建設(shè)用砂氯離子檢測研究

陳丹丹，羅 冰

（海南省海洋地質(zhì)資源與環(huán)境重點實驗室 海南省地質(zhì)測試研究中心，海南?？?570206）

混凝土結(jié)構(gòu)中一旦含有比例較高的氯離子，就會影響到混凝土的結(jié)構(gòu)功能和保護(hù)作用。如果混凝土裂開，露出了里面的鋼筋，就會進(jìn)一步加快鋼筋被腐蝕的速度，使得整個建筑結(jié)構(gòu)受損。所以，一定要對建筑用砂氯離子含量進(jìn)行系統(tǒng)的檢測。本文首先分析了開展建設(shè)用砂氯離子檢測工作的意義，然后就開展建筑施工材料檢測工作的意義提出了幾點氯離子含量檢測的策略。

1 開展建設(shè)用砂氯離子檢測工作的意義

1.1 從耐久性的角度展開介紹

從耐久性的角度展開，可以發(fā)現(xiàn)，隨著混凝土建筑工程的歷史發(fā)展，鋼筋混凝土的耐久性卻沒有得到顯著性的發(fā)展，其規(guī)定年限仍沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。在許多專家學(xué)者的積極研究下，會發(fā)現(xiàn)造成其耐久性不好的主要原因可能是因為建筑用砂氯離子含量過高所造成的建筑結(jié)構(gòu)被腐蝕。其中腐蝕發(fā)生的類型分為兩種，具體的情況分析如下所示。

（1）這種腐蝕類型多發(fā)于沿海地區(qū)，這是因為海水中的氯蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣，造成了大量的氯元素進(jìn)入到混凝土中，進(jìn)而導(dǎo)致建筑物的損壞和侵蝕。因此，耐久性能下降。

（2）這種腐蝕類型則是由于建筑用砂中的氯離子含量過高所導(dǎo)致的腐蝕現(xiàn)象。

經(jīng)過比較分析兩種類型?？梢园l(fā)現(xiàn)，第一種主要發(fā)生在沿海地區(qū)，第二種涉及的范圍很廣。建筑材料用砂被廣泛應(yīng)用，在整個建筑工程材料中也占據(jù)了重要的地位。一旦建筑用砂氯離子含量過高，就會使得整個施工的材料結(jié)構(gòu)受損，耐久性和安全性變差。因此，要針對安全隱患和相關(guān)問題提前進(jìn)行布置，對建筑用砂氯離子含量進(jìn)行檢測，并在早期階段對部分建筑物進(jìn)行安全隱患的排查，做到隱患的及時發(fā)現(xiàn)和有效解決，為整個建筑工程的耐久性、安全性和施工質(zhì)量提供保障。整個建筑用砂氯離子含量檢測的過程都是十分合理、嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，檢測人員一定要具備充足的知識底蘊和技能水準(zhǔn)，不僅要對化學(xué)藥品有充分的認(rèn)識，還要熟悉操作流程。不僅如此，還需要在此項目上投入大量的人力、物力、財力，并全面建設(shè)好相關(guān)的硬件設(shè)備和軟件設(shè)施，盡可能地避免建筑物被腐蝕，有效提升其耐久性。

1.2 從標(biāo)準(zhǔn)要求角度展開介紹

（1）建筑用砂和混凝土中的氯離子含量標(biāo)準(zhǔn)是不一致的。對于建筑用砂的氯離子含量其適用標(biāo)準(zhǔn)是JGJ52—2006，它的限值不能夠＞0.06%；而對應(yīng)的混凝土氯離子含量適用標(biāo)準(zhǔn)則是GB/T 50476—2008，它的限值則是不能夠＞0.3%。經(jīng)過研究可以發(fā)現(xiàn)，建筑混凝土中的氯離子含量不能與建筑用砂氯離子含量混為一談。

（2）混凝土中氯離子的來源廣，不僅源自建筑用砂之中，還可能會來自水泥、海水、煤灰等原材料?；诖?，一定要針對各種原材料進(jìn)行分析，對于建筑用砂中的氯離子規(guī)定一個含量的限值。與此同時，分離開建筑用砂和混凝土氯離子含量之間的區(qū)別，只要是混凝土中的氯離子含量沒有超過限值，就不會影響到建筑的安全質(zhì)量。

