一是“海砂对混凝土结构真的有害吗?”,二是“这种现象真的很普遍而监督部门真的熟视无睹毫无作为吗?”对于第二个问题,我不是施工业内人士,也没有实际接触过,不好乱说。就说说第一个技术问题吧。
海砂对于钢筋混凝土结构的耐久性能,确实有着严重的影响,罪魁祸首就是海砂里的大量氯离子。海砂并不是不能使用,但一定要严格控制其氯离子的含量,只有氯离子含量满足要求的海砂才能使用。那为什么钢筋混凝土结构对氯离子如此敏感呢?
钢筋和混凝土是材料界著名的一对好基友。两者不仅在力学性能上珠联璧合,在耐久性能上也是天作地设。众所周知,钢筋在水和氧气的作用 下容易生锈,而包裹在钢筋周围的混凝土恰恰起到了保护钢筋免遭锈蚀的作用。制作混凝土所用的水泥,其熟料的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝 酸四钙。经过水化反应后,制成的混凝土的孔隙中充满了氢氧化钙的饱和溶液,其碱性相当强,实际pH值在13左右。如此强的碱性环境中,钢筋表面被氧化,形 成了一层很薄但很致密的水化三氧化二铁的保护膜。这层保护膜被叫做钝化膜,它隔绝了钢筋与外界环境,使得钢筋无法接触到水和氧气,不容易再发生氧化锈蚀, 起到了保护钢筋的作用。
所谓“没有拆不散的基友,只有不努力的小三”,砂石中掺杂的氯离子就是钢筋与混凝土这对基友的小三。因为氯离子的活性很强,如果其浓度大到一定程度,那么就可以渗透过这层钝化膜,与钢筋发生反应,形成易溶的氯化亚铁,也就是游离的亚铁离子和氯离子。三氧化二铁的钝化膜失去了依附的内层金属,也随之溶解,钝化膜被破坏。
一旦钝化膜被破坏,钢筋完全暴露,电化学腐蚀就开始了。铁与水和氧气发生电化学反应,生成氢氧化亚铁。如果氧气不太充足,氢氧化亚铁被最终氧化为四氧化三铁(黑锈)。如果氧气充足,氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁,继而脱水成为疏松多孔的三氧化二铁(红锈)。
我们再看一下整个过程,最后氯离子去哪里了呢?还是游离的氯离子,没有变成其它化合物。总的来看,氯离子起到了类似催化剂的作用。因此,整个锈蚀过程一旦开始就不会停止,在氯离子的不断作用下,钢筋被持续锈蚀。其带来的负面作用是多方面的:
- 其一,钢筋越来越细,力学性能持续下降,屈服强度和延伸率都显著下降;
- 其二,钢筋生锈后体积膨胀,会把周围的混凝土胀开,产生裂缝,严重的甚至会导致表面的混凝土脱落;
- 其三,带肋钢筋要依靠钢筋表面的月牙形肋与混凝土锚固在一起,就像螺丝钉上的螺纹一样,不容易脱落,一旦钢筋锈蚀,月牙形螺纹被腐蚀破坏,带肋钢筋变成了光滑圆柱形,锚固性能大幅降低。
鉴于这些严重后果,必须要严格控制混凝土中氯离子的含量。《混凝土结构设计规范》第3.5.3条规定了设计使用期限为50年的混凝土结构在不同环境 类别下的允许最大氯离子含量,一类环境为0.30%,二a类为0.20%,二b和三a为0.15%,三b类为0.10%,预应力混凝土为0.06%。第 3.5.5条规定了设计使用期限为100年的混凝土结构在一类环境下允许最大氯离子含量为0.06%。对耐久性有更高要求的结构,还需要根据其它相关规范 来确定。
而海砂由于其来自海洋环境,含有大量的氯离子,必须要满足严格的含量要求。《普通混凝土用砂石质量标准及检验方法》第3.1.10条规定,“对于钢筋混凝土用砂,其氯离子含量不应大于0.06%(以干砂的质量百分率计)”。
除了海砂之外,氯离子还有很多其它来源途径。
- 其一是北方冬天常用的除冰盐。由于保护意识不强,管理不善,很多地区大量的使用含氯离子的除冰盐,导致很多公路混凝土结构腐蚀严重,有些甚至不得不拆除重建。
- 其二是常年接触海洋环境的钢筋混凝土结构,比如港口码头、跨海大桥、防洪堤坝等等,不可避免的要接触到海洋中的大量氯离子。
- 其三是某些化工厂的混凝土结构,其环境中也有大量的氯离子。
- 其四是内陆某些严重盐碱地区,建筑物的基础也处在大量氯离子的环境中。
对于这些不得不接触氯离子的混凝土结构,有哪些有效的保护措施呢?
