李娟
河北交规院瑞志交通技术咨询有限公司
摘 要：因粉煤灰所含氯离子易造成钢筋混凝土钢筋锈蚀，在钢筋混凝土施工中必须做好粉煤灰氯离子含量检测工作，检测方法一般为磷酸蒸馏—汞盐滴定法。介绍了粉煤灰氯离子含量检测方法、检测步骤及注意事项，为氯离子含量计算与综合判定提供依据，进而减少钢筋混凝土钢筋锈蚀破坏的发生，以期为相关人员提供参考。
关键词：钢筋混凝土;粉煤灰;氯离子检测;
0 引言工程建设中，由于钢筋混凝土不仅抗压强度很高，而且耐久性强、成本低，所以得到了十分广泛的应用。然而，钢筋混凝土实际使用时，钢筋锈蚀方面的问题经常发生。导致混凝土中钢筋发生锈蚀的主要原因是混凝土中含有氯离子，氯离子的存在会使混凝土自身碱性明显降低，使混凝土对钢筋具有的保护作用降低，甚至使钢筋表面钝化膜被破坏，产生锈蚀，或使已有的锈蚀加速发展。钢筋产生锈蚀后体积膨胀，产生一定膨胀应力，导致混凝土产生脱落或开裂等问题。由此可见，施工中必须对原材料中含有的氯离子予以严格控制，由于混凝土配制所需原材料类型很多，所以氯离子来源亦较多，水泥（包括替代物，如矿渣粉和粉煤灰等）作为胶凝材料，它是氯离子重要来源。对胶凝材料含有的氯离子进行检测，通常采用标准提出的磷酸蒸馏—汞盐滴定法。最终检测结果是否准确，直接影响后续计算与判定。
1 氯离子含量检测方法(1）在50mL容量锥形瓶中加入3mL左右水，然后添加浓度为0.5mol/L的硝酸约五滴，之后将锥形瓶放到冷凝管的下端，将下端硅胶插入到瓶中溶液内[1]。
(2）用精度不低于0.1mg的分析天平准确称取0.3g样品，然后将其放到烘干后的蒸馏管管底。
(3）在蒸馏管中添加质量分数为30%的过氧化氢溶液约五滴，轻微摇晃蒸馏管以确保混合均匀，再添加5mL左右磷酸，然后将塞子塞紧摇晃蒸馏瓶，待样品开始分解，并释放二氧化碳后，将蒸馏管放到固定架上，同时将其放到温度在250～260℃范围内的炉膛当中，快速使用硅胶管对蒸馏管进出口进行连接，最后盖好炉盖。
(4）开启气泵，将流速控制在100～200mL/min以内，随即开始蒸馏，在蒸馏持续10～15min的时间后，将气泵关闭，并拆除连接管，并将蒸馏管取出[2]。
(5）用体积分数为95%的乙醇对冷凝管及其下端进行吹洗，用锥形瓶对吹洗液予以收集。将锥形瓶取出，并向瓶内添加浓度为2g/L的溴酚蓝指示剂约两滴，再用浓度为0.5mol/L的氢氧化钠使溶液变为蓝色，然后用浓度相同的硝酸使溶液刚好变成黄色，接着添加一滴硝酸，再添加浓度为10g/L的二苯偶氮碳酰肼约十滴，由硝酸汞开始滴定，使溶液变为紫红色后，完成滴定，对所需硝酸汞具体数量进行准确记录。
(6）按上部步骤实施空白试验，对空白试验过程中使用的硝酸汞数量进行记录。
(7）以滴定蒸馏液所需硝酸汞数量（体积）、空白试验所用硝酸汞数量（体积）、硝酸汞浓度及样品质量为依据，通过计算确定样品氯离子含量[3]。测氯蒸馏装置如图1所示。
2 氯离子含量检测过程及注意事项(1）检测时使用的试剂必须达到分析纯以上，在标准溶液标定及配制过程中使用的试剂，需要为基准试剂；检测时使用的水应达到三级水标准。
图1 测氯蒸馏装置 下载原图
1—吹气泵；2—转子流量计；3—洗气瓶；4—温控仪；5—电炉；6—蒸馏管；7—炉膛保温罩；8—冷凝管；9—锥形瓶；10—固定架
(2）将标准溶液配制完成后，应先进行标定，完成标定后才能在滴定过程中使用。对标准溶液进行标定的过程中，应安排两名试验人员在完全一致的条件下分别进行四次平行试验，将平均值作为最终的浓度。每人进行的平行试验，其结果极差和浓度平均值之比都不能超过重复性临界极差和平均值之比0.15%。若不满足以上要求，则要重新进行标定，直至满足要求[4]。保证标准溶液的标定达到准确是确保测定结果真实准确的重要基础，必须引起相关人员的高度重视。
(3）所有指示剂都采用乙醇作为溶剂（包括溴酚蓝与二苯偶氮碳酰肼），这是因为乙醇能使指示剂达到充分溶解，确保测试终点有着敏锐的显色反应。基于此，在配制指示剂的过程中，应确保指示剂完全溶解在乙醇当中，防止由于指示剂浓度较低导致滴定达到终点后未能敏锐显色，使滴定的误差增大，对最终测试结果真实性与准确性造成很大的影响。
(4）石英管使用前要进行烘干处理，并在向石英管中倒入样品时应格外小心，避免样品和管壁之间发生粘附，一旦粘附，则粘附在管壁上的样品将无法参与或无法充分参与到反应当中，导致最终的测试结果不准确[5]。
