一種硬化水泥漿氯離子固定量的測定方法與流程
2023-11-06 06:25:32
本方法屬於建築材料測定技術領域，涉及一種硬化水泥漿氯離子固定量的測定方法。
背景技術：
氯離子滲入混凝土內部而造成鋼筋鏽蝕是混凝土結構破壞的重要原因，有關研究表明，氯離子通過兩種方式進入混凝土，分別是混凝土拌合物組分和外界環境滲入。混凝土內部的氯離子主要是以兩種形式存在，即游離態和固化態，固化態氯離子不會對混凝土產生危害而游離態氯離子達到臨界濃度時便會引起鋼筋鏽蝕，因此對混凝土內部氯離子濃度以及混凝土氯離子固定量的測定就尤為重要。
目前包括GB/T176-2008《水泥化學分析方法》標準中的硫氰酸銨容量法和蒸餾分離—硝酸汞配位滴定法、GB/T8077-2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》標準中的電位滴定法和離子色譜法以及選擇電極法等測試方法雖然能夠測量溶出氯離子的量，但對於試樣浸泡之前的處理方式並不相同。不同資料的研究中在浸泡之前有明顯分歧，即對試樣烘乾溫度有不同的處理。一些標準認為試樣浸泡前應在105℃條件下烘乾處理，這樣能夠很好地測量氯離子溶出量，而部分文獻認為在浸泡前進行50℃處理即可，也有部分資料在常溫25℃下自然乾燥後再進行浸泡。根據實際操作，在105℃、50℃、25℃條件下處理樣品後，測得的溶出氯離子濃度有很大差別，因此對氯離子固定能力的反應也有差別，這些不同溫度的處理方法以及根據總氯離子量減用去離子水浸泡得出的氯離子溶出量從而算出的氯離子固定量並不能代表混凝土服役狀態下的氯離子固定量。混凝土除前期水泥水化放熱而有較高溫度，大部分狀態都是常溫，因此溫度升高會影響氯離子的溶出量；混凝土內部環境應與飽和Ca(OH)2溶液類似。
技術實現要素：
本發明的目的是為了更好地體現混凝土服役狀態下的氯離子固定能力，提供一種硬化水泥漿氯離子固定量的測試方法。
一種硬化水泥漿氯離子固定量的測試方法，步驟如下：
(1)將養護好到齡期的水泥漿試件取出，經過破碎和粉磨，將樣品過0.63mm-1.25mm標準篩，取中間粉末，分為兩份，a份取a1、a2、a3每小份30g，精確到0.01g，b份取b1、b2、b3每小份30g，精確到0.01g；
(2)將b1、b2、b3每小份試樣放置於105℃乾燥箱中乾燥2h；
(3)將a1、a2、a3每小份試樣分別置於錐形瓶中，加入200mL去離子水，密封后劇烈震蕩1-2min，靜置24h；
(4)待b1、b2、b3每小份試樣冷卻之後，稱的乾燥冷卻後的平均值G g；再分別將乾燥冷卻後的每小份試樣分別置於錐形瓶中，加入200ml硝酸，密封后震蕩1-2min，靜置24h；
(5)採用氯離子選擇電極法測量溶液中的氯離子濃度(選擇電極法擁有所需設備簡單，易操作，靈敏度高，測量快速等有點，需要氯離子選擇電極和參比電極)，測量前需要繪製氯離子濃度和電位的曲線關係圖，需配置氯離子濃度分別為10-1-10-5mol/L的五個Cl-標準液(可取10.00mL10-1mol/L的氯離子溶液於100mL容量瓶中配置10-2mol/L的氯離子溶液，依此類推)；分別測量五個標準液的氯離子濃度的對應的電位，待電位穩定後讀數記錄，並繪製氯離子濃度和電位的曲線關係圖，讀數後再按照曲線比對確定氯離子濃度。
(6)將浸泡好的a1、a2、a3每小份試樣過濾，抽濾，分別定容體積V1mL)，用氯離子選擇電極法測量氯離子濃度並取平均值C1(mol/L)。
(7)將浸泡好的b1、b2、b3每小份試樣過濾，抽濾，定容體積V(mL)，用氯離子選擇電極法測量氯離子濃度並取平均值C(mol/L)。
(8)通過計算可得硬化水泥漿的氯離子固定量B和結合率Q：
C：酸溶b1、b2、b3試樣的溶出氯離子濃度平均值，單位為mol/L；
V：酸溶b1、b2、b3試樣的定容體積，單位為mL；
M：氯離子摩爾質量
C1：去離子水浸泡a1、a2、a3試樣的溶出氯離子濃度平均值，單位為mol/L；
V1：去離子水浸泡a1、a2、a3試樣的定容體積，單位為mL；
G：b1、b2、b3試樣在105℃烘乾後的質量平均值，單位為g；
上述步驟(5)採用氯離子選擇電極法測量溶液中的氯離子濃度和曲線的繪製，也可以替換為其他的方法，如電位滴定法、離子色譜法等測量氯離子含量的方法等。
本發明採用去離子水浸泡，一般採用飽和Ca(OH)2溶液浸泡樣品能更加接近地模擬服役混凝土的狀態，但實驗結果表明用飽和Ca(OH)2溶液浸泡和用去離子水浸泡的pH值都在12以上且較接近，原因可能是因為Ca(OH)2難溶，硬化水泥漿中的Ca(OH)2在用去離子水浸泡時也沒有完全溶解，因此為便於操作用去離子水浸泡即可。
