康惠榮,鞏亞敏,陳建兵
(1.河北世紀建筑材料設(shè)備檢驗有限公司,石家莊050091;2.河北省第四建筑工程有限公司,石家莊050051)
在建筑工程中,鋼筋混凝土具有成本低、抗壓強度高、耐久性好等諸多優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。在鋼筋混凝土的使用過程中出現(xiàn)的鋼筋銹蝕問題也越來越多?;炷林械穆入x子是造成鋼筋銹蝕的直接原因,混凝土中的氯離子會降低混凝土的堿性,削弱對鋼筋的保護,破壞鋼筋的鈍化膜,出現(xiàn)并加速鋼筋銹蝕,產(chǎn)生很大的膨脹應(yīng)力,使混凝土開裂、脫落等,造成混凝土的嚴重破壞,因此應(yīng)嚴格控制混凝土及其原材料中的氯離子含量。混凝土原材料種類較多,氯離子的來源也很多,其中水泥、粉煤灰和礦渣粉等膠凝材料是混凝土中氯離子的主要來源。這些材料中氯離子含量的檢測一般采用《水泥化學(xué)分析方法》GB/T176-2008 標準中的磷酸蒸餾—汞鹽滴定法。氯離子含量的檢測結(jié)果準確與否,影響著混凝土中氯離子含量的計算和判定,為了提高檢測結(jié)果的準確性,現(xiàn)將該方法中的一些操作要點及注意事項進行總結(jié)。
取干凈的50mL 錐形瓶一個,加入約3mL 水,再加入5 滴硝酸(濃度:0.5mol/L),然后將錐形瓶放在冷凝管下端,冷凝管下端的硅膠插于錐形瓶的溶液中。
用分析天平(精度:0.1mg)稱取約0.3g 試樣,精確至0.0001g,將試樣小心地放在已烘干的石英蒸餾管的底部。
向石英蒸餾管中加5~6 滴過氧化氫溶液(質(zhì)量分數(shù):30%),搖動蒸餾管使試樣完全分散,然后再加入5mL 磷酸,擰上磨口塞子,再次搖動蒸餾瓶,等到試樣分解產(chǎn)生的二氧化碳大部分逸出以后,將石英蒸餾管安裝在固定架套上,然后將石英蒸餾管放在溫度為250~260℃的測氯蒸餾裝置的爐膛內(nèi),迅速地用硅膠管將蒸餾管的進出口部分連接好,蓋上爐蓋。
打開氣泵,把氣流速度調(diào)節(jié)到100~200 mL/min的范圍內(nèi),開始蒸餾,蒸餾10~15min 后,關(guān)閉氣泵,拆下連接管,把蒸餾管取出放入試管架中。
用約15mL 乙醇(體積分數(shù):95%)吹洗冷凝管和冷凝管的下端,將洗液收集在錐形瓶中。取出承接蒸餾液的錐形瓶,在錐形瓶中加入1~2 滴溴酚藍指示劑溶液(濃度:2g/L),然后用氫氧化鈉溶液(濃度:0.5mol/L)將蒸餾液調(diào)節(jié)到溶液呈藍色,再用硝酸(濃度:0.5mol/L)調(diào)節(jié)溶液到剛好變黃,再加入1 滴硝酸,加入10 滴二苯偶氮碳酰肼指示劑溶液(濃度:10g/L),用硝酸汞標準滴定溶液進行滴定,直到溶液出現(xiàn)紫紅色,滴定結(jié)束,記錄滴定蒸餾液所消耗的硝酸汞標準滴定溶液的體積。
按以上步驟進行空白試驗,記錄空白試驗所消耗的硝酸汞標準滴定溶液的體積。
根據(jù)滴定蒸餾液和空白試驗所消耗的硝酸汞標準滴定溶液的體積、硝酸汞標準滴定溶液的濃度和試樣的質(zhì)量計算試樣中的氯離子含量。
(1)試驗過程中所用的試劑應(yīng)不低于分析純,用于標定和配制標準溶液的試劑應(yīng)是基準試劑或光譜純試劑;所用水應(yīng)符合現(xiàn)行GB/T6682 標準中規(guī)定的三級水要求。
(2)標準溶液配制好后需要先標定才能用來滴定。標準溶液的標定:需要兩人在相同的試驗條件下,分別各做4 次平行試驗,取兩人8 次平行測試結(jié)果的平均值作為標準溶液的濃度。要求每人4 次平行檢測結(jié)果極差值與濃度平均值的比值不得大于重復(fù)性臨界極差與濃度平均值的比值的0.15%,兩人8 次平行檢測結(jié)果極差值與濃度平均值的比值不得大于重復(fù)性臨界極差與濃度平均值的比值的0.18%。否則重新標定,直到符合要求。標準溶液標定準確為測定結(jié)果的準確性提供保障。
