沿海水利工程中淡化海砂的使用及前景

　　摘    要：　淡化海砂在国内外作为建筑用砂已有80年的历史，取得了良好的应用效果。其物理性能满足建筑用砂的要求，而且具备价格便宜、资源丰富、工艺成熟、环保等优势。通过随机进行的全国部分城市建筑用砂的价格统计分析表明，近年来河砂价格快速攀升，淡化海砂具备较好价格优势，其应用可以能大幅度降低工程造价，具备广泛应用前景，特别适合沿海水利工程的大量应用。

　　关键词：　淡化海砂; 性能; 价格; 应用前景;

　　Abstract：　Desalinated sea sand has been used in construction sand for about 80 years both domestically and abroad and has achieved a great application effect.From the perspective of the feasibility of desalination of sea sand,its physical properties of desalinated sea sand satisfy the requirements of construction sand,with the advantages of lower price,rich resources,mature technology and environmental protection.The random statistical analysis of the price of construction sand in some cities shows that the price of river sand is rising rapidly in recent years,resulting in a price advantage of desalination sea sand,which leads to a lower project cost and wider application prospect especially in coast hydraulic conservancy projects.

　　Keyword：　Desalinated sea sand; performance; price; application prospect;

　　1 、引言

　　海砂，是指出产于海洋和入海口的砂，包括滩砂、海底砂和入海口附近的砂[1]。

　　海砂作为建筑用砂（指混凝土、砂浆骨料用砂，下同）在日本、英国、台湾地区等已有超过半个世纪的应用历史。日本在20世纪40年代就开始应用海砂混凝土[2]，目前，90%以上的建筑都应用海砂[3]，是当前最大的海砂开采国，年采砂约2.3亿t，并有部分海砂需要进口，如2000年就从我国进口海砂约600多万t[4]。
 

　　进入20世纪90年带，我国海砂混凝土运用有了较大发展[1]，目前，宁波、舟山地区的建筑用砂90%以上为海砂[5]。1991年海口市颁布《海口市海砂河砂管理暂行办法》，象征我国海砂开采利用得到政府的认可。2020年3月，多部门联合印发《关于促进砂石行业健康有序发展的指导意见》（发改价格[2020]473号），提出逐步有序推进海砂开采利用。2020年5月，《广东省海砂开采三年行动计划（2020—2022年）的通知》提出，自2020年起连续3年组织海砂资源市场化出让，每年向市场投放约10片海域6 000—7 000万m3的海砂资源。2020年以来，海砂开采应用进入快车道，目前，我国每年需要消耗30亿t以上的建筑用砂[6]，初步估计近期每年海砂应用量超过1亿t。

　　2 、淡化海砂的应用研究情况

　　海砂中含有大量的氯离子，在有水和氧气的条件下将持久地对混凝土和钢筋产生破坏。因此，采用适当的防治措施降低或消除海砂中的氯盐，阻止混凝土中钢筋产生锈蚀，将使淡化海砂在工程中的应用成为一种可能[7]。淡化降氯（除盐）是阻止钢筋锈蚀的主要有效措施。从淡化海砂性能、价格、资源、工艺、环保等方面，进行应用为建筑用砂的可行性分析论述。

　　一是淡化海砂物理性能满足建筑用砂的要求。试验研究表明应用淡化海砂可以配出性能良好的混凝土，如淡化到位，则不会出现不良现象。作为建筑用砂，河砂、人工砂与海砂物理性能基本没有区别，所拌制混凝土强度值、耐久性以及工作性能均满足工程施工标准要求。河砂要比人工砂的坚固性能稍微好点，用水量稍小些。海砂颗粒级配与河砂相似，级配较好，凌角性略大于河砂，小于人工砂[2]。江河入海口海砂细度模数在3.0—2.3之间，级配区属Ⅱ区，且氯离子含量较低，经淡化处理能够缓解建筑用砂的矛盾[7]。

　　二是淡化海砂具备价格优势。一方面，河砂价格快速攀升。广东省2020年10月的河砂信息价平均已达到243.70元/m3。从表1可见，河砂价格11年来涨幅为4.6倍，年均涨幅约15%。尤其是2017年底以来，涨幅已超2倍。另一方面，淡化海砂成本逐步下降，淡化海砂价格不断降低。2014年，宁波市生产淡化海砂的成本与市场上河砂相比低15—20元/t左右[2]。近年，我国淡化海砂技术在不断改进中，淡化海砂设备费用在下降，部分地方已实践利用中水和淡水循环应用技术，淡化海砂成本逐年下降，目前已降至8元/t以下，淡化海砂比河砂价格约低40元/t。从表2可见，河砂信息价是淡化海砂信息价的2.19—1.13倍，平均1.55倍，淡化海砂性价比高，价格优势明显。河砂信息价是人工砂信息价的2.50—1.06倍，平均1.47倍。各地因资源等条件不同，砂的信息价变化较大。

　　表1 广东省部分城市河砂信息价统计表（元/m3)

　　备注：统计为7月份中砂含税价格，砂的税率按3%计。

　　表2 全国部分城市河砂、人工砂与海砂信息价比较表（元/m3)

　　备注：浙江台州信息价中，砂的单位为t，转换为m3，堆密度按1.45t/m3计；统计为中砂含税信息价。

　　三是我国沿海海砂资源丰富。我国拥有18 000km海岸线，海砂资源丰富，储量约1.6万亿t[6]，仅珠江口地区预测总储量就超过18亿t。我国的海砂资源大致可以分为两类，一类是分布在海岸和近岸海域的海岸砂，另一类是分布在陆架浅海的浅海海砂，海岸海砂主要分布在山东、辽宁、福建、广东、广西、海南等省份，浅海海砂主要分布在台湾浅滩海、琼州海峡东口、珠江口外。

