建筑用砂氯化物含量的檢測方法

朱海波 黃國凡 錢甜甜/寧波三江檢測有限公司

0 引言

沿海地區有豐富的海砂資源，建筑結構中的細集料很大一部分使用了淡化海砂。雖然海砂已經過淡化，但其中的氯化物含量還是要引起足夠的重視。因為氯離子是一種穿透力極強的腐蝕介質，當接觸到鋼鐵表面，能迅速破壞鋼鐵表面的鈍化層，引起鋼筋局部腐蝕，對腐蝕過程具有催化作用。可以說氯化物的侵入是引起混凝土中鋼筋腐蝕的最主要原因之一，嚴重影響混凝土的耐久性。因此不管是國家標準GB/T14684-2011《建設用砂》，還是建設部的行業標準JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》、JGJ206-2010《海砂混凝土應用技術規范》，都對氯化物含量有嚴格的控制，有相應的檢測方法和技術要求。交通部的行業標準JTJ270-1998《水運工程混凝土試驗規程》也有相應的檢測方法。下文對這幾個標準的氯離子含量的檢測方法進行探討。

1 各個標準檢測方法分析

GB/T14684-2011和JGJ52-2006的氯離子含量檢測方法都為硝酸銀標準溶液滴定法。其檢測步驟為，先使氯砂充分溶解，上部已澄清的溶液過濾，然后吸取50 mL濾液，注入到三角瓶中，再加入5%鉻酸鉀指示劑1 mL，用0.01 mol/L硝酸銀標準溶液滴定至呈現磚紅色為終點，記錄消耗的體積，最后通過計算得到氯離子含量。只是GB/T14684-2011規定消耗的體積準確至1 mL，最終氯離子含量準確至0.01%[1]，而JGJ 52-2006沒有對消耗的體積作明確的規定，根據滴定管的分度可以準確至0.1 mL，最終氯離子含量準確至0.001%[2]。JGJ206-2010的檢測方法參照JGJ52-2006。

JTJ270-1998的氯離子含量檢測方法為兩種，一是3.16款砂中氯離子含量試驗，其檢測方法、數據處理與JGJ52-2006相同；另一種方法是7.18款海砂、混凝土拌合物中氯離子含量的快速測定——電化學檢測方法，其原理是用氯離子選擇電極和甘汞電極置于液相中，測得的電極電位與液相中氯離子濃度的對數呈線性關系。這樣可根據測得的電極電位值來推算氯離子濃度[3]。

1.1 檢測過程

兩者方法不同之處見表1。

表1 兩種檢測方法

1.2 特點

硝酸銀標準溶液滴定方法，檢測前要配制硝酸銀標準溶液和鉻酸鉀指示劑，硝酸銀標準溶液需要進行標定，其數據比較準確。但其終點顏色的變化不是突變，難以準確判定，特別是濃度比較大時其終點磚紅色，是個漸近的變化，各人的判定必會存在著較大的差異，且GB/T14684-2011規定消耗的體積準確至1 mL，對化學滴定來說，這個修約引起的誤差比較大。電化學檢測方法，檢測前要配制氯離子標準濃度，需要建立電位與氯離子濃度關系曲線；對電極的要求比較高，隨著使用時間和使用次數的增加，電極的反應時間會加長，靈敏性會變差，需要對電極進行磨光處理，嚴重時就要更換；與硝酸銀標準溶液滴定方法相比試樣浸泡時間短，不需進行過濾操作，且檢測時沒有滴定那樣復雜，檢測過程比較快速。

2 比對試驗

檢測設備為NJCL-H氯離子含量快速測定儀，采用美國進口的氯離子復合電極，性能穩定，反應靈敏，使用次數較長，測量快速準確。用硝酸銀標準溶液滴定方法和電化學檢測方法分別對同一樣品進行檢測，以下是三組檢測數據。

