淺談對“海砂樓”的認(rèn)識及檢測判定方法

鄭磊 胡字念

（深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司，廣東深圳 518049）

1 海砂在建筑物中的應(yīng)用

砂是混凝土結(jié)構(gòu)中不可缺少的重要組成部分，目前在大多數(shù)東南沿海城市已成為緊缺資源之一。近年來，經(jīng)淡化后的海砂作為一種建筑材料被廣泛應(yīng)用到工程建設(shè)中，但一直備受爭議。

按照中華人民共和國建設(shè)部2004年9月發(fā)布《關(guān)于嚴(yán)格建筑用海砂管理的意見》意見中規(guī)定，海砂必須經(jīng)過凈化處理，滿足要求后方可用于配制混凝土。對鋼筋混凝土，海砂中氯離子含量不應(yīng)大于0.06%。若必須使用海砂時，則應(yīng)經(jīng)淡水沖洗，其氯離子含量不得大于0.02%。如果建筑用海砂不符合國家的強制標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)的氯離子含量將嚴(yán)重腐蝕建筑中的鋼筋，造成重大的安全隱患。

按照中華人民共和國住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部2010年5月18日頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（JGJ 206—2010），經(jīng)過凈化處理的海砂，可以用于混凝土結(jié)構(gòu)的施工。

筆者從事房屋安全檢測鑒定工作多年，也在部分項目檢測過程中也發(fā)現(xiàn)不少合理使用經(jīng)淡化的海砂且結(jié)構(gòu)安全性較好的房屋。對于既有建筑，是否定義為“海砂樓”則需要先充分認(rèn)識海砂樓，需要通過系列的方法來檢測判定。

2 “海砂樓”的概念及其危害

“海砂樓”一般是指主體結(jié)構(gòu)中拌制混凝土用的砂直接采用未經(jīng)任何淡化處理的海砂，經(jīng)過一段時間使用后出現(xiàn)由于大量鋼筋腐蝕造成破壞的建筑物。

近二三十年來，全世界范圍內(nèi)包括我國均發(fā)生過由于海砂樓的質(zhì)量問題引起的安全事故，比如：1995年6月29日韓國首爾“三豐大廈”的垮塌事件、1999年8月17日土耳其伊茲米特市地震中海砂樓倒塌、2002年4月寧波華繡巷居民告開發(fā)商，以及2011年11月廣東汕尾塌樓事故等事件，后面均調(diào)查顯示與不合理使用海砂有關(guān)。

海砂的危害主要來自海砂中所含的氯鹽，氯鹽離子會使混凝土中鋼筋失去鈍化膜的保護，進而使鋼筋發(fā)生腐蝕，使鋼筋截面不斷減少，同時其銹蝕產(chǎn)物體積可膨脹2.5倍以上，體積膨脹的鋼筋腐蝕生成物會使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，造成混凝土產(chǎn)生裂縫、剝落，同時混凝土裂縫將形成更多鋼筋銹蝕通道，使鋼筋銹蝕范圍加大及銹蝕速度加快，最終可能導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)破壞及失效。

因此，海砂主要危害是使鋼筋銹蝕，而鋼筋銹蝕需具備的條件為鋼筋處于水和氧氣共同作用的環(huán)境中，且水和氧氣缺一不可。

3 海砂使鋼筋腐蝕原理

未經(jīng)除鹽處理的海砂，氯鹽含量通常都較高，海砂中的氯離子對鋼筋腐蝕是一個電化學(xué)過程，氯離子及水進入混凝土并接觸鋼筋后，鋼筋表面的鈍化膜會遭受破壞，開始形成腐蝕電池。氯離子在電化學(xué)過程中起陽極去極化作用，其反應(yīng)式為：

（Cl-+Fe2+）+H2O+2e=Fe（OH）2+2H++2Cl-

可以看出，整個反應(yīng)過程中氯離子只參與了反應(yīng)過程，但它并沒有被“消耗”掉。也就是說凡是進入混凝土中的游離狀態(tài)的氯離子，會周而復(fù)始地起腐蝕鋼筋的作用。混凝土中氯離子的存在，強化了離子通路，降低了混凝土的歐姆電阻，從而也加速了電化學(xué)腐蝕過程。總之氯離子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。

4 “海砂樓”認(rèn)識存在的幾個誤區(qū)

4.1 有鋼筋銹蝕或混凝土裂縫就認(rèn)為是“海砂樓”

鋼筋銹蝕不一定是由于海砂引起的，在較為潮濕或易受雨水淋濕的環(huán)境下（廚房、衛(wèi)生間、外挑陽臺及走廊等）以及混凝土保護層較薄的情況下，混凝土構(gòu)件也同樣容易產(chǎn)生銹蝕。而混凝土開裂的原因更加多樣，如溫度變化、基礎(chǔ)沉降、受力不足、施工質(zhì)量及鋼筋銹蝕等等。

圖1 因溫度裂縫滲漏造成鋼筋銹蝕

圖2 因保護層厚度偏薄造成鋼筋銹蝕

4.2 采用海砂就認(rèn)為是“海砂樓”

