李麗英

廈門市交通建設(shè)工程檢測(cè)有限公司（361006）

粉煤灰中氯離子檢測(cè)與影響因素研究

李麗英

廈門市交通建設(shè)工程檢測(cè)有限公司（361006）

在建筑工程施工過(guò)程中，氯離子是導(dǎo)致混凝土中的鋼筋出現(xiàn)銹蝕情況的關(guān)鍵因素。在水泥、粉煤灰、礦渣粉中氯離子的存在量比較大，測(cè)試混凝土中氯離子的含量主要是對(duì)凝膠材料中的氯離子進(jìn)行檢測(cè)。文章概述了檢測(cè)流程，同時(shí)對(duì)檢測(cè)要點(diǎn)及影響因素進(jìn)行了分析。

粉煤灰；氯離子；檢測(cè)方法；影響因素；流程概述

粉煤灰中氯離子檢測(cè)方法目前使用最為普遍的為硫氰酸氨容量法（基準(zhǔn)法）、磷酸蒸餾-汞鹽滴定法（代入法）。其中基準(zhǔn)檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)在于檢測(cè)流程、檢測(cè)原理比較簡(jiǎn)單，得到的檢測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度較高，且檢測(cè)中重現(xiàn)性水平比較高，但是這類檢測(cè)方法對(duì)操作人員的技能水平要求比較高，代入法對(duì)操作人員的專業(yè)技能要求較低，且更加適用于大型施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，因此文章以磷酸蒸餾-汞鹽滴定法為試驗(yàn)依據(jù)，對(duì)粉煤灰中的氯離子檢測(cè)進(jìn)行闡述。

1 檢測(cè)流程概述

氯離子檢測(cè)流程:取一個(gè)錐形瓶 （容量為50 mL），在錐形瓶中加入適量水（大概為3 mL），接著滴入濃度為0.5 mol/L的硝酸溶液5滴,將錐形瓶放在冷凝管的下端,并將硅膠插入錐形瓶?jī)?nèi)的溶液中。

使用精準(zhǔn)度為0.1 mg的天平，取試樣0.3 g（精確至0.0001 g），將試樣放置在經(jīng)過(guò)烘干處理的蒸餾管（石英）底部。在蒸餾管（石英）內(nèi)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的氫氧化鈉溶液5滴左右，左右搖動(dòng)直到蒸餾管內(nèi)的試樣分散，接著加入磷酸（容量為5 mL）。擰緊塞子，搖動(dòng)蒸餾瓶，直到瓶?jī)?nèi)的試樣溢出大量的二氧化碳。

將蒸餾器管（石英）安裝在固定的架子上，在測(cè)氯蒸餾裝置溫度達(dá)到260℃時(shí)放入蒸餾管。需要注意的是，在放置過(guò)程中應(yīng)該迅速用硅膠連接好蒸餾管的進(jìn)出口位置，并蓋上爐蓋。將氣泵的氣流速度控制在200 mL/min的范圍內(nèi)，持續(xù)蒸餾10～15 min之后，關(guān)閉氣泵，將連接管拆下，放入試管架中。

使用體積分?jǐn)?shù)為95%，容積為15 mL的乙醇對(duì)冷凝管進(jìn)行吹洗，洗液收集在錐形瓶?jī)?nèi)，在錐形瓶?jī)?nèi)加入溴酚藍(lán)指示劑溶液（2滴，2 g/L濃度），使用氫氧化鈉溶液將蒸餾液調(diào)為藍(lán)色 （氫氧化鈉溶液:0.5 mol/L），再使用濃度為2.5 mol/L的硝酸將溶液調(diào)節(jié)為黃色。接著加入1滴硝酸液，10滴二苯偶氮碳酰肼指示劑，濃度為10 g/L，依次滴入硝酸汞標(biāo)準(zhǔn)滴液，直到溶液呈現(xiàn)紫紅色為止，同時(shí)記錄相應(yīng)的體積。