用105℃烘乾2h再用硝酸溶解24h後測得的溶出氯離子總量與25℃去離子水浸泡24h後測得的溶出氯離子量之差作為固定氯離子總量，用105℃烘乾的硬化水泥漿質量來反應其氯離子固定能力，能夠更好地體現混凝土服役狀態下的氯離子固定能力，用氯離子選擇電極法測量氯離子濃度，操作簡便，穩定性高，準確度好，可大批測定。
具體實施方式
下面通過具體實例對本發明進行進一步說明，此處所描述的具體實例僅用於解釋本發明，並不用於限定本發明。
實施例1
對養護28d的硬化水泥漿氯離子固定量進行了測定，試樣配比玻璃粉：粉煤灰：水泥為3:30:67。
將樣品按照本發明步驟進行測量：
(1)將養護好到齡期的水泥漿試件取出，經過破碎和粉磨，將樣品過0.63mm-1.25mm標準篩，取中間粉末，分為兩份，a份取a1、a2、a3每小份30g(精確到0.01)，b份取b1、b2、b3每小份30g(精確到0.01)。
(2)將b1、b2、b3每小份試樣放置於105℃乾燥箱中乾燥2h。
(3)將a1、a2、a3每小份試樣分別置於錐形瓶中，加入200mL去離子水，密封后劇烈震蕩1-2min，靜置24h。
(4)待b1、b2、b3每小份試樣冷卻之後，測得乾燥剩餘試樣的質量的平均值G(g)為25.05g。再將剩餘試樣分別置於錐形瓶中，加入200ml硝酸，密封后劇烈震蕩1-2min，靜置24h。(5)本方法採用氯離子選擇電極法測量溶液中的氯離子濃度(選擇電極法擁有所需設備簡單，易操作，靈敏度高，測量快速等有點，需要氯離子選擇電極和參比電極)，測量前需要繪製測量曲線，需配置氯離子濃度分別為10-1-10-5mol/L的五個Cl-標準液(可取10.00mL10-1mol/L的氯離子溶液於100mL容量瓶中配置10-2mol/L的氯離子溶液，依此類推)。分別測量五個標準液的氯離子濃度，待電位穩定後讀數記錄，並繪製曲線，讀數後再按照曲線比對確定氯離子濃度。每種氯離子選擇電極中都有測定的pH範圍，可通過酸鹼調節。
(6)將浸泡好的a1、a2、a3每小份試樣過濾，抽濾，分別定容體積500(mL)，用氯離子選擇電極法測量氯離子濃度並取平均值C1(mol/L)。
(7)將浸泡好的b1、b2、b3每小份試樣過濾，抽濾，定容體積500(mL)，用氯離子選擇電極法測量氯離子濃度並取平均值C(mol/L)。
(8)通過計算可得硬化水泥漿的氯離子固定量B和結合率Q：
C：酸溶b1、b2、b3試樣的溶出氯離子濃度平均值，單位為mol/L；
V：酸溶b1、b2、b3試樣的定容體積，單位為mL；
M：氯離子摩爾質量
C1：去離子水浸泡a1、a2、a3試樣的溶出氯離子濃度平均值，單位為mol/L；
V1：去離子水浸泡a1、a2、a3試樣的定容體積，單位為mL；
G：b1、b2、b3試樣在105℃烘乾後的質量平均值，單位為g；
用本方法測得氯離子固定量B為7.96；結合律Q為68％。
按照傳統方法烘乾50℃、105℃2h後取三份試樣每份稱重30g，再浸泡於去離子水中，24h後抽率定容500mL測量溶液氯離子濃度的平均值作為C1，按照計算得到的氯離子固定量B50、B105分別為6.49、5.49。
實施例2
對養護28d的硬化水泥漿氯離子固定量進行了測定，試樣配比玻璃粉：粉煤灰：水泥為3:30:67，添加劑LiOH為2.0％。
實驗過程與實施例1相同，用本方法測得的G為24.78g；氯離子固定量B為7.42；結合律Q為63％。
傳統方法測得的氯離子固定量B50、B105分別為5.42、5.08。
實施例3
對養護28d的硬化水泥漿氯離子固定量進行了測定，試樣配比玻璃粉：粉煤灰：水泥為3:30:67，添加劑TEA為0.025％。
實驗過程與實施例1相同，用本方法測得的G為25.27g；氯離子固定量B為8.92；結合律Q為77％。
傳統方法測得的氯離子固定量B50、B105分別為7.46、6.24。
實施例4
對養護28d的硬化水泥漿氯離子固定量進行了測定，試樣配比玻璃粉：粉煤灰：水泥為3:30:67，添加劑TEA為0.1％。
實驗過程與實施例1相同，用本方法測得的G為25.39g；氯離子固定量B為9.46；結合律Q為82％。
傳統方法測得的氯離子固定量B50、B105分別為7.92、6.25。
通過實例1-4可以看出本方法與傳統方法測量的氯離子固定量有很大的差別，傳統方法在50℃、105℃下烘乾樣品再進行測量並不能反應服役狀態下混凝土的氯離子固定性能，而本方法很好地模擬了混凝土服役狀態下的情況，因此計算的氯離子固定量和結合律更準確。