基于高速公路工程的海砂中氯離子檢測試驗

張玉蘭

（唐山交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000）

淡化海砂中的氯離子含量較高，極易引發(fā)鋼筋生銹腐蝕，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)安全隱患。在常規(guī)氯離子檢測手段中，硝酸銀滴定法應(yīng)用較為復(fù)雜，技術(shù)難度較高，無法精確掌握檢測完成的條件。同時，由于在檢測前需要將砂樣進(jìn)行干燥處理后，再浸泡約2小時，導(dǎo)致檢測所需時間較長。另外，一種能快速開展氯離子檢測的電極電位法，檢測前需要確定氯離子濃度和電位之間的相關(guān)函數(shù)，且需活化處理電極約1h，相比硝酸銀滴定法最終檢測結(jié)果也有近1/5的偏差率。為此，亟需一種能夠迅速檢測現(xiàn)場砂中氯離子含量的便捷方法。目前，試紙法的應(yīng)用研究仍較少，缺乏理論介紹與適用性的研究分析。

一、試驗過程

選擇若干個攪拌站，從原材場所隨機(jī)選擇10份砂樣。經(jīng)初步分析，所選擇的10份砂樣中，編號為Y1～Y10，相關(guān)檢測對象即氯離子的含量均較少。為更好地對照試驗，另外制備氯離子含量較高的5份砂樣，制作方法為將原砂樣浸泡于NaCl溶液中靜置2天時間，編號依次為G1～G5。其中，硝酸銀溶液作為基準(zhǔn)試劑，濃度為0.01mol/L；選取符合質(zhì)量要求的氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液及蒸餾水；NaCl溶液的規(guī)格為優(yōu)純級；鉻酸鉀指示劑的規(guī)格選取為分析純，濃度為5%；另準(zhǔn)備測氯條試紙若干。

（一）試驗方法

目前，應(yīng)用試紙法的檢測流程沒有明確的規(guī)范，主要按照說明書使用，具體的流程為：將砂樣干燥處理，選300g置于塑料瓶中，摻入蒸餾水300ml后充分搖晃均勻，使砂中氯離子完全溶于液體中。等待半小時后，將準(zhǔn)備的測氯試紙放入瓶中，注意需要把試紙插入至液體中，深1cm左右，使試紙尾部的顯色區(qū)發(fā)生變色，再取出試紙讀數(shù)。

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)所讀的數(shù)據(jù)對比說明書上的相應(yīng)值，獲得對應(yīng)的氯離子含量值。對于每一種類型的砂樣而言，一般取兩次試紙讀數(shù)的平均值作為最終值。而對于濕砂，則應(yīng)先測定樣品的含水量，再摻入質(zhì)量等同于300g干砂的相應(yīng)濕砂，同時摻入適當(dāng)?shù)恼麴s水，再按與干砂一樣的后續(xù)工序處理。其中，蒸餾水加入量為300ml去除濕砂含水量后的數(shù)據(jù)。

采用試紙法測定時，準(zhǔn)確率可達(dá)百萬分之一，而規(guī)范中的硝酸銀方案的檢測精度為十萬分之一。為更好地分析，擬將試紙法的精確度保留至十萬分之一。

采用硝酸銀測定時，擬根據(jù)相關(guān)規(guī)范中的相應(yīng)流程實(shí)施。值得注意的是，在此次試驗中，兩種方式獲得的氯離子含量檢測數(shù)據(jù)均沒有考慮蒸餾水中的氯離子影響，因此相比之下，對所得的研究結(jié)論沒有差異性影響。

（二）試驗方案

在試驗過程中，檢測數(shù)據(jù)的可靠性應(yīng)當(dāng)考慮多種因素。本文擬從準(zhǔn)確性和相關(guān)性出發(fā)，重點(diǎn)分析試紙法的適用性，與此同時，兼顧考慮重復(fù)性與溫度穩(wěn)定性。