　　四是淡化海砂工艺简单成熟。很多发达国家很早开始淡化海砂，我国宁波市上世纪90年代就开始采用机械除盐的方法生产淡化海砂，积累了丰富的淡化海砂生产和应用经验[2]。宁波市海砂淡化企业已达几十家，生产量基本能满足该市建筑工程因江河砂不足留下的用砂缺口。淡化海砂主要淡化及除盐的方法包括洒水法、浸渍法、自然放置法、机械除盐法[3]。

　　五是淡化海砂是环保产品。改革开放40多年，砂石资源的需求量逐年增加，河砂资源日益枯竭，一些河流出现超采河砂现象，对水利工程以及生态环境造成安全隐患；人工砂（机制砂）的开采破坏了自然生态环境。近年，政府加大对违规开采河砂的打击力度，人工砂（机制砂）的开采受到砂石采矿权限制，建筑用砂的开采加快转向海洋，海砂的开采利用量不断加大，有序开采利用海砂资源作为混凝土细骨料已经是大势所趋。

　　3 、规范海沙应用

　　建筑物应用未淡化海砂的危害主要有：一是海砂氯离子侵蚀钢筋，给工程带来严重安全隐患，是主要危害。二是海砂中有贝壳、泥土等有害物质，使混凝土的抗拉、抗压、抗折强度及抗冻性、抗磨性、抗渗性等性能均有所下降。为防范工程质量隐患，国家不断加强管理，规范海砂的应用。如《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）强制性条文规定“钢筋混凝土用砂，氯离子含量不得大于0.06%；预应力钢筋混凝土用砂，氯离子含量不得大于0.02%”[8]。《海砂混凝土应用技术规范》（JGJ206-2010）强制性条文规定“用于配制混凝土的海砂应作净化处理。”同时规定海砂不得用于预应力混凝土[1]。

　　由于成本问题、侥幸心理和管理不到位，尤其是少部分建筑企业的社会责任感相对缺乏和对海砂的长期危害认识不足，有一些地方目前仍然存在偷用、误用或不合理利用海砂的情况[5]。海砂作为建筑用砂必须严格淡化，氯离子含量必须绝对不超标，否则，后患无穷。加强管理和规范应用是合理开采利用海砂的前提条件。

　　4 、淡化海砂在沿海水利工程的应用前景

　　淡化海砂在沿海水利工程具有广阔应用前景。主要原因如下：

　　一是淡化海砂应用可以保证工程质量。国内外约80年使用淡化海砂历史证明，只要加强管理，严格淡化工序，淡化海砂是可放心应用的。如宁波地区所有商品混凝土公司已基本采用淡化海砂，至目前为止,尚没有应用淡化海砂而导致工程质量问题的报道[2]。

　　二是淡化海砂应用具有良好效益。我国年需求建筑用砂很大，未来大量合理的利用海砂，成为了必然的发展趋势[2]。淡化海砂应用有明显的经济优势，价格低廉（淡化处理后的价格仅为天然河砂价格的70%左右）[9]。而且淡化海砂资源丰富，海砂开采应用是解决近年河砂价格上涨过快、质量下降、环境遭到破坏、资源枯竭与经济建设需求之间矛盾的良好途径。合理、科学地应用海砂，将产生很好的生态、经济等多重效益。

　　三是不断加强淡化海砂管理，应用越来越规范。2010年住建部批准了《海砂混凝土应用技术规范》（JGJ206-2010），规范海砂混凝土的应用，保证工程质量。2018年住建部发布《住房城乡建设部等关于开展治理违规海砂专项行动的通知》(建质电[2018]22号)，加强海砂质量把关，强化淡化海砂的应用管理。目前，浙江、福建、广东、广西等省迅速发展海砂淡化产业。

　　四是淡化海砂应用在沿海水利工程有显着优势。江河入海口等沿海地区水资源较丰富，可满足淡化海砂所需要的大量淡水需要；沿海水利工程，如海堤、挡潮闸等水利工程规模一般较大，建筑用砂量大，采用淡化海砂能大幅度降低工程投资。沿海水利工程大量应用淡化海砂，将有广阔的前景。

　　5 、结论

　　目前，淡化海砂使用量占建筑用砂不足4%。淡化海砂物理性能满足建筑用砂的要求，具备价格便宜、资源丰富、工艺成熟、环保等优势。海砂淡化降氯是关键，在不断加强管理条件下，作为建筑用砂将有很好的应用前景。

　　参考文献

　　[1]中华人民共和国住房与城乡建设部.JGJ206-2010海砂混凝土应用技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社．
　　[2]张艺莹，罗作球，袁启涛.浅谈淡化海砂应用前景[J].商品混凝土，2014(2):73-74
　　[3]冷发光，丁威，周永祥.等.海砂混凝土应用技术的若干要点[J].施工技术，2011(4上)：97-100.
　　[4]陈坚，胡毅.我国海砂资源的开发与对策[J].海洋地质动态，2005(7):4-8.
　　[5]冷发光，丁威，周永祥.等.《海砂混凝土应用技术规范》的技术特点[J].工程质量，2011(1):12-16.
　　[6]潘周忠.加快海砂资源的充分利用[J].福建建设科技[J].2010(2):54-56.
　　[7]史迪.浅议淡化海砂应用于建筑工程的可行性[J].中华民居，2014(3):218-219.
　　[8]中华人民共和国建设部.JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准[S].北京：中国建筑工业出版社．
　　[9]童昀，李明利，杨顺荣.等.淡化海砂在混凝土中应用前景浅析[J].福建建材，2010(3):5-7.