(3)二苯偶氮碳酰肼指示劑溶液和溴酚藍指示劑溶液都是用乙醇做溶劑,乙醇能保證指示劑充分溶解,使測試終點顯色敏銳,所以配制指示劑溶液時一定要使指示劑充分溶于乙醇中,避免因指示劑溶液濃度不夠造成滴定終點顯色不敏銳,增大滴定誤差,影響測試結(jié)果的準確性。
(4)所用石英管必須預(yù)先烘干,且在將稱量好的試樣倒入石英管時要格外小心,勿使試樣粘附于管壁。粘附于管壁的試樣因沒有參與反應(yīng),會造成測試結(jié)果偏低。
(5)在試樣中加入H2O2溶液后要搖動石英管,使試樣充分溶解。再加入磷酸溶液,搖動,待試樣分解產(chǎn)生的CO2氣體釋放完畢后再進行蒸餾。如果在大量CO2存在的情況下進行蒸餾,會有部分試樣被帶走,造成測試結(jié)果偏低。
(6)石英管與硅膠管相連接時,先連接出氣管再連接進氣管,且進氣管與出氣管不能接反,以防引起吸收液倒吸,比較危險。
(7)分析試樣時,應(yīng)同時進行空白試驗,不加試樣,按照第1 部分給出的檢測過程進行試驗,以相同的試劑量和水、相同的氣流速度、相同的溫度蒸餾相同的時間,以對測定結(jié)果加以校正。
(8)進行試樣分析時,應(yīng)該同時做一個標準物質(zhì)的對比測試,用來檢查檢測設(shè)備有無異常,提高檢測結(jié)果的可靠性。當(dāng)標準物質(zhì)的測試結(jié)果出現(xiàn)異常時,要查找原因,可以從指示劑是否配制時間太長、洗瓶中的硝酸銀溶液是否使用頻次太多等方面著手逐一排查。
(9)水泥、粉煤灰、礦渣粉中氯離子的含量低于0.2%時,用濃度0.001mol/L 硝酸汞標準溶液進行滴定,蒸餾時間10~15min;氯離子含量在0.2%~1%時,用0.005mol/L硝酸汞標準溶液進行滴定,蒸餾時間15~20min,否則測試結(jié)果的誤差比較大。
(10)蒸餾時,控制氣體流速在每分鐘100~200mL,承接蒸餾液的錐形瓶有連續(xù)的氣泡冒出。如果沒有連續(xù)的氣泡冒出,就要檢查設(shè)備的氣密性,尤其是洗瓶膠塞的安裝是否緊密、硅膠管是否已老化。氣體流速不宜太高,否則蒸餾出來的氯離子吸收不完全,造成測試結(jié)果偏低。
(11)蒸餾時的溫度要嚴格控制在250℃~260℃,如果溫度過低,會導(dǎo)致蒸餾不完全,測定結(jié)果偏低;如果溫度過高,會使磷酸發(fā)生反應(yīng)生成焦磷酸和偏磷酸,不利于操作。
(12)在試驗過程中,空白試驗、標準物質(zhì)的對比試驗及樣品的測試三者的終點滴定顏色要保持一致,以消除誤差,提高測試結(jié)果的準確性。
(13)試驗次數(shù)應(yīng)為2 次,用2 次試驗結(jié)果的平均值表示測定結(jié)果;當(dāng)氯離子含量≤0.10%時,重復(fù)性誤差應(yīng)≤0.003%,當(dāng)氯離子含量>0.10%時,重復(fù)性誤差應(yīng)≤0.010%,如果超出重復(fù)性誤差,應(yīng)在短時間內(nèi)進行第三次測定,測定結(jié)果與前兩次或任一次分析結(jié)果之差在重復(fù)性誤差范圍內(nèi),則取其平均值,否則,應(yīng)查找原因,重新進行分析檢測。
(14)標準溶液的配制、標定、滴定,試樣的稱量,玻璃量具的使用等應(yīng)嚴格控制環(huán)境條件在(20 ±2)℃范圍,溫度的波動影響實驗結(jié)果的準確性。
綜上所述,在檢測過程中嚴格按照標準規(guī)定的步驟進行檢測,遵守操作要點及注意事項,就能消除影響檢測結(jié)果不準確的因素,提高檢測結(jié)果的準確度,為準確計算和判定混凝土的中氯離子含量提供可靠的依據(jù),為消除鋼筋銹蝕的隱患提供可靠保證。
[1]水泥化學(xué)分析方法,GB/T176-2008,中國標準出版社,2008
[2]化學(xué)試劑 標準滴定溶液的制備,GB/T601-2002,中國標準出版社,2002