海砂冲洗新工艺的研究与应用

我国大规模经济建设的飞速发展，使沿海地区陆续出现河砂短缺现象。国内外研究表明，合理利用海砂是可以取代河砂的，它价格便宜，容易取得，可广泛用于大型工程项目建设和填海造陆。例如某沿海城市，年计划建筑工程结构用砂650万t，其中550万t不得不用海砂（占到85%）。但河砂中含氯离子，能够腐蚀钢筋，破坏混凝土结构。沿海环境下，氯离子 引起的钢筋锈蚀对混凝土结构使用寿命的影响很大，给工程质量带来了隐患，国内外已经有不少惨痛教训。

海砂与河砂间最大的区别，就是海砂含盐的问题。其实，海砂的含盐量在不同地区、不同部位差别很大，可能在0.02%~0.3%范围内。然而，经过严格处理的海砂，又是可以用作混凝土的细骨料，从而变成有用资源，国内也有成功的经验。综上所述，来自海砂自身的氯盐将引起钢筋的锈蚀，这是严重威胁混凝土结构耐久性的最主要和最普遍的病害，氯盐对钢筋混凝土的侵蚀问题已经是混凝土耐久性的一个重要急需解决的问题。因此，海砂冲洗方法与工艺研究就成了重要课题。然而你，处理海砂须要大量的淡水，随着沿海地区淡水资源紧缺矛盾日益突出，节约淡水就显得十分重要。本研究以电渗析原理为基础，研制经济实用的电渗析再电解海水淡化装置，生成工业用淡化（碱性电位水），直接用于淡化海砂，可对海砂进行充分冲洗，同时实现节约河砂和淡水的目的。

1、冲洗海砂用简易海水淡化装置工艺设计

1.1电渗析原理；电渗析淡化技术的研究由来已久。渗析是指溶液中溶质通过半透膜的现象。自然渗析的推动力是半透膜两侧溶质的浓度差。在直流电场的作用下，离子透过选择性离子交换膜的现象称为电渗析。离子交换膜是由高分子材料制成的对离子具有选择透过性的薄膜。主要成阳离子交换膜和阴离子交换膜两种。阳膜由于膜体固定基带有负电荷离子，可选择透过阳离子；阴膜由于膜体固定基带有正电荷离子，可选择透过阴离子。阳膜透过阳离子，阴膜透过阴离子的性能称为膜的选择透过性。电渗析过程最基本的工作单元称为膜时。一个膜对构成一个脱盐室和一个浓缩室。

1.2双隔膜电渗析器及隔膜电解器工艺设计；我们现在要生产的淡水用于冲洗拌制混凝土的海砂。我国制定的相关规范，对拌制普通钢筋混凝土，海砂含盐量应为0.06%以下，因冲淡海砂用淡水含盐量在0.08%以下即可，这在工艺上降低海水淡化装置对生成淡水的产量和水质要求，可以大大简化电渗析器的结构，大大降低设备成本。为提高清洗效果，并进一步抑制Cl离子侵蚀，减小混凝土液相中Cl/OH的比值，还应提高冲洗用淡水的ph值。

2、模拟海水淡化试验与分析；研究表明，电渗析装置的极限电流在流量等稳定情况下，与进口水的含盐浓度成正比，除盐率在极限电流以内与工作电流成正比。因此可由V-A曲线法确定各级电渗析器极限电液，进而合理确定各级隔膜电渗析器及隔膜电解器的工作电流。配制的模拟海水（含盐量15000mg/L）首先流经两级电渗析器，当生成淡水含盐量较少（少于3000mg/L）时，使流入单隔膜电解器，在连续脉冲电解情况下，控制电解电压（控制工作电流），使生成碱性电位。

3、海砂冲洗模拟试验与分析；利用海砂的前提是处理好其含盐和钢筋防锈蚀问题。国内外曾经采用的方法有以下几种，各有优缺点，适用性、经济性也很重要。比较海滩自然放置法、淡水冲洗法、掺加阻锈剂法、混合法这四种方法，切实有效适用海砂用于混凝土拌制，淡水冲洗法淡化海砂是根本方法。堆积冲洗法不需要购买冲洗机械，操作简单，是淡水冲洗法处理海砂的首选。

通过淡化海砂是环保产品，资源丰富，生产工艺简单、成熟，而且具有价格优势，作为建筑材料有很好的使用前景，是解决历年大量开采导致的河砂价格连年上涨，质量明显下降、环境遭到破坏、资源枯乏与经济建设需求之间矛盾的良好途径。为节省淡水资源，首次采用简单电渗析再电解的方法淡化海水，对配制的模拟海水进行了淡化试验，试验表明，经过两级简易电渗析器再经隔离电解器所得到的淡水基本可以满足冲洗海砂的要求，且具有较高的ph值，对海砂冲洗效果以及混凝土拌制都将十分有益的。采用堆砂淡水冲洗法进行了海砂冲洗试验，所用淡水是上述淡化模拟海水，含盐量680mg/L，ph值为9.5。通过三次浇水，海砂冲洗效果已达到要求。