混凝土拌合物中氯離子含量檢測方法探討

王麗麗

摘 要：本文介紹了混凝土拌合物中氯離子含量常用的測定方法：快速測定法和硝酸銀標準溶液滴定法，闡述了試驗過程中樣品處理、電位-氯離子濃度關系曲線的確定、測試時間等各環(huán)節(jié)中不同處理方法對結果的影響，并對各方法的試驗結果做了對比，為檢測工作提供參考。

關鍵詞：混凝土拌合物;氯離子;快速測定法;硝酸銀標準溶液滴定法

1 概述

混凝土中的氯離子對混凝土的耐久性有著重要的影響，它是通過腐蝕混凝土中鋼筋，引起鋼筋的銹蝕，鋼筋表面形成鐵銹，體積膨脹引起混凝土結構開裂，從而使混凝土強度、耐磨性等都下降。在氯離子含量極低的情況下，由于混凝土的堿性較強，在鋼筋表面形成鈍化膜，使腐蝕難以深入，混凝土中的氯離子要嚴格進行控制。

目前測試混凝土中氯離子含量的方法主要有兩大類，一類是快速法，主要是針對混凝土拌合物進行測定，是利用氯離子含量快速測定儀對拌合物中的氯離子含量進行快速測定;第二類是化學法，包括化學反應滴定法和電位法，其中化學反應滴定法中主要采用硝酸銀標準溶液對待測液進行滴定從而測得氯離子含量，硝酸銀標準溶液滴定法可適用于混凝土拌合物和硬化混凝土中的氯離子測定，而電位法一般用于硬化混凝土的氯離子測定。本文中主要討論拌合物中氯離子含量測定的方法及過程中的影響因素。

2 試驗過程及影響因素

混凝土拌合物中的氯離子含量主要采用兩種方法：使用氯離子含量快速測定儀進行快速測定法和用硝酸銀標準溶液進行滴定。兩種方法主要都是測定混凝土拌合物中水溶性氯離子含量，測定拌合物中氯離子含量有利于早期的質量控制，確保混凝土的安全性。

2.1 快速測定法

2.1.1 樣品制備

該方法樣品制備環(huán)節(jié)各不同標準中的方法略有不同。方法一為直接從混凝土拌合物中取出600 g左右砂漿，放入燒杯中，量測溫度，然后插入電極測定其電位，并進行溫度校正。方法二為采用篩孔公稱直徑為5.00 mm 的篩子對混凝土拌合物進行篩分，獲得不少于1 000 g的砂漿，稱取500 g砂漿試樣兩份，并向每份砂漿試樣加入500 g蒸餾水，充分搖勻后獲得兩份懸濁液密封。將懸濁液搖勻后，以快速定量濾紙過濾，獲取兩份濾液，每份濾液不少于100 mL用來測定電位，并進行溫度校正。

兩種方法對樣品的處理不同，最終測得的結果也存在一定差異，通過試驗對同一混凝土拌合物按照兩種樣品處理方法所得的樣品進行了測定。樣品一的設計混凝土強度為C35，配比為：水泥：砂：石子：水：外加劑：粉煤灰：礦粉=245：737：1 020：185：4.74：60：90，因此水膠比為0.47，樣品二設計強度為水下C35，配合比為：水泥：砂：石子：水：外加劑：粉煤灰：礦粉=270：655：1 040：200：5.46：75：110，水膠比0.44。

結果如下：

由表1中數(shù)據(jù)可知，兩種制樣方法測得的氯離子含量數(shù)據(jù)有一定差別，采用加水過濾法測得的數(shù)據(jù)稍低，這可能對結果的判別會有一定的影響，因此在選用方法時一定要進行明確，以免給結果的判定造成影響。

2.1.2 電位-氯離子濃度關系曲線的確定

首先將氯離子選擇電極應放人活化液中活化1 h～2 h。在快速法中使用標準氯化鈉溶液進行電位-氯離子濃度關系曲線的確定環(huán)節(jié)，一般根據(jù)常規(guī)混凝土中的氯離子濃度，采用的是5.5×10-3 mol/L和5.5×10-4 mol/L的標準氯化鈉溶液，并將氯離子選擇電極和參比電極插入（20+2）℃的兩種NaCl標準溶液中，經(jīng)2 min后用電位測量儀測得兩電極之間電位值;將測得的兩種濃度NaCl標準液的電位值標點在E-lgC半對數(shù)坐標上，建立電位-氯離子濃度關系曲線。

這個過程中有兩點疑問，一是如果測得的混凝土中氯離子濃度不在5.5×10-3 mol/L和5.5×10-4 mol/L區(qū)間之間，是否可以采用以上所述建立的電位-氯離子濃度關系曲線;二是現(xiàn)在很多廠商制造的氯離子含量測定儀中內置的曲線是E-lnC曲線，是否會對試驗結果產(chǎn)生影響?；谶@兩個疑問，我們進行了相關的試驗，首先取標準氯化鈉溶液濃度從5.5×10-5 mol/L、5.5×10-4 mol/L、5.5×10-3 mol/L、5.5×