- 其一是增大钢筋外侧混凝土的厚度,不让氯离子那么轻易的就能渗透到钢筋表面。
- 其二是在混凝土中采用阻锈剂,即使氯离子将钝化层破坏,阻锈剂仍然能阻止钢筋的电化学锈蚀。早期常用的阻锈剂主要是亚硝酸盐或者铬酸盐,但其毒性很强,发生过多次工地食堂误用亚硝酸盐导致集体中毒的事故。现在出现了很多新型无毒害的阻锈剂,包括可以直接喷涂在混凝土表面的阻锈剂。
- 其三是加强对钢筋的保护。比如采用环氧树脂涂层钢筋,钢筋表面的环氧树脂涂层代替了天然形成的钝化层,氯离子无法穿透环氧树脂涂层,钢筋带上了树脂套套,氯离子就无可奈何了。
- 其四,可以采用不锈钢钢筋,氯离子你们放马过来吧,老衲已经练成了少林神功之金刚不坏体。
像新闻报道中提到的这些结构,如果真的是采用了含有大量氯离子的海砂,其混凝土耐久性能确实是有问题的。但也有补救措施,比如采用喷涂型阻锈剂,将 阻锈剂喷涂在混凝土结构外表面,渗透扩散到钢筋表面,形成额外的保护膜,起到阻隔氯离子的作用,从而提高钢筋的抗锈蚀能力,改善既有结构的耐久性能。
【高晟的回答(10票)】:
泻药,对于第一个问题,上面已经说的很详细了,作为现场管理非设计人员,只能就第二个问题谈下自己的想法。就房屋结构验收来说根据《混凝土结构工程质量施工验收规范》GB50204来看,现场混凝土质量验收的原材料项目涉及以下问题:
什么叫主控项目呢?就是要求全部合格的项目,不允许有超过控制值的偏差。
从验收规范来看,目前政府对混凝土中水泥和外加剂的掺合,监管还是很严格的,但在验收项目中,并未提及砂的化学成分,当然对总体的混凝土中氯化物的 含量是严格控制的。然后会有人出来问说政府可以收钱不管事啊!这就存在监管漏洞这一块了,混凝土浇筑前,一般材料供应单位(搅拌站),会向施工单位提供混 凝土开盘鉴定和材质报告,具体内容会涉及水泥、砂石及各种外加剂的比例,其中用砂这一块会有氯的含量这一项,具体不多说,上图。
该报告单是湖北省的,由于本地都是河沙,且数量较丰富,没有氯盐含量超标问题,沿海城市应该会有这一项。这里注意下报告的盖章处,是混凝土生产厂家 的实验室,每个混凝土生产厂家都会有实验室,主要工作是混凝土标号的适配实验,政府包括现场监理会不定期对实验室进行抽查,包括抽查检验设备的运转状况和 检验人员的证件及操作水平等,同时也会抽查现场堆积的材料的质量,但由于设备和样品(检验是一种,使用是另一种)的限制,很难找到不合格的样品,只要政府 职能部门检查合格,该生产厂家就可以挂牌正常投入使用。从上可以了解到,无论是政府还是现场监理都只能是抽查,而且都是检查生产厂家,不会去检查原材料产 地,所以效果也有限。当然追究责任的话,主要还是生产厂家的责任,毕竟是该厂家实验室出具的合格报告,政府、监理、施工单位也会在相应的职责范围内承担一 定的责任,主要也就是经济上的处罚。
然后说下,政府及监理单位是否对此现象熟视无睹,这里没有替政府说话的意思,我只谈现在的房屋验收制度的问题。房屋的验收通常有以下几道程序:
1、施工单位自检
2、监理现场验收
3、开发商组织监理、参建单位进行分部工程、单位工程及竣工验收,政府监管部门参与。
记者提到的问题主要在2、3两部,这两部验收的依据主要是资料,资料包含:现场验收资料、隐蔽工程资料、检查记录、材料合格报告。前三项都是现场可 控的,主要谈材料这块,现场浇筑的混凝土必须做试块送检政府授权的第三方检验机构,沿海发达城市的检验是很严格的,必须要求监理到场送检,材料现场取样。 但混凝土的检验合格是以试块的抗压强度为标准,并不涉及化学成分,包括后期的现场回弹试验等,都是检测材料的强度,除非建筑结构外观出现不正常的颜色,否 则是不会检验外加剂及原材料的化学成分的,自然也无法检验是否使用海砂的问题了。
另外说一点,作为开发商,即使明知道出现问题,也是不会立即上报的,毕竟会影响企业的名誉及销售楼盘的销售量。而且作为第三方监管机构的监理单位实际上是从开发商处拿取监理费的,作为企业也不得不考虑经济因素。
其实就以上所说,并不是政府、监理检查不严格,主要还是检查、监管、合同等程序的不完善造成的,当然完善检查程序许多方面都需要解决,这需要一个过程,只是就一个建筑从业人员来说,看到的这个过程很缓慢。