（3）混凝土實際所處環(huán)境是在堿性環(huán)境之中，在這樣的環(huán)境內(nèi)能夠有效保障鋼筋表面的氧化膜不被破壞，也就能夠確保其不被腐蝕，從而可以正常使用。但是，一旦混凝土中的氯離子含量過多，就會導(dǎo)致氯離子與鋼筋發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，破壞鋼筋表面的氧化膜，并嚴(yán)重影響鋼筋的結(jié)構(gòu)組成。不僅如此，氯離子含量過高也會使得鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)破損，導(dǎo)致整個建筑施工的工期滯緩、工程質(zhì)量得不到根本保障。

2 開展建筑施工材料檢測工作的意義

2.1 有助于保障、提升建筑工程建設(shè)質(zhì)量

優(yōu)化建筑施工材料的檢測環(huán)節(jié)，不僅能夠為其施工質(zhì)量奠定一個基礎(chǔ)保障，還會進(jìn)一步導(dǎo)致后期的工藝流程選擇和安全施工環(huán)節(jié)。特別是建筑用砂的質(zhì)量檢測，它的檢測和選擇很有可能對整個建筑工程的使用、年限、耐久性產(chǎn)生極大的影響?；诖?，嚴(yán)格遵照相關(guān)的規(guī)定和規(guī)范化行為來對建筑用砂進(jìn)行材料檢測，不僅要保證建筑用砂的質(zhì)量安全，也要確定好其中的氯離子含量是否達(dá)標(biāo)，以防出現(xiàn)腐蝕等破壞現(xiàn)象。

進(jìn)行施工材料的檢測工作，還有利于操作人員布置之后施工過程中的工藝流程，還有結(jié)合實際施工情況設(shè)定的具體要求等能夠充分保障建筑工程順利展開的因素。檢測工作的完成與否既是保障建筑施工安全質(zhì)量的根本基石，也是能夠避免在建筑施工期間及以后使用過程中出現(xiàn)的設(shè)計問題和安全隱患等。

2.2 幫助施工單位選擇優(yōu)質(zhì)的施工材料

對建筑施工材料進(jìn)行檢測，不僅有利于施工單位提升建筑材料的檢測技術(shù)，還能夠幫助他們更好地規(guī)范出建筑材料性價比，從而對建筑材料的結(jié)果進(jìn)行綜合評定和篩選，最終在繁多的建筑材料中選擇出更加物美價廉的材料。在保證工程進(jìn)展和安全的同時，有效減少了建筑施工所用的成本，保障了施工單位的經(jīng)濟效益。

2.3 有助于保障建筑工程施工成本、質(zhì)量

針對建筑用砂進(jìn)行檢測時，可以保障整個建筑工程的施工成本及質(zhì)量。例如在進(jìn)行土場的選擇時，可以利用檢測技術(shù)對土場的實際組成進(jìn)行系統(tǒng)的分析，并根據(jù)所得的結(jié)果來判斷此土場是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，只要確定了它是在一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下，能夠就地進(jìn)行取材，從根本上節(jié)省了建筑所需的成本，還保障了整個施工的安全質(zhì)量環(huán)節(jié)。具體的情況，還能夠應(yīng)用在建筑機械等方面的選擇上。

2.4 為新技術(shù)、新材料的應(yīng)用打下基礎(chǔ)

建筑材料的檢測工作能夠在新時代技術(shù)發(fā)展迅速的背景下，為時代新技術(shù)、新材料、新工藝提供真實、科學(xué)、合理的數(shù)據(jù)支撐，并且縮短了檢測的消耗時間。與此同時，完善材料檢測技術(shù)，對于整個建筑行業(yè)的發(fā)展也是有幫助的，優(yōu)化新技術(shù)，還能夠為建筑材料的配比設(shè)計、選擇使用等其他方面的環(huán)節(jié)奠定一個良好的發(fā)展基礎(chǔ)，是非常具備研究和探索的現(xiàn)實意義。