10-2 mol/L四種濃度，測得濃度值并繪制濃度lgC與電位值的關系曲線，數(shù)據(jù)見表2。同時對其他濃度點：1.0×10-4 mol/L、1.0×10-3 mol/L、1.0×10-2 mol/L也進行測定，測得濃度值并繪制濃度lgC與電位值的關系曲線，數(shù)據(jù)見表3。

由以上數(shù)據(jù)可知，在5.5×10-5 mol/L至5.5×10-2 mol/L區(qū)間內，電位-濃度lgC關系曲線相關性很好，無論取何濃度點，在所得曲線上相關系數(shù)基本都為1，因此在實際操作中，只要按照相關標準要求測得5.5×10-4 mol/L、5.5×10-3 mol/L兩點的濃度值或者選取范圍內其它兩點的濃度值繪制電位-氯離子濃度關系曲線，都可以采用該曲線進行氯離子濃度的推算，即使超出所選兩基準點的濃度也不會影響實際測得的結果。根據(jù)以上結果，在進行該試驗時，如果沒有標準所需的5.5×10-5 mol/L至5.5×10-2 mol/L兩個濃度的標準溶液，也可以選取已經(jīng)配置的其它濃度的溶液進行使用，這就極大的增加了試驗的便利性。

上述表2、表3兩組數(shù)據(jù)為不同日期所測，兩組數(shù)據(jù)之間并的線性關系還達不到0.999 9以上，因此，建議在每次進行氯離子含量快速測定試驗之前，都應重新對電位-氯離子關系濃度曲線進行標定，以確保試驗數(shù)據(jù)的準確性。

在氯離子含量快速測定儀中內置的曲線是E-lnC曲線時，根據(jù)數(shù)學函數(shù)的換算關系，并不會對試驗結果產(chǎn)生影響，如圖3所示，關系曲線仍為一直線。因此，可以直接采用測定設備中自帶的曲線，不受影響。

2.1.3 測試過程

在試驗過程中，需要將選擇電極和參比電極插入混凝土拌合物濾液中進行電位值的測定。在試驗中發(fā)現(xiàn)，對拌合物中氯離子含量測定時，按照2.1.1中方法二制備樣品，經(jīng)過濾后所得懸濁液，隨著懸濁液放置時間的加長，同一樣品測得的電位值在不斷降低，具體試驗結果見表4。

由表4數(shù)據(jù)，同一樣品在過濾后隨著時間加長，電位值不斷降低，因此實際進行試驗過程中，在取得混凝土拌合物樣品后，要及時進行篩分取樣，取樣后及時對配置好的兩份懸濁液搖勻后及時進行過濾獲取濾液，并及時進行試驗，測定電位值。試驗過程中還要注意：（1）在測試每個NaCl標準液電位值前，均應采用蒸餾水對氯離子選擇電極和參比電極進行充分清洗，并用濾紙擦干;（2）對測試得到的電位值要進行溫度校正。

2.2 硝酸銀滴定法

采用標準硝酸銀溶液進行滴定試驗主要步驟為：將按照本文中2.1.1條方法二中配置獲得的懸濁液，搖勻后，移取不少于100 mL于燒杯中，蓋好表面皿后放到帶石棉網(wǎng)的加熱裝置上沸煮5 min，停止加熱并靜置冷卻至室溫后，以快速定量濾紙過濾，獲取濾液。移取濾液20 mL，于三角燒瓶中，加入酚酞指示劑，并用硝酸溶液中和至無剛好色，加入鉻酸鉀指示劑，用硝酸銀標準溶液滴定至略帶桃紅色的黃色不消失。采用該方法測得混凝土拌合物中氯離子含量數(shù)據(jù)，見表5。

由表5數(shù)據(jù)可知，采用硝酸銀滴定法測得的數(shù)據(jù)與快速法測得的數(shù)據(jù)比較接近。在實際檢測混凝土拌合物中氯離子含量時，主要用于篩查和質檢的作用，因此使用快速法即可達到測試的目的。如果為了提高試驗的精度和穩(wěn)定性，則可采用滴定法，數(shù)據(jù)更加準確。

3 結語

根據(jù)上述試驗結果，兩種方法測試混凝土拌合物中氯離子含量數(shù)據(jù)差別不大。其中氯離子含量快速測定法的方法一，直接插入拌合物砂漿中進行測試，方法最為簡單快捷，數(shù)據(jù)也與其他方法相差不大，但缺點是由于砂漿為半固體狀態(tài)，直接將電極插入極容易損壞電極，會明顯縮短電極的使用壽命。氯離子含量快速測定法方法二方法也較為簡便，只需將砂漿溶液加水過濾，比滴定法易操作，相對方法一，對設備的保護性更好，適合頻率較高的測試，但要注意試驗過程要盡量及時以免數(shù)據(jù)受到影響，并且在每次進行氯離子含量快速測定試驗之前，都應重新對電位-氯離子關系濃度曲線進行標定，以確保試驗數(shù)據(jù)的準確性。硝酸銀標準溶液滴定法方法精度較高，但過程中配置溶液的精度會直接影響試驗準確度。在日常對混凝土質量控制中，建議采用氯離子含量快速測定法方法二，簡單高效，操作性強。

參考文獻：

[1]JTS/T 236-2019，水運工程混凝土試驗檢測技術規(guī)范[S].

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