當(dāng)主體結(jié)構(gòu)的混凝土采用未經(jīng)淡化處理的海砂時才是“海砂樓”，而裝修抹灰層采用海砂時并不是“海砂樓”。

裝修層采用海砂往往會產(chǎn)生墻漆掉皮、表面泛白霜、起鼓等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象可通過鑿除裝修抹灰層后重新恢復(fù)裝修來消除。雖然裝飾層采用海砂不影響主體結(jié)構(gòu)安全性，但根據(jù)《關(guān)于嚴(yán)格建筑用海砂管理的意見》（建標(biāo)〔2004〕143號）中第五條規(guī)定“建筑工程中采用的海砂必須是經(jīng)過專門處理的淡化海砂。公共建筑或者高層建筑不宜采用海砂。鋼筋混凝土抹灰面層不得采用未處理的海砂作砂漿”。因此在裝飾裝修用的砂漿中也不能使用未處理的海砂。

主體結(jié)構(gòu)的混凝土采用經(jīng)淡化處理的海砂，可使海砂氯離子含量低于引起鋼筋腐蝕的“臨界值”，不會因使用此類海砂而引起鋼筋銹蝕，因此這種結(jié)構(gòu)雖然也使用了海砂，但并不是“海砂樓”。同樣如果在海砂混凝土中摻加了阻銹劑，也能達到抑制及消除海砂中氯鹽對鋼筋混凝土的腐蝕作用，也不是“海砂樓”。

4.3 “海砂樓”就是危樓

對于主體結(jié)構(gòu)直接采用了海砂的建筑物，也并不能簡單地認(rèn)為就是危樓。因為從海砂中的氯離子導(dǎo)致鋼筋銹蝕，到影響結(jié)構(gòu)承載力需要一個比較長的時間過程。對于主體結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土保護層或外裝修層較厚、混凝土較密實時，即使是“海砂樓”，由于水分及空氣很難進入混凝土中，參與氯離子與鋼筋發(fā)生的電化學(xué)作用，往往在很長時間內(nèi)也不會出現(xiàn)鋼筋銹蝕，即使使用了海砂也不影響結(jié)構(gòu)耐久性及安全性。因此在“海砂樓”鋼筋銹蝕初期，只要通過采取有效的加固及處理措施終止鋼筋的銹蝕，那這種的“海砂樓”并不是危樓。只有當(dāng)鋼筋銹蝕量達到一定程度，混凝土構(gòu)件承載力已不足時，才可能使建筑物成為危樓。

5 判斷“海砂樓”的檢測判定方法

在實際結(jié)構(gòu)檢測鑒定中，可根據(jù)鋼筋銹蝕部位、范圍、海砂使用的部位、海砂是否經(jīng)過淡化處理及海砂自身特點來判斷是否是“海砂樓”。具體可參照以下步驟進行判定：

（1）根據(jù)混凝土配合比施工記錄，或通過詢問施工單位及業(yè)主單位關(guān)于砂的使用情況，初步了解是否使用了未經(jīng)淡化的海砂。

（2）全面查看建筑物，看建筑物在各個部位（特別是非潮濕的室內(nèi)環(huán)境）的混凝土構(gòu)件（柱、梁、板）是否普遍出現(xiàn)了大面積鋼筋嚴(yán)重銹蝕、混凝土順筋開裂及鋼筋裸露現(xiàn)象，如出現(xiàn)上述現(xiàn)象時可懷疑使用了海砂。

圖3 非潮濕環(huán)境下柱鋼筋嚴(yán)重銹蝕

圖4 非潮濕環(huán)境下板底鋼筋大面積銹蝕

（3）查看混凝土中是否夾雜有貝殼、海螺等海中貝類，如含有則可懷疑使用了海砂，如圖5、圖6所示。

圖5 柱混凝土中含有貝殼

圖6 墻體批檔內(nèi)含海螺及貝殼

（4）混凝土取樣進行氯離子含量檢測。

因為Cl-在鋼筋表面只有達到一定濃度時鋼筋才會銹蝕，通常將此濃度稱作引起鋼筋銹蝕的“臨界值”。如混凝土中氯離子含量超出《既有混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評定標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51355—2019）、《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》（GB/T 50476—2019）及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010—2010）（2015版）中的限值時，則可認(rèn)定使用了海砂。

在結(jié)構(gòu)檢測中，一般可先根據(jù)前三個步驟初步判斷建筑物是否存在使用海砂的可能，若建筑物滿足前三個步驟中的任一可懷疑為使用海砂的條件時，即對混凝土取樣檢測氯離子含量，最終根據(jù)檢測結(jié)果并結(jié)合前三個步驟判斷所檢測的建筑物是否為“海砂樓”。

6 結(jié)語

綜上所述，正確認(rèn)識海砂，在新建建筑施工中按照國家有關(guān)規(guī)范合理使用經(jīng)淡化后的海砂，適應(yīng)當(dāng)前新型城鎮(zhèn)化建設(shè)時期的工程建設(shè)需求，滿足工程建設(shè)相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。與此同時，對于既有建筑物中“海砂樓”的檢測及判定是有章可循、有規(guī)可依的，政府只要下決心加強對既有建筑物結(jié)構(gòu)安全隱患的排查、鑒定及整治的管理及規(guī)范，并發(fā)動各級部門實施并推動，相信“海砂樓”的安全風(fēng)險是可以防范的。