(5）在样品中添加过氧化氢溶液以后应适当摇晃石英管，确保样品充分溶解到过氧化氢溶液当中。之后添加磷酸，同样要适当摇晃，在样品开始分解，并释放出二氧化碳气体以后，方可开始蒸馏。若蒸馏时依然有二氧化碳气体产生，则部分样品将被带走，导致最终的测试结果比真实情况低。
(6）对石英管和硅胶管进行连接的过程中，应按照先出气管然后进气管的顺序进行，同时注意进出气管切不可接反，否则将导致倒吸，造成安全事故。
(7）在样品分析过程中，要做好空白试验，即不添加样品的试验，严格按照以上提出的步骤试验，除样品外其它参数必须完全一致，包括试剂量、气流速度、温度和蒸馏时间等，通过空白试验，能对最终测定结果进行良好的校正。
(8）样品分析中，还要进行对比测试，采用标准物质，以此检测确定设备是否存在异常，保证最终检测结果准确性与可靠性。如果对比测试结果有异常产生，则应立即查找原因，常见原因包括：指示剂已经配制了很长时间而失效；硝酸银溶液反复使用了太多次等。
(9）当氯离子含量在0.2%以内时，需使用浓度为0.001mol/L的标准溶液实施滴定，连续蒸馏10～15min的时间；当氯离子含量为0.2%～1.0%时，需使用浓度为0.005mol/L的标准溶液实施滴定，连续蒸馏15～20min的时间。严格按照以上要求进行测试，保证测试结果准确性，避免产生太大的误差[6]。
(10）在蒸馏过程中，气体流速应处在100～200mL/min范围内，使锥形瓶中能够连续冒出气泡。若无气泡连续冒出，则要对设备气密性进行检查，特别是洗瓶上的胶塞是否塞紧和硅胶管是否严重老化等。实际蒸馏时气体的流速不能过快，否则将导致氯离子吸收无法达到完全，导致最终的测试结果比真实情况低。
(11）蒸馏过程中，温度要按照250～160℃的范围严格控制，若温度过低，将使蒸馏不完善，导致最终的测定结果比真实情况低；而若温度过高，将使磷酸产生反应，生成偏磷酸与焦磷酸等产物，对试验操作不利。
(12）试验时，空白试验、对比试验与样品测试达到终点时，滴定的颜色必须完全一致，以免产生误差，保证测试结果真实性与准确性[7]。
(13）试验次数一般不能少于两次，将两次试验的平均结果作为测定结果；如果氯离子的含量在010%以内（包括0.01%），则重复性误差不能超过0.003%；如果氯离子的含量超过0.10%，则重复性误差不能超过0.010%。若实际误差超出以上限值，则要及时开始第三次试验检测，其测定结果如果和前两次试验或其中一次试验的结果的差值处在以上限值范围内，则可直接取平均值作为测试结果，否则应立即查找原因，并重新予以分析检测。
(14）对标准溶液进行配制、标定与滴定，以及对样品进行称量时，环境温度必须保持在20℃±2℃范围内，如果环境温度产生较大的波动，则会给最终试验结果造成很大影响。
3 结语综上所述，在实际的氯离子含量检测工作中，应严格按照相关标准提出的步骤操作，消除不同因素对检测结果造成的影响，确保检测结果的真实性与准确性，为氯离子含量计算与综合判定提供参考依据，为有效消除和避免钢筋锈蚀提供基础保障，从根本上保证钢筋混凝土结构质量与安全。
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[2] 叶兆飞．对不同颜色粉煤灰游离氧化钙含量检测方法选择的探讨[J]．江西建材，2020(3):38-39 41.
[3] 曹坤．粉煤灰提取氧化铝原料质量检测误差分析及解决措施[J]．世界有色金属，2020(5):3-4.
[4] 杨海成，胡正涛，于方，等．海水环境粉煤灰混凝土结构耐久性现场检测与评估分析[J]．海洋工程，2019(2):104-111.
[5] 汤俊雄，王佳伟，张潇，等．粉煤灰和矿粉对PERMIT和RCM法检测混凝土氯离子扩散系数的影响研究[J]．北方交通，2018(12):1-5.
[6] 李瑞敏，武丽，黄侃．粉煤灰中三氧化硫的检测分析[J]．粉煤灰综合利用，2013(4):45-47.
[7] 李颖，白莉，何书明．长春市粉煤灰蒸压加气混凝土围护结构传热系数现场检测分析[J]．吉林建筑大学学报，2013(4):44-47.
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