不同測(cè)試方法對(duì)海砂氯離子測(cè)試結(jié)果的影響

王偉，楊善順，徐仁崇，陳裕佳

（廈門天潤(rùn)錦龍建材有限公司，福建 廈門 361027）

不同測(cè)試方法對(duì)海砂氯離子測(cè)試結(jié)果的影響

王偉，楊善順，徐仁崇，陳裕佳

（廈門天潤(rùn)錦龍建材有限公司，福建 廈門 361027）

海砂中氯離子含量是影響海砂在建筑工程中使用的主要因素。為測(cè)試現(xiàn)行的海砂測(cè)試方法的準(zhǔn)確性，本文采用不同的試驗(yàn)方法進(jìn)行海砂氯離子的測(cè)試。研究了常溫浸泡時(shí)間、水浴浸泡時(shí)間和浸泡溫度對(duì)海砂氯離子測(cè)試結(jié)果的影響，結(jié)果表明：延長(zhǎng)浸泡時(shí)間和升高水浴的溫度對(duì)氯離子的析出都有促進(jìn)作用。

海砂；氯離子；氯離子檢測(cè)

0 引言

如今，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)建筑材料的需求量越來越大[1-2]。作為重要建筑材料混凝土的原材料之一——砂而言，每年的建筑需求量達(dá) 30 億 t。近些年，河砂的短缺問題越來越嚴(yán)重，作為替代的海砂越來越受到業(yè)界人士的關(guān)注[3-4]。海砂充足的存儲(chǔ)量能緩解河砂短缺所帶來的建筑原材料不足的問題，但海砂中以氯離子為主的雜質(zhì)會(huì)銹蝕鋼筋，毀壞混凝土結(jié)構(gòu)[5-6]。如果不對(duì)海砂進(jìn)行凈化處理，會(huì)引發(fā)如“海砂屋”等嚴(yán)重的工程事故[7-8]。所以，海砂的凈化是應(yīng)用海砂的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而凈化海砂中氯離子含量則是重中之重。行標(biāo) JG/T 494—2016《建筑及市政工程用凈化海砂》規(guī)定：對(duì)混凝土及其制品海砂氯離子含量應(yīng)小于0.003%，砂漿及其制品海砂氯離子含量應(yīng)小于 0.005%[9]。不僅僅對(duì)海砂氯離子的限量提出了嚴(yán)格的要求，同時(shí)也要求更準(zhǔn)確的測(cè)試方法。當(dāng)試驗(yàn)條件改變時(shí)，測(cè)試結(jié)果變化較大。

1 試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)方法

試驗(yàn)選取了廈門地區(qū)三種海砂樣品，包括原始海砂、二級(jí)凈化海砂和五級(jí)凈化海砂，分別依次編號(hào)樣品 A、樣品 B和樣品 C。

試驗(yàn)選用氯離子選擇電極法（環(huán)境溫度 20℃），方便快捷，測(cè)試結(jié)果的平均相對(duì)誤差小于 10%，可以滿足本試驗(yàn)的要求。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果

2.1 室溫浸泡時(shí)間對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響

2.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)[10]

（1）分別將三種海砂樣品放入烘箱 (105±5)℃ 烘干到恒重，冷卻到室溫后，用燒杯稱取質(zhì)量 m＝(500±0.5)g 樣品，貼上標(biāo)簽，備用。

（2）稱取蒸餾水體積 V＝(500±0.5)mL，分別倒入裝有砂子的燒杯中，輕輕搖動(dòng)，開始計(jì)時(shí)。

（3）分別測(cè)試浸泡 1h、2h、4h、8h、12h、24h、48h 的海砂氯離子含量，測(cè)試前 15min，用玻璃棒攪拌三次，每次間隔 5min。

（4）每個(gè)樣品測(cè)試兩次，取兩次測(cè)試平均值，結(jié)果保留0.00001%。

氯離子含量的計(jì)算：氯離子選擇電極法直接測(cè)出的是電位值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，可以計(jì)算得到溶液中氯離子濃度 C（mol/L），氯離子含量計(jì)算采用以下公式：

2.1.2 結(jié)果分析

表 1 不同室溫浸泡時(shí)間下樣品氯離子測(cè)試結(jié)果。為了更直觀的分析室溫浸泡時(shí)間對(duì)樣品測(cè)試結(jié)果的影響，分別作圖1～4。

