混凝土中氯离子含量试验方法的探讨

邓笑银

（鹤山市建设工程质量检测中心，广东 鹤山 529700）

0 前言

随着社会的发展、人们生活水平的不断提高，近年来各类基础设施和民用建筑工程建设如火如荼地进行。由于工程建设需要大量的河砂，但是过度开采河砂会危害到生态环境，因此我国绝大多数地区已经禁止开采河砂。工程建设中使用海砂，因其含有大量氯离子，会锈蚀钢筋，而且在破坏过程中，氯离子只是起到搬运作用，会周而复始地参与反应，从而影响建筑物的寿命和安全。报道工程建设中使用大量海砂而导致出现质量问题的新闻屡见不鲜。工程建设的蓬勃发展带来的工程质量问题逐渐受到关注，其中包括氯离子对混凝土结构的破坏问题。

混凝土中氯离子的来源广泛，包括水泥、砂、水、外加剂。但是混凝土中氯离子含量并不等于这些材料中氯离子含量的总和。因此控制混凝土氯离子措施除了控制各种材料中氯离子含量，在施工阶段对混凝土中氯离子含量进行检测，对于达不到标准要求的及时查找原因，防患于未然。2014年6月开始实施的标准《混凝土中氯离子含量检测技术规程（JGJ/T 322—2013）》制定了四种混凝土中氯离子含量检测方法，本文对这四种方法进行检测原理、检测方法步骤、准确度、结果评定、效用性等方面进行以下比较分析。

1 混凝土中氯离子的检测方法

JGJ/T 322—2013标准中混凝土中氯离子的检测方法分别是拌合物中水溶性氯离子快速测定法（氯离子选择电极法）、拌合物中水溶性氯离子测定法（硝酸银滴定法）、硬化混凝土中氯离子水溶法（硝酸银滴定法）、硬化混凝土中氯离子酸溶法（电位滴定法）。为了更好地运用这四种方法，提高其效用性，在此对其做如下分析介绍：

1.1 检测方法步骤

1.1.1 取样

取样要注意代表性和均匀性，是决定样品检测结果准确度的关键步骤。混凝土中氯离子的取样步骤因其检测对象不同而分为两种方法：①取样对象为预拌混凝土，用于拌合物中水溶性氯离子检测，随机从同一搅拌车取样，取卸料量的中间样品，注意记录加水搅拌时间，取样要在加水搅拌2h内完成；②取样对象混凝土试件，用于硬化混凝土中氯离子的检测，注意3个试件都要均匀取样。

1.1.2 样品前处理

拌合物的处理有两个步骤：加水摇匀获取悬浊液、过滤。过滤步骤有所不同，快速法直接过滤悬浊液，硝酸银滴定法需要先加热悬浊液冷却至室温后再过滤，注意取得滤液这一步骤要在加水搅拌3h内完成。

硬化混凝土的处理有五个步骤：研磨过筛、烘干样品、冷却备用、加溶液溶出氯离子、过滤。加溶液溶出氯离子步骤有所不同，水溶法加蒸馏水后煮沸，酸溶法加硝酸（1+7）溶液，都需要放置24h后才过滤，注意期间需要摇动几次以溶出氯离子。

1.1.3 试验前准备

试验用到的仪器设备和试剂主要有氯离子快速测定仪、离子计、棕色滴定管、硝酸银标准溶液、铬酸钾指示剂。注意要确保仪器设备使用状态正常和试剂在有效期内。拌合物氯离子快速法和硬化混凝土酸溶法都需要使用电极，但是使用的电极不同。快速法使用氯离子复合电极，并且测试前需要先活化，并依次插入各浓度的NaCl标准溶液进行标定以建立校准曲线，校准曲线的相关性系数要达到0.999以上才可以使用。酸溶法使用参比电极和氯离子电极或者银电极，同样需要活化，要在磁力搅拌器下使用。

1.1.4 样品测定

快速法测定样品时，要注意控制样品溶液与标准溶液的温度一致，测试并记录溶液温度。硝酸银滴定法在滴定前需要调节酸碱度，滴定终点要掌握好，确保每次滴定终点颜色变化深浅一致。酸溶法电位滴定时，接近等当量点时控制每次加入量为0.1mL，每次加入后要冲洗烧杯壁确保加入的硝酸银标准溶液参与到反应中。

1.2 结果计算

凡是水溶性氯离子含量（包括混凝土拌合物和硬化混凝土）的结果计算，都是用氯离子含量除以水泥质量得出，而酸溶性氯离子含量的结果计算是用氯离子含量除以胶凝材料质量得出，结果表示不一致。

1.3 结果评定

混凝土拌合物中水溶性氯离子含量的限量要求按环境条件和分类而不同，符合国家现行标准GB 50164、GB/T 14902和JGJ 206的有关规定。硬化混凝土中酸溶性氯离子含量的限量要求按环境条件和设计使用年限而不同，应符合现行国家标准GB 50010—2010（2015年版）的有关规定。