3 檢測策略

3.1 合理應(yīng)用滴定方法開展工作

3.1.1 硝酸銀滴定法

針對混凝土用砂氯離子含量檢測技術(shù)來說，最基本的方法就是硝酸銀標(biāo)液滴定法。它的主要原理就是將絡(luò)酸鉀作為檢測的指示劑，將硝酸銀作為滴定液的待測溶液，再通過觀察和計算得出硝酸銀待測液與空白溶劑所消耗的硝酸銀溶液體積及濃度，最終得到混凝土用砂氯離子含量。這個方法經(jīng)過了多年的實驗檢測和操作人員多年的廣泛使用，已經(jīng)獲得了業(yè)界的認(rèn)可，并得到了JGJ 52—2006、GB/T 14684—2011、JG/T 494—2016等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化檢測的指定。

但是，在混凝土用砂氯離子含量的檢測過程中，運用硝酸銀滴定法也存在一定的計算誤差。這是因此，在實際過程中，由于指示劑絡(luò)酸鉀的溶液呈淡黃色，檢測人員很難直接通過肉眼就觀察到精確的數(shù)值，如果混凝土用砂中的氯離子含量過高，那么可能會影響到操作人員對于重點的結(jié)果判斷，也就導(dǎo)致了檢測數(shù)據(jù)的精確度受到影響。

3.1.2 電位滴定法

電位滴定法是常規(guī)滴定法不斷發(fā)展得到的一種方法。它的滴定原理是利用滴定分析中計量點附近的一個點位突變來確定滴定終點。伴隨著整個滴定的全階段，滴定容器內(nèi)會放入電極以及參比電極，慢慢加入了滴定劑之后，就會改變整個待測離子的濃度，進(jìn)而使得整個電極電位發(fā)生了變化。所以，在化學(xué)計量點的附近就能夠觀察到電位的一個突變，從而來根據(jù)這個突變判斷滴定的終點，最終計算得出建筑用砂氯離子的實際含量。

利用電位滴定法檢測海砂中的氯離子含量，還間接研究了有關(guān)海水中氯離子含量、海砂的砂水比及砂石的顆粒粒徑等可能會對氯離子含量產(chǎn)生影響的因素。

（1）海砂中的氯離子含量與海水中氯離子含量以及海砂的含水量相關(guān)，存在一定的線性關(guān)系；而堆積的海砂，它的含水率是隨著堆積高度而遞減的，它的含水率穩(wěn)定時，對應(yīng)的臨界高度為40cm左右；海砂中的氯離子含量與海水含氯、海砂含水、顆粒直徑等方面都能通過數(shù)學(xué)關(guān)系來表現(xiàn)。

（2）電位滴定法能夠有效避免硝酸銀滴定法中肉眼誤差和顏色因素的干擾，實驗的結(jié)果比硝酸銀滴定法更為精準(zhǔn)。

3.2 借助ETS測氯條法開展工作

3.2.1 落實實驗室測定工作

一般可以采用ETS測氯條測定方法對砂氯離子的含量進(jìn)行檢測。實驗步驟如下。

（1）在進(jìn)行實際的檢測之前，要將樣品進(jìn)行一個縮分、烘干，并等其冷卻之后再進(jìn)行處理。實驗需要取500g的樣品，放入到磨口瓶中，然后再加入500mL蒸餾水，并將其充分搖動，使其攪拌均勻，再放置大約2h。

（2）每間隔5min，就進(jìn)行一次搖動，經(jīng)過3次搖動，才會使氯化物充分溶解。整個過程要持續(xù)加熱，從室溫可升高到80℃，并持續(xù)保持1h。

（3）倒入過濾瓶中，會發(fā)現(xiàn)只有上層是澄清的溶液，取50mL濾液倒入燒瓶中，并向濾液中插進(jìn)3支ETS測氯條。

（4）觀察測氯條的顯色情況，當(dāng)從橙色變?yōu)榘邓{(lán)色時，就意味著測試反應(yīng)結(jié)束。

（5）再根據(jù)測氯條上面的數(shù)字，找到由茶褐色變?yōu)榈咨奈恢茫M(jìn)行數(shù)據(jù)的讀?。ㄗ⒁鈹?shù)據(jù)要精準(zhǔn)讀到0.1），然后根據(jù)對照表，將氯離子的濃度進(jìn)行換算。