2 檢測(cè)要點(diǎn)及影響因素

2.1 試劑問(wèn)題

在試驗(yàn)過(guò)程中試劑應(yīng)該不低于分析純，標(biāo)定和配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液試劑是光譜試劑，試驗(yàn)中的用水需要符合國(guó)家三級(jí)用水標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 濃度問(wèn)題

配置好的溶液需要先標(biāo)定再進(jìn)行滴定，標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定需要兩人在相同的試驗(yàn)條件下才能夠進(jìn)行，兩人分別各做4次平行試驗(yàn)，取8次試驗(yàn)結(jié)果的平均值，以此作為最終標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度。需要注意的是4次平行檢測(cè)結(jié)果的差值、濃度的平均值應(yīng)大于重復(fù)性臨界濃度平均比值的0.15%，兩人的8次平行試驗(yàn)差值和濃度平均值不得大于重復(fù)性臨界濃度比值的0.18%。若是無(wú)法滿足上述規(guī)定，則需要重新進(jìn)行檢測(cè)。

2.3 分析試樣問(wèn)題

在進(jìn)行試樣分析的時(shí)候，二苯偶氮碳指示劑、溴酚藍(lán)指示劑均需要乙醇作為溶劑。主要是因?yàn)橐掖寄軌虮Ｕ现甘緞┤芤撼浞秩芙?，在最終測(cè)試環(huán)節(jié)顯色速度也比較快，因此，在配置溶液的時(shí)候要確保指示劑完全溶于乙醇中，避免出現(xiàn)因?yàn)橹甘緞┤芤簼舛葐?wèn)題影響滴定顯色，間接增加滴定的誤差，影響最終測(cè)試的準(zhǔn)確性。

在進(jìn)行試樣分析時(shí)，需要開(kāi)展空白試驗(yàn)，例如:在不加任何試樣的情況下，按照前部分的檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)，需要溫度、水、試劑容量、氣流速度、蒸餾時(shí)間一致，對(duì)比檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行校正。

試樣分析，需要將同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)試對(duì)比，以此檢查設(shè)備的狀態(tài)，提升檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度。若是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)異常，需要及時(shí)查找原因，主要排查范圍包括試劑配置時(shí)間、洗瓶時(shí)間等。

2.4 蒸餾問(wèn)題

在進(jìn)行蒸餾操作之前，首先需要烘干石英管，并將稱好的試樣倒入石英管內(nèi)，避免試樣粘連在試管壁面上，主要是因?yàn)檎尺B在試管上的試樣不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，會(huì)影響最終的試驗(yàn)結(jié)果。

在加入氫氧化鈉溶液之后，需要左右搖晃石英管，促使試樣充分溶解。接著加入磷酸溶液，在試樣將產(chǎn)生的二氧化碳釋放完畢之后再進(jìn)行蒸餾操作，需要注意的是，一定要確保二氧化碳全部釋放完畢之后再進(jìn)行蒸餾操作，若是使用中還存在二氧化碳將會(huì)導(dǎo)致部分試樣被帶走，影響最終的測(cè)試結(jié)果。

在進(jìn)行石英管和硅膠管連接工作時(shí)，首先需要連接出氣管，接著再是接氣管，出氣管和接氣管的位置必須安裝正確，否則將會(huì)引發(fā)倒流，增加了試驗(yàn)的危險(xiǎn)程度。

進(jìn)行蒸餾操作時(shí)，氣體的流動(dòng)速度需要控制在100～200 mL/min，注意觀察承接蒸餾瓶是否有連續(xù)氣泡冒出。若是沒(méi)有連續(xù)的氣泡冒出，需要檢查實(shí)驗(yàn)設(shè)備的氣密性，重點(diǎn)檢查洗瓶塞、硅膠管。同時(shí)還要注意控制氣體流速，若是氣體的流速過(guò)大，將無(wú)法完全吸收蒸餾出來(lái)的氯離子，導(dǎo)致最終的測(cè)試數(shù)據(jù)偏低。