2 实例分析

2.1 试验材料与配合比

水泥：P.O基准水泥，河砂：细度模数2.6；石：5~25mm；水：生活用自来水；粉煤灰：Ⅱ级；聚羧酸高性能减水剂：LonS-P（H）；每立方米混凝土中个材料的用量为：水泥328kg，砂713kg，石1111kg，水170kg，粉煤灰58kg，减水剂6.95kg。

2.2 混凝土拌合物中水溶性氯离子含量快速法和硝酸银滴定法比对分析

2.2.1 试验结果（见表1）

表1 试验结果对比

2.2.2 结果分析

由表1的试验结果可知，快速法的结果远大于硝酸银滴定法，而且快速法的平行试验的相对偏差为5.6%，远高于硝酸银络合滴定法。对比两种方法可知，造成该现象的原因主要是快速法对氯离子复合电极的校准要求与温度要求较高，因此快速法的不确定大。

2.3 硬化混凝土中氯离子含量两种方法比对分析

2.3.1 试验结果（见表2）

表2 试验结果对比（28d龄期）

2.3.2 结果分析

由表2的试验结果可知，酸溶法测得的氯离子含量远大于水溶法测得的氯离子含量。根据理论可知，混凝土中氯离子分为自由氯离子和结合氯离子。自由氯离子在混凝土孔隙溶液中游离存在，可溶于水。结合氯离子是与水泥中的铝酸三钙在一定条件下结合成的不溶性“复盐”，在混凝土碱度降低是会转化为自由氯离子。酸溶性氯离子含量包括了上述两种氯离子，因此酸溶法测得的结果更具说服力，效用性比较强。

3 混凝土中氯离子含量检测问题与解决对策

综合上述分析，混凝土中氯离子含量的检测，仍然存在许多问题，例如：各本标准对混凝土中氯离子含量的结果表示不一致，致使同一份混凝土样品结果判定不同；混凝土拌合物中快速试验方法的不确定大导致其效用性不大等。这些问题都严重影响检测的准确性和有效性。针对上述问题，本文结合多方面文献与工作经验，提出一些几点建议：

（1）统一各个国家标准，明确结果表示方法与结果判定要求。

（2）拌合物氯离子含量快速法比较适用于加强对工程施工现场的日常监督工作，但因其不确定度大的局限性，需要我们不断改进创新。改进措施建议如下：①规范检测过程，例如：测定每个混凝土试样前都要先使用氯离子复合电极校准氯离子快速测定仪，建立符合要求的校准曲线；每次测试电极必须严格用蒸馏水清洗并用吸水纸吸干；控制环境条件等；②加强对检测人员的考核培训，以提高检测人员的专业水平；③制定仪器设备的使用管理办法，规范仪器设备的使用，正确进行维护保养，确保仪器设备处于正常状态；④提高快速法的实用性，建议改进氯离子含量快速测定仪的功能与准确度。

（3）硬化混凝土中酸溶性氯离子含量的结果准确度较好，可为混凝土结构耐久性提供参考。建议在混凝土配合比设计过程中增加硬化混凝土氯离子含量测定这一参数，使该方法起到监督作用。因此为加强硬化混凝土中酸溶性氯离子含量的准确度与效用性，需要加强该方法质量控制。在此结合工作经验，对该方法质量控制要点进行如下分析：①在取样过程中，必须确保样品的均匀度，测试的样品为砂浆，因此去除混凝土中的石子，避免掺入石子造成检测结果偏差；②加硝酸溶液浸泡时，要分几次加入，并在每次加入后摇匀试样，避免一次性加入导致反应剧烈而溢出硝酸溶液，摇匀确保样品中的氯离子能够完全浸出，否则检测结果会偏小；③样品测试先要检查双盐桥甘汞电极状态是否正常，电极使用前均应浸泡活化，避免电极反应不灵敏导致结果偏离；④在滴定过程中，控制转子转速，因为转子搅拌过快会导致电势变化不稳定，过慢会导致电势变化延迟，前后转速不一致会导致结果有偏差，因此每次滴定要使用一样大小的转子，转速要一致，以有旋涡为宜；⑤滴定终点判断，因为该反应过程中电势变化不明显，因此要在终点后多记录几个点，以防止等当点选取不当导致结果偏离。

4 结语

随着工程建设的蓬勃发展，混凝土结构的耐久性是一项长期备受考验的工作。因而混凝土中氯离子含量检测起到十分重要的作用。本文通过对一系列的探讨，发现混凝土中氯离子含量各种检测方法仍然存在一些问题，影响检测结果的准确性和有效性，为此需要规范检测过程、加强人员培训、规范仪器设备使用管理、加强质量控制等。除此之外，我们还必须不断改进创新，以提高各方法的准确度与效用性。