從圖 1 中可以看出：（1）隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，氯離子含量有增加趨勢(shì)；（2）浸泡時(shí)間對(duì)樣品 A 氯離子含量影響較大，對(duì)樣品 B 和樣品 C 影響較小。

表 1 不同室溫浸泡時(shí)間下樣品氯離子測(cè)試結(jié)果

從圖 2～4 可以看出，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，三種海砂樣品氯離子含量明顯增加，且浸泡時(shí)間達(dá)到 8h 后，氯離子含量增加趨勢(shì)減緩或者不變。從圖 3、圖 4 與圖 1 的對(duì)比可以看出，樣品 B 和樣品 C 氯離子測(cè)試結(jié)果的變化呈現(xiàn)了不一樣的趨勢(shì)，主要是由于坐標(biāo)軸的精度引起的。

圖 1 室溫浸泡時(shí)間對(duì)樣品測(cè)試結(jié)果的影響

圖 2 室溫浸泡時(shí)間對(duì)樣品 A 測(cè)試結(jié)果的影響

圖 3 室溫浸泡時(shí)間對(duì)樣品 B 測(cè)試結(jié)果的影響

圖 4 室溫浸泡時(shí)間對(duì)樣品 C 測(cè)試結(jié)果的影響

表 2 三種樣品從室溫浸泡 1～8h測(cè)試結(jié)果的增長(zhǎng)值和增長(zhǎng)率

由表 2 可以看出，樣品 A 的氯離子含量測(cè)試結(jié)果從 1h的 0.07267% 增長(zhǎng)到 8h 的 0.09744%，增長(zhǎng)了 0.02477%，增長(zhǎng)率 34%；樣品 B 的氯離子含量測(cè)試結(jié)果從 1h 的 0.04214%增長(zhǎng)到 8h 的 0.05197%，增長(zhǎng)了 0.00983%，增長(zhǎng)率 23%；樣品 C 的氯離子含量測(cè)試結(jié)果從 1h 的 0.00551% 增長(zhǎng)到 8h 的0.00695%，增長(zhǎng)了 0.00144%，增長(zhǎng)率 26%。由此可得樣品氯離子含量越高，8h 以內(nèi)延長(zhǎng)浸泡時(shí)間對(duì)氯離子含量測(cè)試結(jié)果影響越大，對(duì)增長(zhǎng)率影響較小。

2.2 水浴時(shí)間對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）分別將三種海砂樣品放入烘箱 (105±5)℃ 烘干到恒重，冷卻到室溫后，用燒杯稱取質(zhì)量 m＝(500±0.5)g 樣品，貼上標(biāo)簽，備用。

（2）稱取蒸餾水體積 V＝(500±0.5)mL，分別倒入裝有砂子的燒杯中，輕輕搖動(dòng)，稱取燒杯+砂子+蒸餾水的總質(zhì)量，記作 m1。

（3）恒溫水浴鍋升溫到 (80±0.1)℃ 后，樣品放入恒溫水浴鍋，用玻璃片蓋住杯口，進(jìn)行恒溫水浴，分別測(cè)試浸泡0.5h、1h、1.5h、2h 的海砂氯離子含量，水浴結(jié)束前 15min，用玻璃棒攪拌三次，每次間隔 5min。

（4）樣品冷卻到室溫后，測(cè)試氯離子含量，稱取燒杯+砂子+蒸餾水的總質(zhì)量，記作 m2。

（5）每個(gè)樣品測(cè)試兩次，取兩次測(cè)試平均值，結(jié)果保留0.00001%。水浴過程中，浸泡樣品的蒸餾水會(huì)蒸發(fā)損失，因此需要對(duì)原計(jì)算公式進(jìn)行修正，結(jié)果如下：