表1 基準(zhǔn)法檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

在進(jìn)行蒸餾操作時(shí)，最佳溫度為250～260℃，若是蒸餾溫度過(guò)低，將無(wú)法蒸餾完全，若是蒸餾溫度偏高，磷酸發(fā)生反應(yīng)將會(huì)生成偏磷酸，會(huì)影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

2.5 試驗(yàn)次數(shù)

在試驗(yàn)過(guò)程中，空白試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、對(duì)比試驗(yàn)、樣品測(cè)試等最終滴定的顏色需要保持一致,從源頭消除試驗(yàn)誤差，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

通常情況下，試驗(yàn)次數(shù)應(yīng)該為2次，將次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值作為測(cè)定結(jié)果。若是試驗(yàn)的誤差性超出規(guī)定的范圍，則需要在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行第3次試驗(yàn)，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

2.6 嚴(yán)格控制環(huán)境條件

若是實(shí)驗(yàn)中氯離子的含量在0.10%的范圍內(nèi)（包括0.10%），重復(fù)性試驗(yàn)的誤差需要控制在0.003%（包括0.003%）之內(nèi)。若是氯離子的含量大于0.10%（不包括0.10%），需要將重復(fù)性誤差控制在0.010%（包括0.010%）。若是超出重復(fù)性誤差，應(yīng)該迅速進(jìn)行第三次檢測(cè)，確保檢測(cè)結(jié)果在誤差范圍內(nèi)，若是不在范圍內(nèi)，就要取3次試驗(yàn)的平均值。

在試驗(yàn)中各類玻璃量具的使用，需要嚴(yán)格控制使用環(huán)境，一般為18～22℃的溫度范圍內(nèi)，需要避免溫度波動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性造成影響。

若是粉煤灰中的氯離子的含量低于0.20%時(shí)，需要使用硝酸泵溶液（濃度為0.001 mol/L）進(jìn)行滴定操作，將蒸餾時(shí)間控制在15 min之內(nèi)。若是氯離子的含量在0.20%之上，1.0%的范圍內(nèi)，滴定溶液為濃度為0.005 mol/L的硝酸泵溶液，蒸餾時(shí)間為20 min，只有滿足此要求，才能夠確保檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度。

2.7 應(yīng)用實(shí)例

應(yīng)用上述檢測(cè)方式，對(duì)各工程所委托的不同廠家生產(chǎn)的粉煤灰中的氯離子含量進(jìn)行了檢測(cè)，并同時(shí)使用基準(zhǔn)法檢測(cè)進(jìn)行結(jié)果比對(duì)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

分析表中的數(shù)據(jù)能夠得知，最終檢測(cè)結(jié)果均在規(guī)定范圍內(nèi)，且與標(biāo)準(zhǔn)法的檢測(cè)最終誤差僅在±0.001%，由此可見(jiàn)，上述檢測(cè)方式具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

3 總結(jié)

綜上所述，在進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)中遵守操作規(guī)程，仔細(xì)應(yīng)對(duì)相關(guān)的控制事項(xiàng)，將能夠影響檢測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性的因素及時(shí)消除，全面提升檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度，通過(guò)準(zhǔn)確的計(jì)算，判斷粉煤灰中氯離子的含量，以此采取有效的解決措施。

[1]GBT 176-2008,水泥化學(xué)分析方法[S].

[2]康惠榮,鞏亞敏,陳建兵等.淺析粉煤灰中氯離子檢測(cè)的影響因素[J].粉煤灰綜合利用,2015,5(3):125-127.

[3]羅碧丹.混凝土抗氯離子滲透參數(shù)的相關(guān)性研究及耐久壽命預(yù)測(cè)[D].中山大學(xué),2016,15(3):205-206.

[4]傅琴.混凝土橋梁結(jié)構(gòu)腐蝕狀況檢測(cè)、評(píng)估與處治技術(shù)的研究[D].湖南大學(xué),2016,6(17):425-426.

[5]付飛.橋梁樁基高性能混凝土的抗氯離子侵入性研究[D].西南交通大學(xué),2014,15(13):105-107.

[6]包龍生.海排灰在道路基層及底基層中的應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2016,25(3):156-158.