用于混凝土的海洋集料

海洋集料已用于很多標(biāo)志性建筑，像塞芬二橋、溫布利體育場和英吉利海峽隧道鐵路線，這些建筑每天都在使用，且首要的性能就是工作性和耐久性。這些建筑與陸地上的建筑一樣應(yīng)該采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)評定的集料。與海水接觸的海灘砂和其它礦物沉淀物也可以當(dāng)作海洋集料。在一些區(qū)域海洋集料對市場的貢獻(xiàn)更大，例如，英國東南部大約30%的集料是海洋集料，威爾斯南部超過90%的砂是海砂。

海洋集料主要從英國和威爾斯南部許可開發(fā)海域的海床周圍開采。海洋集料的開采許可必須經(jīng)過完整的環(huán)境影響評價才可以授予。環(huán)境影響評價包括調(diào)查對海岸地質(zhì)作用的影響、對海洋生態(tài)的影響以及對漁業(yè)和考古的影響。

海洋集料在英國是高品質(zhì)砂石的重要來源，主要用于混凝土集料。2005年英國和威爾斯混凝土集料總量的18%使用的是海洋集料。

在英國2001年—2016年國家和地區(qū)對集料供給指南中，海洋集料對整個集料供應(yīng)的重要性已經(jīng)得到公認(rèn)。英國每年有1700萬噸海洋集料被開采出來，包括填砂護(hù)灘所用的材料和其它用于填充的材料。

像英國東南部這些區(qū)域施工作業(yè)難度很高，且陸地的集料供應(yīng)有限，所以海洋集料就成為主要材料。由于海洋集料是直接運輸?shù)酱a頭，這樣可以減少從礦場的公路交通運輸對環(huán)境造成的影響。

海洋集料的開采和使用信息可以從海洋集料制造商協(xié)會獲得。2008年3月出版的項目綜述是從超過360個項目中提煉而成的。

什么是海洋集料

海洋集料的地質(zhì)起源和礦物組成與來自于陸地的集料一樣。他們大部分都是硅酸鹽類，粗粒徑從南部的燧石和黑燧石到石英石，細(xì)粒徑部分組分相同但是晶狀石英含量較高。

海洋集料中含有貝殼碎片和海鹽，在最終使用時歐洲標(biāo)準(zhǔn)對這些組分的含量都有一定的限制。盡管海洋集料中氯化物含量通常都較低，但氯化物促使埋置鋼筋腐蝕，而鈉離子在一定環(huán)境下有助于堿骨料反應(yīng)。對于結(jié)構(gòu)混凝土，需要采用化學(xué)方法測定氯化物含量，以確定滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。如果混凝土中堿含量控制在發(fā)生堿骨料反應(yīng)的最小風(fēng)險以下，那么鈉含量也應(yīng)相應(yīng)控制在一定含量以內(nèi)。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)

主要的歐洲標(biāo)準(zhǔn)有BSEN12620和BSEN206-1。BS8500是BSEN206的英國國家使用文檔，而PD6682-1則是BSEN12620的使用導(dǎo)則。

混凝土中的氯化物除了來自于集料之外，像水泥和外加劑中也有氯化物的存在，所以集料中含有氯化物需要正確對待。BSEN206-1中對混凝土中氯化物的總含量做了限制。

BS8500-1給出了一個確定氯化物含量等級的指南，氯化物含量的限制是根據(jù)鋼筋和水泥的類型來確定的。預(yù)應(yīng)力混凝土和經(jīng)過熱養(yǎng)護(hù)的鋼筋混凝土或是埋置金屬的混凝土所要求的氯化物含量等級比正常養(yǎng)護(hù)的同類混凝土要低一些。采用依照BS4027標(biāo)準(zhǔn)要求的抗硫酸鹽水泥配制的混凝土所要求的氯化物含量要比其它水泥配制的混凝土要低，這是因為抗硫酸鹽水泥含有較低的C3A組分，在硬化混凝土中它與氯離子的化學(xué)鍵密切相關(guān)。

BS8500建議，在后張法預(yù)應(yīng)力混凝土和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土中，氯化物含量取決于建筑物類型，施工方法和裸露程度。BRE文摘507對此進(jìn)行了進(jìn)一步的解釋。

BSEN12620中假定來自于內(nèi)陸的混合集料氯化物含量在0.01%以內(nèi)。

內(nèi)陸集料和海洋集料一樣也有貝殼碎片。BSEN12620對于細(xì)集料的貝殼含量沒有做限制，但是將粗集料的貝殼含量分為兩類，貝殼重量小于10%和大于等于10%兩類。做這些限制最初是想通過降低空心貝殼的含量來保持混凝土的抗?jié)B性，其實大部分貝殼碎片填充在水泥漿體中，所以說并沒有增加混凝土的滲透性。大部分貝殼碎片的成分是碳酸鈣，這種組分在混凝土中很穩(wěn)定，不過薄殼的貝殼，和任何片狀材料一樣會影響混凝土的和易性。

用于道路路面的高速公路管理局規(guī)范中限制混凝土路面板用50mm粒徑以上的砂中酸性材料低于25%，因為考慮到交通帶來的對路面磨損。

鋼筋保護(hù)

對于普通鋼筋混凝土可以采用清洗混合集料來滿足所要求的氯化物含量。在布里斯托海峽和默西塞德區(qū)域60年來都是這樣做的。如果使用未清洗的海砂，必須檢測氯化物含量且滿足BS8500規(guī)定的要求。如果作為儲備物資的水通過蒸發(fā)而不是排水失去，海洋集料的氯化物含量可能會增加，不過在英國這個不是問題，除非夏天達(dá)到儲備水的底線。海洋集料中像來源于靠近海岸線的海灘或是偶爾遭受海水浸濕亦或是蒸發(fā)率比較高的，通常氯化物含量較高。

工程實例表明，假如硬化后混凝土的氯化物含量低于BS8500的限制，以及混凝土的質(zhì)量和保護(hù)層厚度都按標(biāo)準(zhǔn)要求做的話，采用海洋集料并沒有大的額外腐蝕風(fēng)險。

BSEN206-1和英國導(dǎo)則都要求氯化物含量的計算包括混凝土中所有組分，包括水泥、水、外加劑，這三種成分都含有一定量的氯化物。

堿骨料反應(yīng)

在英國導(dǎo)則中通常不再提堿骨料反應(yīng)，并且這個問題現(xiàn)在描述的也很少。但是一些規(guī)范中這個問題依然很重要，像BRE文摘330最新說明以及混凝土協(xié)會技術(shù)報告30中都有提到。海洋集料和內(nèi)陸集料一樣不會或是很少影響堿骨料反應(yīng)。

結(jié)論

海洋集料對英國集料供應(yīng)做了很有價值的貢獻(xiàn)，在許多著名的工程項目中都有應(yīng)用。在那些施工作業(yè)難度高，且陸地的集料供應(yīng)有限的區(qū)域，像英國東南部，使用海洋集料是非常有利的。海洋集料主要用來做混凝土集料?；炷林械穆然锿ㄟ^適當(dāng)?shù)呐浜媳?、質(zhì)量控制措施以及遵守英國和歐洲標(biāo)準(zhǔn)來加以控制。