混凝土中氯離子含量試驗方法的探討

鄧笑銀

（鶴山市建設工程質(zhì)量檢測中心，廣東 鶴山 529700）

0 前言

隨著社會的發(fā)展、人們生活水平的不斷提高，近年來各類基礎設施和民用建筑工程建設如火如荼地進行。由于工程建設需要大量的河砂，但是過度開采河砂會危害到生態(tài)環(huán)境，因此我國絕大多數(shù)地區(qū)已經(jīng)禁止開采河砂。工程建設中使用海砂，因其含有大量氯離子，會銹蝕鋼筋，而且在破壞過程中，氯離子只是起到搬運作用，會周而復始地參與反應，從而影響建筑物的壽命和安全。報道工程建設中使用大量海砂而導致出現(xiàn)質(zhì)量問題的新聞屢見不鮮。工程建設的蓬勃發(fā)展帶來的工程質(zhì)量問題逐漸受到關注，其中包括氯離子對混凝土結構的破壞問題。

混凝土中氯離子的來源廣泛，包括水泥、砂、水、外加劑。但是混凝土中氯離子含量并不等于這些材料中氯離子含量的總和。因此控制混凝土氯離子措施除了控制各種材料中氯離子含量，在施工階段對混凝土中氯離子含量進行檢測，對于達不到標準要求的及時查找原因，防患于未然。2014年6月開始實施的標準《混凝土中氯離子含量檢測技術規(guī)程（JGJ/T 322—2013）》制定了四種混凝土中氯離子含量檢測方法，本文對這四種方法進行檢測原理、檢測方法步驟、準確度、結果評定、效用性等方面進行以下比較分析。

1 混凝土中氯離子的檢測方法

JGJ/T 322—2013標準中混凝土中氯離子的檢測方法分別是拌合物中水溶性氯離子快速測定法（氯離子選擇電極法）、拌合物中水溶性氯離子測定法（硝酸銀滴定法）、硬化混凝土中氯離子水溶法（硝酸銀滴定法）、硬化混凝土中氯離子酸溶法（電位滴定法）。為了更好地運用這四種方法，提高其效用性，在此對其做如下分析介紹：

1.1 檢測方法步驟

1.1.1 取樣

取樣要注意代表性和均勻性，是決定樣品檢測結果準確度的關鍵步驟。混凝土中氯離子的取樣步驟因其檢測對象不同而分為兩種方法：①取樣對象為預拌混凝土，用于拌合物中水溶性氯離子檢測，隨機從同一攪拌車取樣，取卸料量的中間樣品，注意記錄加水攪拌時間，取樣要在加水攪拌2h內(nèi)完成；②取樣對象混凝土試件，用于硬化混凝土中氯離子的檢測，注意3個試件都要均勻取樣。

1.1.2 樣品前處理

拌合物的處理有兩個步驟：加水搖勻獲取懸濁液、過濾。過濾步驟有所不同，快速法直接過濾懸濁液，硝酸銀滴定法需要先加熱懸濁液冷卻至室溫后再過濾，注意取得濾液這一步驟要在加水攪拌3h內(nèi)完成。

硬化混凝土的處理有五個步驟：研磨過篩、烘干樣品、冷卻備用、加溶液溶出氯離子、過濾。加溶液溶出氯離子步驟有所不同，水溶法加蒸餾水后煮沸，酸溶法加硝酸（1+7）溶液，都需要放置24h后才過濾，注意期間需要搖動幾次以溶出氯離子。

1.1.3 試驗前準備

試驗用到的儀器設備和試劑主要有氯離子快速測定儀、離子計、棕色滴定管、硝酸銀標準溶液、鉻酸鉀指示劑。注意要確保儀器設備使用狀態(tài)正常和試劑在有效期內(nèi)。拌合物氯離子快速法和硬化混凝土酸溶法都需要使用電極，但是使用的電極不同?？焖俜ㄊ褂寐入x子復合電極，并且測試前需要先活化，并依次插入各濃度的NaCl標準溶液進行標定以建立校準曲線，校準曲線的相關性系數(shù)要達到0.999以上才可以使用。酸溶法使用參比電極和氯離子電極或者銀電極，同樣需要活化，要在磁力攪拌器下使用。

1.1.4 樣品測定

快速法測定樣品時，要注意控制樣品溶液與標準溶液的溫度一致，測試并記錄溶液溫度。硝酸銀滴定法在滴定前需要調(diào)節(jié)酸堿度，滴定終點要掌握好，確保每次滴定終點顏色變化深淺一致。酸溶法電位滴定時，接近等當量點時控制每次加入量為0.1mL，每次加入后要沖洗燒杯壁確保加入的硝酸銀標準溶液參與到反應中。

1.2 結果計算

凡是水溶性氯離子含量（包括混凝土拌合物和硬化混凝土）的結果計算，都是用氯離子含量除以水泥質(zhì)量得出，而酸溶性氯離子含量的結果計算是用氯離子含量除以膠凝材料質(zhì)量得出，結果表示不一致。

1.3 結果評定

混凝土拌合物中水溶性氯離子含量的限量要求按環(huán)境條件和分類而不同，符合國家現(xiàn)行標準GB 50164、GB/T 14902和JGJ 206的有關規(guī)定。硬化混凝土中酸溶性氯離子含量的限量要求按環(huán)境條件和設計使用年限而不同，應符合現(xiàn)行國家標準GB 50010—2010（2015年版）的有關規(guī)定。

