海砂氯離子檢測(cè)技術(shù)研究與快速淡化處理探索

張宏宇

(山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心(有限公司)，山西 太原 030032)

1 試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)方法

試驗(yàn)選取了珠海橫石基沙灘海水浸泡的海砂。

試驗(yàn)方法選用《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》(JTS/T 236-2019)海砂中氯離子含量快速測(cè)定法，即氯離子選擇電極法，盡可能排除人為因素干擾。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果

2.1 水浴溫度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

(1)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

①稱取烘干到恒重的海砂樣品5份，每份500 g，貼上標(biāo)簽備用。

②分別量取500 ml的蒸餾水倒入裝有海砂樣品的帶蓋容器中，開始計(jì)時(shí)。

③分別檢測(cè)水浴溫度為20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃下浸泡2 h的海砂氯離子含量，測(cè)試前15 min，用玻璃棒攪拌三次，每次間隔5 min。

④每個(gè)樣品進(jìn)行兩次平行試驗(yàn)，取算術(shù)平均值，結(jié)果保留0.000 001%。

(2)結(jié)果分析

表1為不同溫度浸泡下樣品氯離子檢測(cè)結(jié)果。

表1 不同溫度浸泡下樣品氯離子檢測(cè)結(jié)果

為了直觀分析水浴溫度對(duì)樣品測(cè)試結(jié)果的影響，見圖1。

圖1 不同溫度浸泡下樣品氯離子檢測(cè)結(jié)果

從表1可以算出，樣品的氯離子含量檢測(cè)結(jié)果從40 ℃的0.019 605%提高到60 ℃的0.022 466%，增長(zhǎng)率為14.6%，而從60 ℃提高到80 ℃的增長(zhǎng)率僅為1.6%。從圖1中也可以看出：隨著浸泡水浴溫度的升高，氯離子含量有增大趨勢(shì)，但是在60 ℃以后，這種增長(zhǎng)趨勢(shì)變得不太明顯。

2.2 浸泡時(shí)間對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

(1)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

①稱取烘干到恒重的海砂樣品6份，每份500 g，貼上標(biāo)簽備用。

②量取提前恒溫至60 ℃的蒸餾水500 ml，分別倒入裝有海砂樣品的帶蓋容器中，然后將容器置于60 ℃的恒溫水浴中，開始計(jì)時(shí)。

③分別檢測(cè)浸泡時(shí)間為30 min、45 min、60 min、90 min、120 min、180 min的海砂氯離子含量，測(cè)試前15 min，用玻璃棒攪拌三次，每次間隔5 min。

④每個(gè)樣品進(jìn)行兩次平行試驗(yàn)，取算術(shù)平均值，結(jié)果保留0.000 001%。

(2)結(jié)果分析

表2為不同浸泡時(shí)間下樣品氯離子檢測(cè)結(jié)果。

表2 不同浸泡時(shí)間下樣品氯離子檢測(cè)結(jié)果

為了直觀分析浸泡時(shí)間對(duì)樣品測(cè)試結(jié)果的影響，見圖2。

圖2 不同浸泡時(shí)間下樣品氯離子檢測(cè)結(jié)果

從表2可以算出，樣品的氯離子含量檢測(cè)結(jié)果從浸泡45 min的0.018 664%提高到浸泡60 min的0.021 593%，增長(zhǎng)率為15.7%，而從浸泡60 min延長(zhǎng)到浸泡90 min的增長(zhǎng)率僅為2.8%。從圖2中也可以看出：隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，氯離子含量有增大趨勢(shì)，但是在60 min以后，這種增長(zhǎng)趨勢(shì)變得不太明顯。

2.3 水砂比對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

(1)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

①稱取烘干到恒重的海砂樣品6份，每份500 g，貼上標(biāo)簽備用。

②分別按照水砂比2∶3、1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1量取相對(duì)應(yīng)的蒸餾水333 ml、500 ml、1 000 ml、1 500 ml、2 000 ml、2 500 ml倒入裝有海砂樣品的帶蓋容器中，開始計(jì)時(shí)。

