摘要：本研究采用NJCL-H混凝土氯离子含量快速测定仪测定建筑用砂氯离子含量，通过与国标规定的硝酸银标准溶液滴定法的结果进行对比后，发现了一种可以对建筑用砂中氯离子含量进行快速测定的方法，并且研究了影响快速测定法的影响因素，确定了最佳的快速测定方法。结果表明，NJCL-H混凝土氯离子含量快速测定仪可以替代国标中规定的标准测试方法，得到的检测结果误差小，精度高，而且操作简单；确定了最佳的氯离子快速测定的样品处理方法：称取试样500g，精确至0.1g，将试样倒入磨口瓶中，用容量瓶量取500mL蒸馏水，注入磨口瓶，盖上塞子，摇动一次后，静置10min待测。
关键词：建筑用砂；氯离子；快速
在建筑企业中，建筑用砂主要是混凝土的主要原材料。在混凝土中，建筑用砂主要起着承重的作用，同时能够对建筑的用料性能进行改善。在建筑用料中，建筑用砂的用量约占了主要的作用。因此，其具有广泛的应用价值以及应用前景。
1.建筑用砂含泥量的影响
在对混凝土的建筑用砂的含泥量进行检测的过程中，我们发现不同的含泥量对于混凝土强度的影响并不相同。在所构建的混凝土中，水泥以及相关的材料所用的含泥量相同。在不同含泥量的砂子的混凝土进行对比研究中，通过测试可以知道，经过不同的时间之后，与含泥量较小的混凝土相比，含泥量较大的混凝土的强度下降更加明显。而且随着混凝土含泥量的提升，导致混凝土中的用水量却有所上升。
2.各个标准检测方法分析
GB/T14684-2011和JGJ52-2006的氯离子含量检测方法都为硝酸银标准溶液滴定法。其检测步骤为，先使氯砂充分溶解，上部已澄清的溶液过滤，然后吸取50mL滤液，注入到三角瓶中，再加入5%铬酸钾指示剂1mL，用0.01mol/L硝酸银标准溶液滴定至呈现砖红色为终点，记录消耗的体积，最后通过计算得到氯离子含量。只是GB/T14684-2011规定消耗的体积准确至1mL，最终氯离子含量准确至0.01%，而JGJ52-2006没有对消耗的体积作明确的规定，根据滴定管的分度可以准确至0.1mL，最终氯离子含量准确至0.001%[2]。JGJ206-2010的检测方法参照JGJ52-2006。
JTJ270-1998的氯离子含量检测方法为两种，一是3.16款砂中氯离子含量试验，其检测方法、数据处理与JGJ52-2006相同；另一种方法是7.18款海砂、混凝土拌合物中氯离子含量的快速测定——电化学检测方法，其原理是用氯离子选择电极和甘汞电极置于液相中，测得的电极电位与液相中氯离子浓度的对数呈线性关系。这样可根据测得的电极电位值来推算氯离子浓度。
2.1特点
硝酸银标准溶液滴定方法，检测前要配制硝酸银标准溶液和铬酸钾指示剂，硝酸银标准溶液需要进行标定，其数据比较准确。但其终点颜色的变化不是突变，难以准确判定，特别是浓度比较大时其终点砖红色，是个渐近的变化，各人的判定必会存在着较大的差异，且GB/T14684-2011规定消耗的体积准确至1mL，对化学滴定来说，这个修约引起的误差比较大。电化学检测方法，检测前要配制氯离子标准浓度，需要建立电位与氯离子浓度关系曲线；对电极的要求比较高，随着使用时间和使用次数的增加，电极的反应时间会加长，灵敏性会变差，需要对电极进行磨光处理，严重时就要更换；与硝酸银标准溶液滴定方法相比试样浸泡时间短，不需进行过滤操作，且检测时没有滴定那样复杂，检测过程比较快速。
2.2比对试验
检测设备为NJCL-H氯离子含量快速测定仪，采用美国进口的氯离子复合电极，性能稳定，反应灵敏，使用次数较长，测量快速准确。用硝酸银标准溶液滴定方法和电化学检测方法分别对同一样品进行检测，以下是三组检测数据。第一组数据以GB/T14684-2011为检测依据，体积准确至1mL，修约至0.01%。电化学检测的样品与硝酸银标准溶液滴定的样品一致，都是放置2h，然后每隔5min摇动一次，共摇动3次。先进行电化学检测，再取上部已澄清的溶液过滤，过滤后取50mL滤液，加入1mL铬酸钾指示剂，然后用硝酸银标准溶液滴定。第二组数据以JGJ52-2006为检测依据，体积准确至0.1mL，修约至0.001%。电化学检测的样品与硝酸银标准溶液滴定的样品一致，都是放置2h，然后每隔5min摇动一次，共摇动3次。先进行电化学检测，再取上部已澄清的溶液过滤，过滤后取50mL滤液，加入1mL铬酸钾指示剂，然后用硝酸银标准溶液滴定。
3.结果与讨论
本文设计的混凝土用砂含泥量检测装置由搅拌系统、电吹风系统、1.18mm方孔筛、0.075mm方孔筛、盛水容器、提手、底座和壳体组成。其中，搅拌系统、电吹风系统、1.18mm方孔筛、0.075mm方孔筛均位于壳体内，壳体固定于底座上。考虑到试验时需要连同装置一起称量，所以装置制造所用材料均优先选择轻质材料，总重量不宜超过15kg。
