郭國強,駱 輝

(1.南京理工大學紫金學院土木交通系,江蘇 南京 210023;2.南京林業(yè)大學土木工程學院,江蘇 南京 210037)

隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略的推進,沿線基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加快,對混凝土的需求量急劇增加,而作為混凝土不可或缺的建筑用砂,需求量十分巨大?，F(xiàn)階段我國建筑用砂的來源主要有河砂、機制砂和海砂,其中河砂應(yīng)用最為廣泛,但面臨著河砂資源不斷減少甚至枯竭的趨勢。禁采令的實施,造成建筑用砂日趨緊張[1]。海砂由于含泥量低、級配好、細度適中等優(yōu)點被許多國家所使用,但其氯離子含量較高,如果不對其嚴格控制,會嚴重影響混凝土耐久性,降低建筑物使用壽命[2]。

1 試驗方法

1.1 樣品和儀器

試驗選取了黃海海域連云港海岸海砂,其取樣點情況見表1，性能指標見表2,測試前采用方孔篩進行篩選,儀器選用見表3。

表1 海砂取樣點狀況

表2 海砂物理性能指標

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 干濕砂制樣的影響

依據(jù)規(guī)范《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準(JGJ 52—2006)》進行氯離子含量檢測時,首先必須對試樣進行烘干處理,但不同地點的海砂中均含有部分水分,故氯離子檢出值可能產(chǎn)生不同程度的誤差[5],本文通過試驗對海砂干濕制樣進行檢測對比分析。

在進行干濕砂對比分析時,首先進行含水率換算,LD-1、LD-2樣品海砂的含水率為2.2%,故取干砂質(zhì)量500 g,濕砂質(zhì)量511 g；YW-1樣品海砂的含水率為1.6%,取干砂質(zhì)量500 g,濕砂質(zhì)量508 g。采用干濕砂增量指標對其進行評價。

(1)

式中：θ為氯離子增量百分比；

β為濕砂質(zhì)量；

α為干砂質(zhì)量。

1.2.2 浸泡時間對試驗結(jié)果的影響

由于各個國家標準規(guī)范對氯離子檢測樣品中浸泡方式和浸泡時間不一,本節(jié)采用模擬周期浸泡法[6],具體情況如下：試驗以水倒入燒杯時開始計時,時間為12 h。2 h內(nèi)每小時測試一次,之后每隔2 h測試一次,直到12 h,共測試7次,每次重復(fù)測量3次,取平均值。

1.2.3 氯離子二次浸泡析出效應(yīng)研究

氯離子在搖動、振蕩過程中可能有部分氯離子未析出,導(dǎo)致所測試的氯離子含量偏低。本節(jié)在第一次檢測完成以后記錄海砂溶液總質(zhì)量,后將含有氯離子的溶液倒掉,再加入去離子水使之總質(zhì)量與之前持平,常溫浸泡6 h后,進行檢測,重復(fù)上述步驟2次。

2 分析與討論

2.1 干濕砂制樣的影響

干濕海砂制樣測試結(jié)果見表4,砂樣的處理方法對海砂氯離子含量影響很大,濕砂制備的樣品檢出值含量比干砂高出15%～30%。海砂中氯離子主要來源于吸附在砂顆粒表面或者砂顆粒空隙中殘留的海水,其存在形式主要為結(jié)合水、自由水和毛細水[7],當海砂堆至于堆場后,顆粒之間的自由水和毛細水短期內(nèi)流失很快,海砂中所含水分的形式主要表現(xiàn)為吸附水和毛細水,其含量是氯離子的主要來源[8](圖1)。

2.2 浸泡時間對氯離子含量的影響

由圖2可以看出,隨著浸泡時間增長,干砂氯離子結(jié)果檢出值逐漸上升,在8 h后基本達到穩(wěn)定,且要略大于同類海砂檢出值,說明浸泡時間對氯離子含量檢出值影響較大,可達到40%以上。砂在干燥狀態(tài)下表層富集大量白色結(jié)晶鹽粒[9],賦存狀態(tài)主要為溶解態(tài)和固態(tài),在海水浸泡下,溶解態(tài)氯離子能在較短時間內(nèi)析出,但固態(tài)離子與海砂性質(zhì)較為接近,難以一次性析出,隨著時間推移,浸泡氯離子濃度會逐漸增大[10]。

2.3 氯離子二次浸泡析出研究

從表4和圖2可以看出,海砂在不同浸泡次數(shù)下,析出情況不一,二次浸泡后氯離子仍有第一次檢出值的30%～50%,說明首次浸泡后氯離子含量依然很高,部分氯離子未能完全析出,檢測方法存在誤差。海砂中氯離子的浸出效應(yīng)取決于溶液中氯離子的吸附,其吸附規(guī)律可用第I類型吸附等溫線來表征[11],浸泡次數(shù)越多,海砂對氯離子的吸附量越少,檢出值越小(表5)。

3 結(jié) 語

本文主要以海砂為研究對象,針對不同環(huán)境下氯離子檢測過程中的浸泡時間、釋放效應(yīng)、干濕制樣三大因素,采用模擬周期浸泡實驗,通過控制變量法來研究其檢出值的影響規(guī)律,根據(jù)試驗結(jié)果得出以下結(jié)論：

1)現(xiàn)行氯離子檢測方法由于受各種未知因素的影響,測試結(jié)果存在誤差,研究氯離子檢測過程中的浸泡時間、釋放效應(yīng)、干濕制樣等因素對結(jié)果的影響,對氯離子檢測新方法的擬定具有重要的現(xiàn)實意義。

2)砂樣的處理方法對海砂氯離子含量影響很大,濕砂制備的樣品檢出值含量比干砂高出15%～30%,海砂中的吸附水和毛細水,是氯離子的主要來源。

3)浸泡時間對氯離子含量檢出值影響較大,初始值之差可達到40%以上。

4)海砂在不同浸泡次數(shù)下,測試值不同,二次浸泡后氯離子含量仍有第一次檢出值的30%～50%。