2.2.2 結(jié)果分析

80℃ 恒溫水浴時(shí)，延長(zhǎng)恒溫水浴時(shí)間得到的測(cè)試結(jié)果如表 3 和圖 5 所示。

表 3 延長(zhǎng)恒溫水浴時(shí)間得到的測(cè)試結(jié)果

圖 5 水浴時(shí)間對(duì)樣品氯離子測(cè)試結(jié)果的影響

從圖 5 可以看出隨著恒溫水浴時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品氯離子含量測(cè)試結(jié)果呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，水浴時(shí)間延長(zhǎng)到 1h 以后，增長(zhǎng)趨勢(shì)減緩。樣品 A 恒溫水浴 0.5h 的測(cè)試結(jié)果是 0.10821%，1h的測(cè)試結(jié)果是 0.12804%，增長(zhǎng)了 0.01983%，增長(zhǎng)率 18%；樣品 B 恒溫水浴 0.5h 的測(cè)試結(jié)果是 0.05129%，1h 的測(cè)試結(jié)果是 0.07454%，增長(zhǎng)了 0.02325%，增長(zhǎng)率 45%；樣品 C恒溫水浴 0.5h 的測(cè)試結(jié)果是 0.00920%，1h 的測(cè)試結(jié)果是0.01715%，增長(zhǎng)了 0.00795%，增長(zhǎng)率 86%；三種樣品呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，但是氯離子含量越低的樣品增長(zhǎng)率越大。

2.3 水浴溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響

2.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)步驟僅對(duì)文中 2.2.1 條中第（3）款進(jìn)行修改，如下：恒溫水浴鍋分別升溫到 (25±0.1)℃、(40±0.1)℃、(60±0.1)℃、(80±0.1)℃、(90±0.1)℃ 后，樣品放入恒溫水浴鍋，用玻璃片蓋住杯口，進(jìn)行恒溫水浴 1h，水浴結(jié)束前15min，用玻璃棒攪拌三次，每次間隔 5min。其他步驟與文中2.2.1 條一致，包括氯離子含量計(jì)算公式。

2.3.2 結(jié)果分析

測(cè)試結(jié)果見表 4 和圖 6～9。

從圖 6 可以看出隨著水浴溫度的升高，三種樣品中析出的氯離子都呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，但是三種樣品氯離子含量增長(zhǎng)趨勢(shì)對(duì)比不明顯。為了更直觀的體現(xiàn)三種樣品氯離子含量測(cè)試結(jié)果隨溫度的變化情況，分別繪制了三種樣品氯離子含量變化情況的分解圖，如圖 7～9。從三張分解圖中可以看出，水浴溫度對(duì)樣品氯離子含量的析出影響很大，當(dāng)溫度高于 80℃時(shí)，樣品中氯離子含量析出值趨于穩(wěn)定。對(duì)比三種樣品在25℃ 和 80℃ 恒溫水浴時(shí)的測(cè)試結(jié)果。

由前文可知，三種海砂樣品從 A 到 C，氯離子含量依次降低。隨著氯離子含量的降低，樣品中析出氯離子的增長(zhǎng)值逐漸降低，增長(zhǎng)率逐漸升高。溫度從 25℃ 升高到 80℃ 樣品A 氯離子含量的增長(zhǎng)值達(dá)到 0.03053%，而樣品 C 氯離子含量的增長(zhǎng)值只有 0.00773%；溫度從 25℃ 升高到 80℃ 樣品 A 氯離子含量的增長(zhǎng)增長(zhǎng)率為 31%，而樣品 C 氯離子含量的增長(zhǎng)率達(dá)到 82%。由此可見水浴溫度對(duì)海砂氯離子含量的測(cè)試結(jié)果影響很大，對(duì)本身氯離子含量較低的海砂樣品尤甚。

表 4 不同恒溫水浴溫度下的測(cè)試結(jié)果

圖 6 水浴溫度對(duì)氯離子含量測(cè)試結(jié)果的影響

圖 7 水浴溫度對(duì)樣品 A 氯離子測(cè)試結(jié)果的影響

圖 8 水浴溫度對(duì)樣品 B 氯離子測(cè)試結(jié)果的影響

圖 9 水浴溫度對(duì)樣品 C 氯離子測(cè)試結(jié)果的影響

2.4 室溫浸泡和恒溫水浴的對(duì)比分析

選取室溫浸泡 2h 和 80℃ 恒溫水浴 2h 的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如表 5。

