硬化混凝土中酸溶性氯離子手動(dòng)電位滴定法和自動(dòng)電位滴定法的比較研究

王慧 馬濤

硬化混凝土中氯離子是誘發(fā)鋼筋銹蝕的一個(gè)主要因素，而酸溶性氯離子含量也稱為氯離子總含量，包括水溶性氯離子和以物理化學(xué)吸附、化學(xué)結(jié)合等方式存在的固化氯離子。因此在預(yù)防鋼筋銹蝕中，對(duì)混凝土中酸溶性氯離子含量檢測(cè)至關(guān)重要[1]。

硬化混凝土中氯離子含量檢測(cè)主要為電位滴定法。傳統(tǒng)的手動(dòng)電位滴定法耗時(shí)長，數(shù)據(jù)處理相對(duì)繁瑣，對(duì)于滴定含量要求高，電位值讀數(shù)存在一定的誤差，且對(duì)于硬化混凝土中酸溶性氯離子含量低時(shí)，出現(xiàn)了突變點(diǎn)不明顯，終點(diǎn)無法判定的情況。近年來，自動(dòng)電位滴定儀器逐漸進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，且《水泥化學(xué)分析方法》（GB/T 176-2017）將自動(dòng)電位分析法作為標(biāo)準(zhǔn)方法[2]。因此本文采用《混凝土中氯離子含量檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 322-2013）附錄D 方法，分別用手動(dòng)電位滴定法和自動(dòng)電位滴定法對(duì)混凝土樣品進(jìn)行檢測(cè)。通過不同方法的比較來驗(yàn)證自動(dòng)電位滴定法能否用在混凝土氯離子檢測(cè)中。

1.實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器設(shè)備

APT-1 自動(dòng)電位滴定儀、pHS-25酸度計(jì)、雙鹽橋飽和甘汞電極、氯離子選擇電極、天平。

1.2 試劑

硝酸溶液、淀粉、硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.01mol/L；氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.01mol/L。

1.3 試驗(yàn)步驟概述[3]

（1）對(duì)硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)定：取20mL 氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別用兩種方法對(duì)硝酸銀溶液進(jìn)行標(biāo)定，記錄消耗硝酸銀溶液的體積。同時(shí)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。

（2）樣品測(cè)定：應(yīng)稱取20.00g（G）磨細(xì)的砂漿粉末置于250mL 的三角燒瓶中，加入100mL 硝酸（1：7）溶液，震動(dòng)1min～2min，浸泡24h 后，過濾；移取20mL 濾液于300mL 燒杯中，加100mL 蒸餾水，再加入20mL 淀粉溶液，放在磁力攪拌器上分別用兩種方法對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定。

（3）同條件下進(jìn)行空白試樣。

1.4 計(jì)算

硬化混凝土中酸溶性氯離子含量應(yīng)按下式計(jì)算：

V3——20mL 濾液達(dá)到等當(dāng)量點(diǎn)所消耗硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

V4——空白試驗(yàn)達(dá)到等當(dāng)量點(diǎn)所消耗硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

G——砂漿樣品質(zhì)量，g；

V1——浸樣品的硝酸溶液用量，mL；

表1 兩種不同方法測(cè)定氯離子含量

V2——電位滴定時(shí)提取的濾液量，mL。

2.結(jié)果與分析

根據(jù)上述試驗(yàn)步驟，分別用兩種不同的方法對(duì)近100 組不同的樣品進(jìn)行了測(cè)定，選取部分結(jié)果進(jìn)行分析，具體見表1。

由表1 可看出，在對(duì)硝酸銀溶液標(biāo)定中，兩種不同的方法標(biāo)定的硝酸銀濃度得到相對(duì)偏差在-3.52%～2.91%范圍內(nèi)，混凝土樣品中氯離子含量范圍在0.008%～0.084%范圍內(nèi)的兩種不同方法測(cè)的相對(duì)偏差在-7.14%～4.62%，且大部分相對(duì)偏差都在5%以內(nèi)，由此可見，手動(dòng)電位滴定和自動(dòng)點(diǎn)位滴定結(jié)果差異不大，在可接受的范圍內(nèi)。

3.驗(yàn)證部分

3.1 驗(yàn)證樣品配置

為了驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文根據(jù)樣品前處理過程，配置了5 種不同濃度的氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液來模擬不同含量的混凝樣品。

稱取于530℃～580℃灼燒至恒重的氯化鈉基準(zhǔn)試劑2.924g，置于燒杯中，用不含Cl-的水溶解移入500mL 容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。計(jì)算出此溶液濃度為0.100mol/L，分別移取此標(biāo)準(zhǔn) 溶 液1.00mL、10.00mL、80.00mL、100.00mL、250.00mL 置 于5 個(gè)250mL的容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。標(biāo)記為1#、2#、3#、4#、5#，即模擬5 個(gè)不同氯離子含量的樣品。將其配制濃度作為真實(shí)值，用電位滴定法分別對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，將得到的檢測(cè)值與真實(shí)值進(jìn)行比較。各濃度真實(shí)值見表2。

按公式

計(jì)算得到5 個(gè)樣品的氯離子濃度真實(shí)值見表2。

3.2 驗(yàn)證樣品測(cè)定結(jié)果與分析

分別用手動(dòng)電位滴定和自動(dòng)電位滴定測(cè)定結(jié)果見表3。

表2 各個(gè)樣品對(duì)應(yīng)的氯離子濃度真實(shí)值（moI/L）

表3 兩種方法分別測(cè)定樣品的含量

由表3 可以看出，手動(dòng)電位滴定的相對(duì)誤差在-25%～3.1%之間，自動(dòng)電位滴定在-15.0%～3.0%，而兩者之間的相對(duì)偏差在-14.29%～6.85%之間。準(zhǔn)確度與精密度均在可接受范圍內(nèi)。

4.結(jié)論

上述結(jié)果可以看出，自動(dòng)電位滴定和手動(dòng)電位滴定的結(jié)果基本相同。且自動(dòng)電位滴定法具有能自動(dòng)滴定、減少人為誤差、節(jié)省時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，還能自動(dòng)跟蹤終點(diǎn)電位，滴定值能直接數(shù)字顯示，省去了繁瑣的計(jì)算。因此自動(dòng)電位滴定法能用于硬化混凝土氯離子的檢測(cè)。