝土用海砂的氯離子含量限值規定為0.03%,低于JGJ52-2006規定的0.06%。
     
      值得注意的是,《海砂混凝土應用技術規范》規定了配合比設計和生產過程中應檢測海砂混凝土拌合物的水溶性氯離子含量。由于氯離子檢測方法的不完善,中國建筑科學研究院組織編制了JGJ/T322-2013《混凝土中氯離子含量檢測技術規程》。
     
     ?。?)其他技術指標
     
      規范從嚴控制海砂中的堅固性、含泥量、泥塊含量、云母含量等技術指標,這些指標都是取GB/T148684《建筑用砂》和JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》中偏于安全、甚至最嚴格的限值。同時,本規范還對海砂的堿活性和放射性進行了規定。
     
      結束語
     
      儲量豐富的海砂是沿海地區重要的建筑用砂來源。生產混凝土用于建設工程中是海砂使用的主要途徑。中外不同歷史時期的經驗和教訓表明:使用海砂是經濟社會發展的必然,但關鍵在于能否科學、合理地使用,用得好,可以創造巨大經濟、社會和環境效益;相反,如果盲目、不科學地使用海砂將會造成災難性后果。
     
      海砂的開采利用應該注意兩個關鍵環節:第一是“采”,海砂的開采必須由國家有關部門詳細勘探規劃,有計劃、有步驟的開采使用。嚴禁盲目開采、盜采。第二是“洗”,海砂應用最關鍵的環節是做好海砂的凈化處理。淡水沖洗目前仍然是最為簡單有效的辦法。
     
      延伸閱讀:
     
      海砂,顧名思義就是海中的砂石。作為僅次于石油天然氣的第二大海洋礦產,海砂有著眾多用途,其中最主要的用途之一就是作為工程建設的原材料,尤其是大型建設的填海造陸環節。因為海砂當中的鹽分氯離子會侵蝕鋼筋,給工程帶來安全隱患。因此,早在2004年8月,建設部就下發了《關于嚴格建筑用海砂管理的意見》。
     
      不合格海砂
     
      央視財經《第一時間》報道,華潤涉嫌使用不合格海砂。據介紹,華潤大沖村舊村改造項目是廣東省最大的城改項目,華潤集團作為開發商負責建設。華潤大沖村舊村改造項目使用的混凝土,是由華潤自己的攪拌站提供。工作人員介紹,攪拌站所用砂大部分是海砂,還有一些水洗砂。專家介紹,海砂里含有氯離子,一旦超標,將嚴重腐蝕混凝土里的鋼筋,破壞建筑的混凝土結構,產生安全隱患。
     
      10多年海砂瘋狂盜挖讓美麗的汕尾海灘千瘡百孔,也讓黑惡勢力滋生橫行。但這并非海砂給汕尾市民帶來的最大危害。據有關統計,每年汕尾從周邊海域盜挖的海砂上百萬立方米,這上百萬立方米的海砂流向哪里了呢?早在2008年就有媒體做過調查,在高額利潤的吸引下,這些海砂很大部分被用來建房。而廣東在2004年便禁止在工程中使用海砂。
     
      違規用海砂
     
      2013年3月15日,深圳市住建局對使用不合格海砂生產預拌混凝土的企業(站點)進行嚴厲處理。吊銷深圳市東大洋建材有限公司的資質證書。責令8家企業(站點)停業整頓一年,責令6家企業(站點)停業整頓6個月以上。涉嫌流入不合格建筑用砂的嘉逸豪園、大沖城市更新項目、平安金融大廈三項目均被責令停工。
     
      長福高速等工程濫用海砂
     
      海砂因為鹽分高,哪怕經過淡化,其中的氯離子仍可能腐蝕到鋼筋,導致建筑物壽命減短。因此,福建省住建部門明確要求嚴格控制凈化海砂使用范圍,嚴禁海砂用于澆筑鋼筋混凝土結構中。但是幫幫團欄目在福州和莆田沿海地區調查發現,個別攪拌站大量違規使用海砂配置混凝土,并送進多個項目工地用于澆筑。除了昨天曝光的長福高速公路青山巖隧道外,莆田富力尚悅居、莆田保利城等知名開發商樓盤項目也紛紛“中招”。
     