2 實例分析

2.1 試驗材料與配合比

水泥：P.O基準水泥，河砂：細度模數(shù)2.6；石：5~25mm；水：生活用自來水；粉煤灰：Ⅱ級；聚羧酸高性能減水劑：LonS-P（H）；每立方米混凝土中個材料的用量為：水泥328kg，砂713kg，石1111kg，水170kg，粉煤灰58kg，減水劑6.95kg。

2.2 混凝土拌合物中水溶性氯離子含量快速法和硝酸銀滴定法比對分析

2.2.1 試驗結果（見表1）

表1 試驗結果對比

2.2.2 結果分析

由表1的試驗結果可知，快速法的結果遠大于硝酸銀滴定法，而且快速法的平行試驗的相對偏差為5.6%，遠高于硝酸銀絡合滴定法。對比兩種方法可知，造成該現(xiàn)象的原因主要是快速法對氯離子復合電極的校準要求與溫度要求較高，因此快速法的不確定大。

2.3 硬化混凝土中氯離子含量兩種方法比對分析

2.3.1 試驗結果（見表2）

表2 試驗結果對比（28d齡期）

2.3.2 結果分析

由表2的試驗結果可知，酸溶法測得的氯離子含量遠大于水溶法測得的氯離子含量。根據(jù)理論可知，混凝土中氯離子分為自由氯離子和結合氯離子。自由氯離子在混凝土孔隙溶液中游離存在，可溶于水。結合氯離子是與水泥中的鋁酸三鈣在一定條件下結合成的不溶性“復鹽”，在混凝土堿度降低是會轉(zhuǎn)化為自由氯離子。酸溶性氯離子含量包括了上述兩種氯離子，因此酸溶法測得的結果更具說服力，效用性比較強。

3 混凝土中氯離子含量檢測問題與解決對策

綜合上述分析，混凝土中氯離子含量的檢測，仍然存在許多問題，例如：各本標準對混凝土中氯離子含量的結果表示不一致，致使同一份混凝土樣品結果判定不同；混凝土拌合物中快速試驗方法的不確定大導致其效用性不大等。這些問題都嚴重影響檢測的準確性和有效性。針對上述問題，本文結合多方面文獻與工作經(jīng)驗，提出一些幾點建議：

（1）統(tǒng)一各個國家標準，明確結果表示方法與結果判定要求。

（2）拌合物氯離子含量快速法比較適用于加強對工程施工現(xiàn)場的日常監(jiān)督工作，但因其不確定度大的局限性，需要我們不斷改進創(chuàng)新。改進措施建議如下：①規(guī)范檢測過程，例如：測定每個混凝土試樣前都要先使用氯離子復合電極校準氯離子快速測定儀，建立符合要求的校準曲線；每次測試電極必須嚴格用蒸餾水清洗并用吸水紙吸干；控制環(huán)境條件等；②加強對檢測人員的考核培訓，以提高檢測人員的專業(yè)水平；③制定儀器設備的使用管理辦法，規(guī)范儀器設備的使用，正確進行維護保養(yǎng)，確保儀器設備處于正常狀態(tài)；④提高快速法的實用性，建議改進氯離子含量快速測定儀的功能與準確度。

（3）硬化混凝土中酸溶性氯離子含量的結果準確度較好，可為混凝土結構耐久性提供參考。建議在混凝土配合比設計過程中增加硬化混凝土氯離子含量測定這一參數(shù)，使該方法起到監(jiān)督作用。因此為加強硬化混凝土中酸溶性氯離子含量的準確度與效用性，需要加強該方法質(zhì)量控制。在此結合工作經(jīng)驗，對該方法質(zhì)量控制要點進行如下分析：①在取樣過程中，必須確保樣品的均勻度，測試的樣品為砂漿，因此去除混凝土中的石子，避免摻入石子造成檢測結果偏差；②加硝酸溶液浸泡時，要分幾次加入，并在每次加入后搖勻試樣，避免一次性加入導致反應劇烈而溢出硝酸溶液，搖勻確保樣品中的氯離子能夠完全浸出，否則檢測結果會偏??；③樣品測試先要檢查雙鹽橋甘汞電極狀態(tài)是否正常，電極使用前均應浸泡活化，避免電極反應不靈敏導致結果偏離；④在滴定過程中，控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，因為轉(zhuǎn)子攪拌過快會導致電勢變化不穩(wěn)定，過慢會導致電勢變化延遲，前后轉(zhuǎn)速不一致會導致結果有偏差，因此每次滴定要使用一樣大小的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速要一致，以有旋渦為宜；⑤滴定終點判斷，因為該反應過程中電勢變化不明顯，因此要在終點后多記錄幾個點，以防止等當點選取不當導致結果偏離。

4 結語

隨著工程建設的蓬勃發(fā)展，混凝土結構的耐久性是一項長期備受考驗的工作。因而混凝土中氯離子含量檢測起到十分重要的作用。本文通過對一系列的探討，發(fā)現(xiàn)混凝土中氯離子含量各種檢測方法仍然存在一些問題，影響檢測結果的準確性和有效性，為此需要規(guī)范檢測過程、加強人員培訓、規(guī)范儀器設備使用管理、加強質(zhì)量控制等。除此之外，我們還必須不斷改進創(chuàng)新，以提高各方法的準確度與效用性。