图1 含泥量测试装置剖面示意图（单位：mm）
搅拌系统由电动机、转动轴及毛刷搅拌叶组成，由电动机通过转动轴带动置于1.18mm与0.075mm筛上的毛刷搅拌叶在水中旋转，从而达到清洗砂粒的效果。清洗干净后，启动电吹风系统，可使清洗干净的砂粒在边搅拌边吹热风的条件下快速烘干，并同时排出水洗过程中悬浮于水中或未能排出的小于0.075mm颗粒。1.18mm方孔筛与0.075mm方孔筛的一侧壳体上均设有小门，以便试验时放料与倒料。本装置中，盛水容器为测试装置清洗砂粒时的配套设备，其直径略大于测试装置直径，高度稍小于装置上层位置高度，以防止清洗砂粒时，水浸入上层带电系统内。
3.1检测筛体系的变化对预拌混凝土质量控制的影响
对于广州市的特细砂混凝土或混合砂混凝土，这种检验筛体系的变化导致特细砂细度模数增大，从而给特细砂混凝土的质量控制带来了明显的影响。因为，新筛体系的启用会导致特细砂细度模数增加，一般会达到0.2的程度，如果不改变特细砂定义中细度模数的下限值，则会导致大量按旧检验筛体系检验后判定不能使用的“粉砂”资源在使用新检验筛体系检验后又能够作为特细砂资源使用的混乱情况。这部分特细砂，由于颗粒太细，不管配制出的混凝土强度如何，都会增大混凝土的收缩，增加混凝土开裂的机会，不利于混凝土结构的耐久性和建筑结构的完整性。大多数有关专家和学者对这部分砂资源的启用都是持怀疑态度的。因此，广州市地方标准《特细砂混凝土应用技术规程》（DB50/5028一2004）和《机制砂、混合砂混凝土应用技术规程》（DB50乃。30一20以），基于《建筑用砂》（GB/1T4684一201）规定的新的检验筛体系，将特细砂细度模数的下限又调整回到0.7，是科学和合理的。特细砂颗粒粒径集中分布在60um以下，与特细砂细度模数相关的砂筛也是孔径在60um以下的几级筛。对于特细砂，新检验筛体系与早期的《特细砂混凝土配制及应用规程》（BJG19-65）所规定的筛体系是一致的。新标准的实施，正是因为提高了特细砂细度模数的下限值，才没有使以前不能使用的“粉砂”变成可以使用的特细砂资源。基于现在与特细砂有关的检验筛体系新旧两种同时存在的现状，为了准确控制特细砂的细度模数，确保广州市预拌混凝土原材料的质量，结合新旧标准使用的检验筛体系的差异。
3.2过滤与否对砂中氯离子含量的影响
按照国家标准中规定，氯盐充分溶解后，需要将磨口瓶上已澄清的溶液进行过滤后测定。因此我们考虑到过滤与否可能会影响测试结果，所以在上一步的实验下，确定水砂比的最佳比例后，接着考察了过滤与否对砂中氯离子快速测定结果的影响。过滤与否对样品中氯离子含量有比较明显的影响，过滤前的氯离子含量均大于过滤后的氯离子含量，但是差别不是很大。原因有可能是有些不溶性或难溶性的杂质覆盖在电极膜表面，影响了检测氯离子含量。因此，如果在所检测的砂中氯离子含量不是很高的情况下，为了提高检测效率，我们可以采取直接在原液中进行检测。
在所得到的结果中，最终得到的含泥量比标准结果所测得的含泥量较大。而且随着处理方法的不同，所得到的结果也并不相同。（1）通过结果可以知道，在经过标准的方法进行处理之后，样品中还存在小于0.08。粒径的样品。而且采用筛分的方法，含泥量的结果比标准方法较大。在所进行的测试中，含泥量的增加幅度较大，这说明标准方法对于含泥量的测试并不完全。（2）结果显示，最终建筑用砂的细度模数对于最终的含泥量的测试并没有明显的影响。在采用所得到的建筑用砂中，如果采用现有标准的含泥量进行混凝土的制备，所得到的结果并不能够满足混凝土的质量标准的要求。因此，标准的检测方法还有改善的空间。尤其是对于高质量混凝土的生产，现有检测方法的影响更为明显。
结论
通过上述的分析与试验，电化学检测出来的数据与硝酸银标准溶液滴定检测的数据有偏差，但不影响结果的判定，此方法试样制备简单，检测过程方便，能够缩短检测时间，及时高效地出具检测报告，可以作为海砂中的氯化物含量检测的代用法。
参考文献：
[1]中国建筑材料联合会.GB/T14684-2011[S].北京：中国标准出版社，2011.
[2]中国建筑科学研究院.JGJ52-2006[S].北京：中国建筑工业出版社，2006.
[3]天津港湾工程研究所.JTJ270-1998[S].北京：中国计量出版社，1998.
论文作者:林学锋
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第26期
论文发表时间:2019/7/22
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