      海砂因為鹽分高,哪怕經過淡化,其中的氯離子仍可能腐蝕到鋼筋,導致建筑物壽命減短。因此,福建省住建部門明確要求嚴格控制凈化海砂使用范圍,嚴禁海砂用于澆筑鋼筋混凝土結構中。但是幫幫團欄目在福州和莆田沿海地區調查發現,個別攪拌站大量違規使用海砂配置混凝土,并送進多個項目工地用于澆筑。除了昨天曝光的長福高速公路青山巖隧道外,莆田富力尚悅居、莆田保利城等知名開發商樓盤項目也紛紛“中招”。
     
      海砂氯離子極大影響混凝土壽命小小的海砂其貌不揚,但進入鋼筋混凝土后,可能會腐蝕鋼筋,導致建筑物壽命縮短,危害不可小覷。為此,福建省住建部門明文禁止。建筑行業專家表示,海砂中的氯離子,就像建筑物里的“癌細胞”一樣,會造成建筑開裂,壽命減短。
     
      福州多措并舉加強海域采砂臨時用海管理,海砂開采走向深遠海區
     
      近年來,海砂需求量劇增,價格逐年攀高,一些建設單位為降低成本或方便施工,在未經許可的情況下,擅自在近岸海域采挖海砂用于工程建設,不僅造成國有資產的流失,而且破壞了海洋生態環境。為進一步規范海砂開采用海秩序,確保海砂資源的可持續利用,福州市海洋行政管理部門多措并舉,堵疏結合,不斷加強海域采砂臨時用海管理。
     
      一、依法依規出讓海域采砂臨時用海使用權。福州市海域采砂臨時用海使用權出讓遵循統一規劃、整體出讓、分期開發、宗海登記的原則。出讓前,根據海域采砂臨時用海管理辦法和海域采砂臨時規劃等法規規劃,結合福州市重點項目用砂需求,科學選劃擬出讓的采砂區域,認真研究制定具體出讓方案;出讓過程中,依托市產權交易服務中心電子交易平臺開展出讓工作,做到出讓信息有序、透明、公開;出讓后,規范確權登記流程管理,簡化審核程序,開展并聯審核,縮短辦理時限。
     
      二、規范海域采砂臨時用海船舶管理。實行海域采砂臨時用海作業船舶報備制度,嚴格控制報備的船舶數量,要求參與作業的船舶必須安裝規定的GPS系統,應當在有關部門注冊登記、合法有效,符合有關安全要求,自覺接受海洋、海事等執法機構的監管。嚴禁內河船舶參與海域采砂作業。
     
      三、落實海砂開采動態監測工作。加強海域采砂臨時用海動態監測工作,根據監測資料,及時掌握海砂開采對項目附近海域的環境影響,第一時間發現問題并采取有效防控措施,對海砂開采用海和采砂數量進行宏觀調控,將海砂開采活動控制在對海洋環境影響最小范圍內,確保海砂資源可持續利用。
     
      四、加強海砂開采用海監督管理。加強對各類非法采砂用海的打擊力度,通過強化責任落實、加強橫向聯合、開展專項整治和海砂開采用海重點監控區檢查,及時依法查處和打擊各類非法采砂用海行為,維護海砂開采用海競得人的合法權益,維系良好的海砂開采用海秩序。2013年以來,全市海監機構共立案查處非法采砂案件195起,收繳罰沒款150?6.74萬元。監察機構將海域采砂臨時用海監督管理納入監察范圍,對不按規定和程序辦事的,依法給予處分。
     
      通過努力,福州市的海域采砂臨時用海管理工作打下了一定的基礎,今后,福州市將加緊修編規劃,積極引導全市海砂開采向深遠海區域發展;完善船舶備案制度,建立聯合執法長效機制,以典型案例形成強效威懾力;維護海區安全,確保資源有序利用和海洋生態安全協調并進。

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