準(zhǔn)確性方面，選取8瓶事先已知含量的氯離子溶液，依次完成兩種方法的測定工作，對比相應(yīng)的準(zhǔn)確性情況。相關(guān)性方面，選取15種砂樣進(jìn)行氯離子測定工作，根據(jù)兩種方法所得的含量數(shù)據(jù)，分析之間的相關(guān)性情況。重復(fù)性方面，對于同一砂樣的測試工作，依次由不同人員開展試紙法操作，對比最終的測定值，判斷其重復(fù)性。溫度穩(wěn)定性方面，采取試紙法測定時，選定環(huán)境氣溫依次為低溫和高溫4種，根據(jù)測定值分析溫度穩(wěn)定性。

二、結(jié)果與分析

提前準(zhǔn)備8瓶事先已知含量的氯離子溶液，分別用試紙法和硝酸銀滴定法試驗。

如表1所示，硝酸銀法的偏差基本為十萬分之一或十萬分之二，僅當(dāng)溶液中的氯離子含量達(dá)0.1%時，偏差最大為十萬分之三。相比之下，試紙法的偏差更趨于穩(wěn)定，僅當(dāng)溶液中氯離子含量達(dá)0.07%時，偏差最大為十萬分之三。原因可能為該溶液中的氯離子濃度已接近所能檢測范圍的閾值所致。

表1 兩種方法的含量測定數(shù)據(jù)

硝酸銀滴定法在實(shí)際檢測過程中，終止標(biāo)準(zhǔn)有一定的彈性，不同試驗人員存在一定的誤差。而采取試紙法時，則不存在依靠人員判斷的情況，客觀影響更小，因此在適用范圍內(nèi)的準(zhǔn)確性更加可靠。

在攪拌站選取10種砂樣（Y1～Y10）測定氯離子，再選取已被NaCl充分浸泡的5種砂樣（氯離子含量相對較高，編號為G1～G5），砂樣經(jīng)干燥處理后分別以硝酸銀法和試紙法測定。

如表2所示，除試樣編號Y3和Y8因氯離子含量在檢測閾值之外無法獲得數(shù)據(jù)外，對于其他試樣，包括攪拌站選取的8種及浸泡NaCl溶液的5種，最終氯離子含量的檢測值均較為接近，兩者偏差均小于百萬分之二，驗證了兩種測定方法具備較好的相關(guān)性。

表2 不同方法的砂樣檢測數(shù)據(jù)

（一）試紙法的重復(fù)性

對于同一砂樣的測試工作，選取10種砂樣，依次由不同人員開展試紙法操作，對比最終的測定值。

如表3所示，對于攪拌樁選取的10種砂樣而言，由不同操作人員開展試紙法檢測時，所獲得檢測數(shù)據(jù)基本相同，偏差很小。由此可知，試紙法檢測過程中的穩(wěn)定性較好，受人工影響的程度低，重復(fù)性更好。

表3 不同測試人員的檢測數(shù)據(jù)

（二）試紙法的溫度穩(wěn)定性

干燥處理Y4砂樣，再稱取相應(yīng)質(zhì)量的干砂和蒸餾水（各300g）至塑料瓶中，共配置4組，將4組試樣溶液依次在不同的環(huán)境溫度（3℃、15℃、30℃及40℃）中靜置1天，再相應(yīng)溫度下將干砂和蒸餾水混合均勻，依次開展試紙法檢測工作。在前3種不同的環(huán)境溫度下試樣中氯離子含量穩(wěn)定在0.02%左右，而當(dāng)溫度達(dá)40℃時，檢測數(shù)值提升為0.024%，原因為較高的溫度促進(jìn)了氯離子的充分溶解。由此可知，試紙法的溫度穩(wěn)定性較佳。

三、結(jié)語

目前，試紙法的應(yīng)用規(guī)范尚未建立，其作為一種有效的氯離子含量檢測手段，有助于高速公路行業(yè)中應(yīng)用淡化海砂時的質(zhì)量把控。本文通過試驗分析，對試紙法用于檢測氯離子含量時的適用性進(jìn)行了分析，為其具體應(yīng)用提供了指導(dǎo)。