对混凝土拌合物中氯离子含量测定的一些探讨

摘要：超量的氯离子是钢筋锈蚀的主要原因，是影响钢筋混凝土结构耐久性的重要因素。新修订的普通混凝土配合比设计规程JGJ 55-2011别加入了对混凝土拌合物中氯离子含量的要求，说明其氯离子含量检测的重要性。混凝土拌合物中的氯离子检测相比钢筋混凝土结构中的氯离子检测不仅方法较简单而且准确性也较高，更可以提前得知道其氯离子含量，及早发现问题所在，对提高我们的工程质量，降低工程事故都有着不可估量的作用。

关键词：混凝土拌合物；氯离子；盐桥；标准溶液

1氯离子对钢筋混凝土结构的影响

大家都知道水泥水化后是呈碱性的，它的ph值在12以上。钢筋在这种碱性环境下表面会形成一层У-Fe2O3钝化膜，这层钝化膜能够保护钢筋不受侵蚀。当混凝土中的氯离子含量足够高时，其表面的钝化膜即遭破坏，在空气和水的作用下钢筋便会开始锈蚀，致使混凝土膨胀、疏松，从而进一步导致混凝土的抗化学侵蚀性和耐磨性以及抗折强度的降低。大量的工程实例也证明了这种破坏的严重性：美国旧金山海湾的第二座San Mateo-Hayward大桥，其预制横梁处于浪溅区，由于其底部裂缝给氯离子侵入创造了条件，发生了严重的钢筋腐蚀，不得不花巨资修补。日本著名的新干线使用不到10年，由于氯离子的侵蚀，出现大面积的混凝土开裂、剥落现象。我国黑龙江的哈绥公路由于在路面大量撒除冰盐后出现大面积的混凝土剥蚀破坏，破损全长19.5km。

2混凝土拌合物中氯离子含量测定的意义及重要性

以上提到了氯离子对钢筋混凝土结构的影响，但钢筋混凝土中的氯离子到底从何而来，主要有以下几个方面：1.环境污染造成的空气中氯离子含量的升高从而被钢筋混凝土所吸附2.在一些盐渍土环境土壤本身含有大量的盐碱物会通过地下水的渗透进入到钢筋混凝土中。3.处于海水（或盐湖）环境的钢筋混凝土由于海水（或盐湖）中带有的大量氯盐进入钢筋混凝土后产生氯离子。4.水泥生产过程中本身就会带入一定的氯离子。5.拌合混凝土所使用的水中带有的氯离子。6.拌合混凝土所使用的粗细骨料中带有的氯离子。7.所使用的掺合料及外加剂中所含的氯离子等。8.其它人为因素。由于以上提到的第1点、第2点、第3点，都是环境影响的客观存在。我们难以去控制它，只能做一些保护性措施。但下面的几点就是属于我们可以控制的范围了。所以新的普通混凝土配合比设计规程JGJ 55-2011别加入了对混凝土拌合物中氯离子含量的要求。目的就在于我们配置混凝土的时候能够通过对原材料的控制从而控制混凝土拌合物中的氯离子含量。由此可见混凝土拌合物中氯离子含量的测定，对于提高钢筋混凝土建筑的质量和耐久性都有着重要的意义。

3适合快速测定混凝土拌合物中氯离子含量的方法

氯离子测定的方法有很多，现色滴定法、电位滴定法、氯离子选择性电极法、分光光度法等。其中现色滴定存在滴定终点时颜色难以辨认、精确度不高，人为误差较大的缺点。分光光度法虽然检测精度高，但仪器设备昂贵。电位滴定法与氯离子选择性电极法同属于电化学方法，但氯离子选择性电极不需要贵重试剂AgNO3，省去了AgNO3标准溶液的配制和滴定，所得数据标准偏差小，能够简单、经济、快速、准确地测定混凝土拌合物中氯离子的含量，值得推广。

我们现在使用的《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2011中提到所使用的测试方法就是《水运工程混凝土试验规程》JTJ 270 -98中规定的海砂、混凝土拌合物中氯离子含量的快速测定法。也就是氯离子选择电极法，这种方法快速准确、设备成本低，适合用来做混凝土拌合物中氯离子含量的快速测定。下面我就重点讨论使用本方法测定混凝土拌合物中氯离子时一些容易出现的问题和需要注意的要点。

4使用的仪器设备：

下面是我们这次试验所用的部分设备：

1.氯离子选择电极 型号：PCI-1-01 测量范围：（10-1—5×10-5）mol/L

温度范围：（5—45）℃

2.数字显示pH计 型号：PHS-2F 测量范围：pH：(0~14.00)pH mV: (0~±1400)mV

温度范围：（5—40）℃

3.参比电极：232型饱和甘汞电极

4.自制盐桥：充硝酸钾0.1mol/L

5 试验基本原理：

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 E ，与液相中氯离子浓度C的对数，呈线性关系，即 E ＝ K － 0.059lg C 。因此，可根据测得的电极电位值，来推算出氯离子浓度。

6实验步骤

第一步我们需要建立电位——氯离子浓度关系曲线：

首先控制实验室温度到20± 2℃， 用蒸馏水（或去离子水）配置5.5×10-3mol/L 和 5.5×10-4mol／L两种NaCL标准溶液，各250Ml ，这里需要特别注意，由于溶液浓度比较低，所需NaCL分量很少，如果马上配置到标准浓度的话对称量难度太高。我们用精度为万分之一的电子天平称量也十分困难。所以一个比较简单的方法就是放大配置浓度，然后再稀释。比如我们先配浓度为5.5×10-2mol/L的NaCL溶液250 Ml,然后取25 Ml用蒸馏水稀释到250 Ml这样就得到5.5×10-3mol/L的NaCL标准溶液了。当然你也可以通过2次甚至3次稀释后得到所需溶液，这样也能达到我们这次的实验要求。

活化氯离子选择电极所用的溶液为0.001mol/L 的NaCL溶液。用同样的方法配置好后放置备用。还要配置一份饱和KCL溶液，用来做甘汞电极和盐桥之间的连接用。

然后我们来制作盐桥，盐桥的作用是在两种溶液之间插入盐桥以代替原来的两种溶液的直接接触，减免和稳定液接电位（当组成或活度不同的两种电解质接触时，在溶液接界处由于正负离子扩散通过界面的离子迁移速度不同造成正负电荷分离而形成双电层，这样产生的电位差称为液体接界扩散电位，简称液接电位），使液接电位减至最小以至接近消除。防止试液中的有害离子扩散到参比电极的内盐桥溶液中影响其电极电位。