3.2.2 落實現(xiàn)場測定工作

在現(xiàn)場進(jìn)行砂氯離子的測定時，具體步驟如下。

（1）取出250g的樣品放在塑料瓶中，然后加入250mL蒸餾水，并不斷震蕩塑料瓶30次左右。

（2）待充分搖勻后，靜置5min，將上層的清液倒出，然后向濾液中插入3支ETS測氯條。

（3）觀察測氯條的顯色情況，當(dāng)從橙色變?yōu)榘邓{(lán)色時，就意味著測試反應(yīng)結(jié)束。

（4）再根據(jù)測氯條上面的數(shù)字，找到由茶褐色變?yōu)榈咨奈恢?，進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取（注意數(shù)據(jù)要精準(zhǔn)讀到0.1），然后根據(jù)對照表，將氯離子的濃度進(jìn)行換算。

3.3 其他檢測方法

3.3.1 離子選擇電極法

采用離子選擇性電極法測定氯化物的濃度是一種較為簡便的方法。其基本理論是通過使用一個復(fù)合電極探測到一個已經(jīng)存在的氯化鈉的電勢，并據(jù)此畫出一個電勢-密度的標(biāo)準(zhǔn)圖。在此基礎(chǔ)上，通過實測的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算出氯化物中的氯離子濃度。

通常情況下，需要對樣品進(jìn)行充分的攪拌搖勻，才能使用離子選擇電極的檢測方法。根據(jù)其實際的實驗結(jié)果，得出以下結(jié)論。

（1）使用離子選擇電極方法來對建筑材料用砂氯離子含量進(jìn)行檢測得到的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)方法硝酸銀檢測的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、比對、分析，可以發(fā)現(xiàn)離子選擇電極的方法更為快速。

（2）快速檢測的離子選擇電極方法能夠有效代替國際標(biāo)準(zhǔn)方法，得到的結(jié)果誤差小、精確度高，而且操作十分簡單，得到結(jié)果的速度也很快。

3.3.2 離子色譜法

在當(dāng)今社會，最新的混凝土用砂氯離子含量的檢測方法中，離子色譜法是最新研發(fā)出來的一種方法。它的原理是利用離子交換和液相色譜技術(shù)來對待測液溶液中的陰陽離子數(shù)量進(jìn)行分析的一種方法。它的具體步驟如下。

（1）分別將標(biāo)準(zhǔn)氯離子濃度溶液和待測的樣本溶液中注入離子色譜儀中的進(jìn)樣系統(tǒng)。

（2）通過色譜儀對待測的樣本溶液進(jìn)行峰值、峰高、峰面積的記錄與分析。

（3）將得到的數(shù)據(jù)結(jié)果和信息參數(shù)傳輸?shù)诫x子色譜工作站中的軟件系統(tǒng)進(jìn)行管控。

（4）根據(jù)得到的溶液參數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，最終得到混凝土用砂氯離子的含量。

經(jīng)過多次實踐可以發(fā)現(xiàn)，這種方式得到的檢測結(jié)果是最為精準(zhǔn)的。雖然離子色譜法的操作簡單、結(jié)果精確，但是其所需要的離子檢測儀器卻要消耗大量的成本，并且對操作技術(shù)的掌握程度也要求較高。因此，離子色譜法在我國建筑行業(yè)材料檢測中還沒有得到廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)束語

經(jīng)過不斷的實驗研究和實踐探索，可以明確得出，氯離子是腐蝕性極強的陰離子，由于其離子半徑十分小，具備很強的穿透能力，即使是很薄的膜層也能輕易地穿透過去。它再經(jīng)過氧化會變成氧化物，進(jìn)一步導(dǎo)致了腐蝕速度的加快。在實際的建筑施工過程中，當(dāng)對混凝土進(jìn)行攪拌時，如果含有的氯離子的含量過高，就會產(chǎn)生一系列的不良影響及后果。基于此，一定要優(yōu)化控制好氯離子的含量，保證其在一個規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，并積極、正確地做好對建筑用砂氯離子含量的檢測工作。