表 5 室溫與 80℃ 恒溫水浴 2h 的測(cè)試結(jié)果對(duì)比

從表 5 可以看出經(jīng)過恒溫水浴之后，三種樣品的氯離子析出量都有不同程度的增長(zhǎng)，樣品本身氯離子含量越低，增長(zhǎng)值越小，而增長(zhǎng)率卻逆向變大。樣品 A 從 0.07902%增加到 0.13114%，增長(zhǎng)值 0.05212%，增長(zhǎng)率 66%；樣品B 從 0.04583% 增加到 0.07690%，增長(zhǎng)值 0.03107%，增長(zhǎng)率 68%；樣品 C 從 0.00588% 增加到 0.01791%，增長(zhǎng)值0.01203%，增長(zhǎng)率 205%。

綜上所述：延長(zhǎng)浸泡時(shí)間和升高浸泡溫度都能促進(jìn)海砂中氯離子的析出。分析認(rèn)為，海砂來源于河砂或者山砂，經(jīng)過長(zhǎng)期的自然運(yùn)動(dòng)隨流水進(jìn)入海洋，在長(zhǎng)期的浸泡過程中，氯離子會(huì)粘附在砂子表面，或者滲入砂子內(nèi)部微孔隙，處于一種穩(wěn)定狀態(tài)，常溫浸泡不能使其完全析出，但恒溫水浴能在一定程度上破壞了這種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了氯離子的析出。

3 結(jié)論

（1）延長(zhǎng)浸泡時(shí)間和升高水浴溫度對(duì)氯離子的析出都有促進(jìn)作用。室溫浸泡時(shí)間延長(zhǎng)到 8h 后，這種促進(jìn)作用減弱；恒溫水浴 1h 增長(zhǎng)趨勢(shì)基本平緩；恒溫水浴溫度升高到 80℃以后，增長(zhǎng)趨勢(shì)基本消失；

（2）恒溫水浴的樣品與常溫浸泡的樣品相比，前者氯離子的析出量增長(zhǎng)率范圍達(dá)到 60%～200%；樣品本身的氯離子含量越低時(shí)，增長(zhǎng)率越大，即氯離子含量越低時(shí)測(cè)試的精確度越小。

[1] 寧博，歐陽東，溫喜廉．利用海砂制備高性能混凝土試驗(yàn)研究[J]．混凝土，2012(1)∶ 88-90．

[2] 漆貴海，王玉麟，李碩，等．海砂混凝土國(guó)內(nèi)研究綜述[J].混凝土，2013(5)∶ 57-61．

[3] 吳帥，孫飛龍，蔣荃．試驗(yàn)條件對(duì)海砂氯離子檢出值的影響分析[J]．混凝土，2016(2)∶ 87-89．

[4] 卞立波，宋少民，李飛．海砂混凝土耐久性能研究[J]．混凝土與水泥制品，2012(2)∶ 11-14．

[5] 吳佳健，林國(guó)雄，張榮，等．對(duì)混凝土海砂使用中品質(zhì)控制的幾點(diǎn)思考[J]．混凝土世界，2013(6)∶96-98．

[6] 張偉，葉法平．沿海城市海砂混凝土問題及對(duì)策[J]．技術(shù)與市場(chǎng)，2013(7)∶ 104-104．

[7] 龔小鋒．“海砂門”[J]．房地產(chǎn)世界，2013(4)∶ 35-37．

[8] 盧俞升．海砂凈化質(zhì)量及對(duì)預(yù)拌混凝土性能影響的研究[D]．華僑大學(xué)，2013．

[9] JGT 494—2016．建筑及市政工程用凈化海砂[S]．

[10] JGJ 52—2006．普通混凝土用砂石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S]．

［通訊地址］福建省廈門市海滄區(qū)東孚鎮(zhèn)鳳山村鳳美四路 39號(hào) 廈門天潤(rùn)錦龍建材有限公司（361027）

Inf l uence of different test methods on content of the chloride iron in seasand

Wang Wei, Yang Shanshun, Xu Renchong, Chen Yujia
(Xiamen Tianrun Jinlong Building Materials Co., Ltd., Fujian Xiamen 361027)

The content of chlorine ion in seasand is one of the main factors inf l uencing the seasand used in construction engineering. This paper researched the chloride ion tests of seasand with different test methods to test the accuracy of the current test methods. Studied the cold soak time, water bath immersion time and immersion temperature effects on seasand chlorine ion test result. The results show that, there is a promoting effect for longer soaking time and increase the temperature of water bath for chloride ion precipitation.

seasand; chloride iron; chloride iron test

王偉（1988—），男，工程師，福建廈門，主要從事新型混凝土及建筑材料研究工作。