用于混凝土的海洋集料

　　海洋集料已用于很多标志性建筑，像塞芬二桥、温布利体育场和英吉利海峡隧道铁路线，这些建筑每天都在使用，且首要的性能就是工作性和耐久性。这些建筑与陆地上的建筑一样应该采用欧洲标准评定的集料。与海水接触的海滩砂和其它矿物沉淀物也可以当作海洋集料。在一些区域海洋集料对市场的贡献更大，例如，英国东南部大约30%的集料是海洋集料，威尔斯南部超过90%的砂是海砂。

　　海洋集料主要从英国和威尔斯南部许可开发海域的海床周围开采。海洋集料的开采许可必须经过完整的环境影响评价才可以授予。环境影响评价包括调查对海岸地质作用的影响、对海洋生态的影响以及对渔业和考古的影响。

　　海洋集料在英国是高品质砂石的重要来源，主要用于混凝土集料。2005年英国和威尔斯混凝土集料总量的18%使用的是海洋集料。

　　在英国2001年—2016年国家和地区对集料供给指南中，海洋集料对整个集料供应的重要性已经得到公认。英国每年有1700万吨海洋集料被开采出来，包括填砂护滩所用的材料和其它用于填充的材料。

　　像英国东南部这些区域施工作业难度很高，且陆地的集料供应有限，所以海洋集料就成为主要材料。由于海洋集料是直接运输到码头，这样可以减少从矿场的公路交通运输对环境造成的影响。

　　海洋集料的开采和使用信息可以从海洋集料制造商协会获得。2008年3月出版的项目综述是从超过360个项目中提炼而成的。

　　什么是海洋集料

　　海洋集料的地质起源和矿物组成与来自于陆地的集料一样。他们大部分都是硅酸盐类，粗粒径从南部的燧石和黑燧石到石英石，细粒径部分组分相同但是晶状石英含量较高。

　　海洋集料中含有贝壳碎片和海盐，在最终使用时欧洲标准对这些组分的含量都有一定的限制。尽管海洋集料中氯化物含量通常都较低，但氯化物促使埋置钢筋腐蚀，而钠离子在一定环境下有助于碱骨料反应。对于结构混凝土，需要采用化学方法测定氯化物含量，以确定满足标准要求。如果混凝土中碱含量控制在发生碱骨料反应的最小风险以下，那么钠含量也应相应控制在一定含量以内。

　　欧洲标准

　　主要的欧洲标准有BSEN12620和BSEN206-1。BS8500是BSEN206的英国国家使用文档，而PD6682-1则是BSEN12620的使用导则。

　　混凝土中的氯化物除了来自于集料之外，像水泥和外加剂中也有氯化物的存在，所以集料中含有氯化物需要正确对待。BSEN206-1中对混凝土中氯化物的总含量（采用占水泥重量来计量）做了限制。

　　BS8500-1给出了一个确定氯化物含量等级（依据所计算出的混凝土中氯化物的含量）的指南，氯化物含量的限制是根据钢筋（如果有）和水泥的类型来确定的。预应力混凝土和经过热养护的钢筋混凝土或是埋置金属的混凝土所要求的氯化物含量等级比正常养护的同类混凝土要低一些。采用依照BS4027标准要求的抗硫酸盐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，这是因为抗硫酸盐水泥含有较低的C3A组分，在硬化混凝土中它与氯离子的化学键密切相关。

　　BS8500建议，在后张法预应力混凝土和无粘结预应力混凝土中，氯化物含量取决于建筑物类型，施工方法和裸露程度。BRE文摘507对此进行了进一步的解释。

　　BSEN12620中假定来自于内陆的混合集料氯化物含量在0.01%以内。

　　内陆集料和海洋集料一样也有贝壳碎片。BSEN12620对于细集料的贝壳含量没有做限制，但是将粗集料的贝壳含量分为两类，贝壳重量小于10%和大于等于10%两类。做这些限制最初是想通过降低空心贝壳的含量来保持混凝土的抗渗性，其实大部分贝壳碎片填充在水泥浆体中，所以说并没有增加混凝土的渗透性。大部分贝壳碎片的成分是碳酸钙，这种组分在混凝土中很稳定，不过薄壳的贝壳，和任何片状材料一样会影响混凝土的和易性。

　　用于道路路面的高速公路管理局规范中限制混凝土路面板用50mm粒径以上的砂中酸性材料（主要是碳酸钙）低于25%，因为考虑到交通带来的对路面磨损。

　　钢筋保护

　　对于普通钢筋混凝土可以采用清洗混合集料来满足所要求的氯化物含量。在布里斯托海峡和默西塞德区域60年来都是这样做的。如果使用未清洗的海砂，必须检测氯化物含量且满足BS8500规定的要求。如果作为储备物资的水通过蒸发而不是排水失去，海洋集料的氯化物含量可能会增加，不过在英国这个不是问题，除非夏天达到储备水的底线。海洋集料中像来源于靠近海岸线的海滩或是偶尔遭受海水浸湿亦或是蒸发率比较高的，通常氯化物含量较高。

　　工程实例表明，假如硬化后混凝土的氯化物含量低于BS8500的限制，以及混凝土的质量和保护层厚度都按标准要求做的话，采用海洋集料并没有大的额外腐蚀风险。

　　BSEN206-1和英国导则都要求氯化物含量的计算包括混凝土中所有组分，包括水泥、水、外加剂，这三种成分都含有一定量的氯化物。

　　碱骨料反应

　　在英国导则中通常不再提碱骨料反应，并且这个问题现在描述的也很少。但是一些规范中这个问题依然很重要，像BRE文摘330最新说明以及混凝土协会技术报告30中都有提到。海洋集料和内陆集料一样不会或是很少影响碱骨料反应。

　　结论

　　海洋集料对英国集料供应做了很有价值的贡献，在许多著名的工程项目中都有应用。在那些施工作业难度高，且陆地的集料供应有限的区域，像英国东南部，使用海洋集料是非常有利的。海洋集料主要用来做混凝土集料。混凝土中的氯化物通过适当的配合比、质量控制措施以及遵守英国和欧洲标准来加以控制。