第一組數據以GB/T14684-2011為檢測依據，體積準確至1 mL，修約至0.01%。電化學檢測的樣品與硝酸銀標準溶液滴定的樣品一致，都是放置2 h，然后每隔5 min搖動一次，共搖動3次。先進行電化學檢測，再取上部已澄清的溶液過濾，過濾后取50 mL濾液，加入1 mL鉻酸鉀指示劑，然后用硝酸銀標準溶液滴定（表2）。

第二組數據以JGJ52-2006為檢測依據，體積準確至

0.1 mL，修約至0.001%。電化學檢測的樣品與硝酸銀標準溶液滴定的樣品一致，都是放置2 h，然后每隔5 min搖動一次，共搖動3次。先進行電化學檢測，再取上部已澄清的溶液過濾，過濾后取50 mL濾液，加入1 mL鉻酸鉀指示劑，然后用硝酸銀標準溶液滴定（表3）。

第三組數據硝酸銀標準溶液滴定以JGJ52-2006為檢測依據，體積準確至

0.1 mL，修約至0.001%。電化學檢測以JTJ270-1998為檢測依據，嚴格按其檢測步驟操作（表4）。

表2 以GB/T 14684-2011為依據的控測結果

表3 以JGJ52-2006為依據的檢測結果

表4 以JTJ270-1998為依據的檢測結果

3 試驗結果分析

第一組數據，修約至0.001%，平均絕對偏差為0.002%，由于最終結果修約至0.01%，10個數據完全一致。第二組數據，修約至0.000 1%，平均絕對偏差為0.0013%，由于最終結果修約至0.001%，平均絕對偏差為0.001%，其中最小絕對偏差為0.000%，最大絕對偏差為0.003%。第三組數據，修約至0.000 1%，平均絕對偏差為0.001 1%，由于最終結果修約至0.001%，平均絕對偏差為0.001%，其中最小絕對偏差為0.000%，最大絕對偏差為0.003%。

比較第一組數據與第二組數據可以看出：以GB/T14684-2011為檢測依據，由于硝酸銀標準溶液滴定檢測消耗的體積準確至1 mL，得到的平均絕對偏差為0.002%，比以JGJ52-2006為檢測依據的絕對偏差要大，滴定檢測以消耗的體積準確至0.1 mL為宜。從第二組數據與第三組數據比較可以看出：兩者的絕對偏差基本一致。電化學檢測由于試樣質量小，試樣通過搖動一次，靜置半小時，并按此順序再重復一次，足以使氯鹽完全溶解，縮小檢測時間，達到快速檢測的目的。

通過上述30組數據可以看出一些規律，氯離子含量較低時（小于0.001%），電化學檢測的值要比硝酸銀標準溶液滴定檢測的值要小，氯離子含量較高時（大于0.01%）電化學檢測的值相對大些。這樣從嚴控制海砂中的氯化物含量，有助于鋼筋混凝土質量的控制，并且平均絕對偏差數據與技術要求指標（見表5）相比，相差一個數量級，對結果的判定沒有太大的影響（除了臨界狀態，這時肯定會多做幾次平行試驗來最終確定結果，或者出具不確定度的檢測報告）。

表5 技術指標

4 結語

硝酸銀標準溶液滴定檢測海砂中的氯化物含量是目前GB/T14684-2011與JGJ52-2006指定的檢測方法，可以作為基準法。通過上述的分析與試驗，電化學檢測出來的數據與硝酸銀標準溶液滴定檢測的數據有偏差，但不影響結果的判定，此方法試樣制備簡單，檢測過程方便，能夠縮短檢測時間，及時高效地出具檢測報告，可以作為海砂中的氯化物含量檢測的代用法。

[1] 中國建筑材料聯合會. GB/T14684-2011[S]. 北京：中國標準出版社，2011.

[2] 中國建筑科學研究院. JGJ52-2006[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2006.

[3] 天津港灣工程研究所. JTJ270-1998[S]. 北京：中國計量出版社，1998.