③分別測(cè)試浸泡時(shí)間為2 h的海砂氯離子含量，測(cè)試前15 min，用玻璃棒攪拌三次，每次間隔5 min。

④每個(gè)樣品進(jìn)行兩次平行試驗(yàn)，取算術(shù)平均值，結(jié)果保留0.000 001%，再將其換算為水砂比為1∶1情況下的氯離子含量。

(2)結(jié)果分析

表3為不同水砂比下樣品氯離子檢測(cè)結(jié)果。

表3 不同水砂比下樣品氯離子檢測(cè)結(jié)果

為了直觀分析水砂比對(duì)樣品測(cè)試結(jié)果的影響，見圖3。

圖3 不同水砂比下樣品氯離子檢測(cè)結(jié)果

從表3可以算出，樣品的氯離子含量檢測(cè)結(jié)果從水砂比為1∶1的0.018 660%提高到水砂比2∶1的0.022 827%，增長(zhǎng)率為22.3%，而將水砂比從2∶1提高到3∶1的增長(zhǎng)率僅為3.8%。從圖3中也可以看出：隨著水砂比的增大，氯離子含量有增大趨勢(shì)，但是在水砂比為2∶1以后，這種增長(zhǎng)趨勢(shì)變得不太明顯。而且水砂比為2∶1的時(shí)候，氯離子檢測(cè)值能夠達(dá)到水浴溫度60 ℃下浸泡1 h的水平。

2.4 不同淡化處理對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

(1)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

①選取三種海砂淡化處理方式，一種是將海砂放在容器中，用手進(jìn)行淘洗10 min；二種是將海砂放在0.075 mm的篩上，用流動(dòng)的自來水進(jìn)行沖洗10 min；三種是將海砂浸泡水中2 h。

②將未處理的海砂和上述三種淡化處理后的海砂烘干到恒重，分別稱取每種樣品1份各500 g，貼上標(biāo)簽備用。

③分別量取500 ml的蒸餾水倒入裝有海砂樣品的帶蓋容器中，開始計(jì)時(shí)。

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

⑤每個(gè)樣品進(jìn)行兩次平行試驗(yàn)，取算術(shù)平均值，結(jié)果保留0.000 001%。

(2)結(jié)果分析

表4不同淡化處理下樣品氯離子檢測(cè)結(jié)果。

表4 不同淡化處理下樣品氯離子檢測(cè)結(jié)果

為了直觀分析不同淡化處理對(duì)樣品測(cè)試結(jié)果的影響，見圖4。

圖4 不同淡化處理下樣品氯離子檢測(cè)結(jié)果

從圖4中可以看出：采用自來水浸泡、淘洗和沖洗淡化處理可以有效降低海砂的氯離子含量，自來水浸泡可以降低氯離子含量50%以上，用淘洗和水沖淡化處理可降低氯離子含量達(dá)80%以上。

3 結(jié) 論

(1)升高水浴溫度、延長(zhǎng)浸泡時(shí)間和提高水砂比均有助于氯離子的析出。在恒溫水浴溫度升高到60 ℃以后，增長(zhǎng)趨勢(shì)基本平緩；而在恒溫水浴溫度升高到60 ℃的條件下，浸泡時(shí)間在1 h后增長(zhǎng)趨勢(shì)基本消失；水砂比提高到2∶1時(shí)，更有利于檢測(cè)出氯離子含量的真實(shí)結(jié)果。在上述各種有利條件組合下，可以得出在水浴溫度為60 ℃、水砂比為2∶1條件下浸泡1 h，能夠使得在檢測(cè)時(shí)間縮短的情況下得到更加真實(shí)準(zhǔn)確的氯離子含量檢測(cè)結(jié)果。

(2)在施工現(xiàn)場(chǎng)淡化技術(shù)條件有限的情況下，為了達(dá)到更好的淡化處理效果，可以采用機(jī)械淘洗或直接沖洗的方法，能夠有效的降低氯離子含量，進(jìn)一步降低氯離子腐蝕鋼筋的風(fēng)險(xiǎn)。