混凝土原材料碱含量测定过程中的问题探讨

混凝土原材料碱含量测定过程中的问题探讨田陆飞，王晨，邓雪梅，宋益常 (山东广信工程试验检测有限公司，山东 济南，)摘要：讨论了混凝土原材料碱含量测定过程中遇到的问题，并针对这些问题提出了具体的检测方法和步骤。通过观察火焰光度计火焰的颜色来判断检测结果，并通过改变称量试样量或稀释待测溶液来提高检测的准确度。关键词：碱含量；火焰光度计；稀释中图分类号：TU528.042 文献标识码：A碱骨料反应是影响混凝土工程安全性的重要因素。碱骨料反应有三种类型：碱-硅酸反应(ASR)、碱-碳酸盐反应(ACR)、碱-硅酸盐反应，其中碱-碳酸盐反应是碱骨料反应中的一个重要类型。混凝土发生碱骨料反应必须具备三个条件：(1)混凝土各组成材料碱含量高；(2)砂、石骨料中含有较多的活性二氧化硅成分；(3)环境中有水存在。以上三个条件必须同时具备，缺一不可。只要采取措施控制其中一个条件，就能够避免碱骨料反应。当一个地区的骨料碱活性很高，很难改变时，控制混凝土的碱含量就成为预防混凝土碱骨料反应的有效措施。混凝土中的总碱量是指以各种形式存在的碱的总和，包括固相和液相两部分。一般认为固相碱不反应。与活性骨料反应导致碱骨料反应破坏的是混凝土中以离子形式存在的碱，控制这部分碱含量对于抑制碱骨料反应具有重要的意义。以离子形式存在的碱主要来源于水泥、外加剂、矿物掺合料、水等。水泥、矿物掺合料、水中碱含量的检测是按照GB/T176-20081试验方法进行，外加剂碱含量是按照GB/T8077-20002试验方法进行。笔者根据在检测过程中遇到的问题探讨了碱含量检测注意事项。一、检测方法GB/T176-2008标准中碱含量的测定方法：称取0.2g试样，精确至0.0001g，置于铂皿中，加入少量水润湿，加入57mL氢氟酸和1520滴(1+1)硫酸，放入通风橱内低温电热板上加热，近干时摇动铂皿，以防溅失，待氢氟酸驱尽后逐渐升高温度，继续将三氧化硫白烟驱尽，取下冷却。加入40mL50mL热水，压碎残渣使其溶解，加入1滴2g/L甲基红指示剂，用(1+1)氨水中和至黄色，再加入10mL100g/L的碳酸铵溶液，搅拌，然后放入通风橱内电热板上加热至沸并继续微沸20min30min。用快速滤纸过滤，用热水充分洗涤，滤液及洗涤液收集于100mL容量瓶内，冷却至室温。用(1+1) 盐酸中和溶液呈微红色，用水稀释至标线，摇匀。在火焰光度计上测定。GB/T8077-2000标准中碱含量的测定：准确称取一定量的试样置于150mL的瓷蒸发皿中，用80左右的热水润湿并稀释至30mL，置于电热板上加热蒸发，保持微沸5min后取下，冷却，加1滴2g/L甲基红指示剂，滴加(1+1)氨水，使溶液呈黄色；加入10mL100g/L的碳酸铵溶液，搅拌，置于电热板上加热并保持微沸10min，用中速滤纸过滤，以热水洗涤，滤液及洗液盛于容量瓶中，冷却至室温，以(1+1) 盐酸中和溶液呈微红色，用水稀释至标线，摇匀。在火焰光度计上测定。称样量及稀释倍数按照表1进行。表1 称样量及稀释倍数总碱量/%称样量/g稀释体积/mL稀释倍数n1.000.210011.005.000.12502.55.0010.000.05250或5002.5或5.0大于10.000.05500或10005.0或10.0二、检测设备WGH-1型火焰光度计，中国建筑材料科学研究院、水泥科学与新型建材研究所联合研制。三、检测过程中注意事项3.1 水泥、矿物掺合料碱含量检测注意事项3.1.1 取样不同原料的碱含量不同，为了使测量结果落在标准曲线之内，样品的称量量也就不同。如果样品的K2O、Na2O含量高，称量的样品量大，则按照GB/T176-2008试验方法制备的溶液测量值在标准曲线之外，测定结果不准确；如果样品的称量量小，测定结果的误差将偏大。GB/T176-2008明确规定了称取0.2g样品，但是不同地区的原材料有差异，因此生产的水泥碱含量就有所不同，有些厂家生产的水泥碱含量高，有些厂家生产的水泥碱含量低。根据测定结果偏差调整样品称量量或将制备的试液适当稀释。3.1.2 滴加溶液(1)移取氢氟酸时用塑料量具，不得使用玻璃量具，以免腐蚀玻璃量具钠离子，使测定结果偏大。(2)碱含量较高时，加热过程中容易溅失，应不断的摇动铂皿，直至近干，并驱尽白烟；滴加碳酸铵分离钙、镁时，刚开始加热温度不宜过高，否则碳酸铵分解挥发，从而使钙、镁不能完全分离造成结果误差偏大。3.2 混凝土用水碱含量测定注意事项JGJ63-20063规定水的碱含量检验应符合现行国家标准GB/T176中关于氧化钾、氧化钠测定的火焰光度计法的要求。直接量取水样在火焰光度计上测定。在试验过程中，发现WGH-1型火焰光度计的Na示值窗口显示为零，而此时打开火焰光度计的观察窗拉门观察到火焰的颜色呈黄色，说明水样中Na含量很高，超出了火焰光度计的测量范围，应该将水用蒸馏水适当稀释后再进行测定。笔者在试验室实际测定了某工程混凝土用拌合水，当直接量取水样在火焰光度计上测定时，K显示示值为0.5ug/mL，Na显示示值为0 ug/mL，此时观察火焰的颜色为黄色，所以本次测定应该将水样稀释后进行测定。用移液管移取10.0mL水样于100mL容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度线。此时火焰光度计K显示示值为0.4 ug/mL，Na显示示值为6.8ug/mL，并测定的该蒸馏水的示值分别为K为0.2 ug/mL，Na为0.3ug/mL，计算待测水样的碱含量为：3.3 外加剂碱含量测定注意事项在测定液体外加剂碱含量的过程中，标准GB/T8077-2000中没有明确外加剂的称量量及具体的试验过程。本试验室按照GB/T8077-2000试验方法测定了外加剂A的碱含量，称取0.2006g外加剂，利用WGH-1型火焰光度计测试了外加剂的碱含量，测定结果为1.02%。按照表1中的要求，当碱含量在1.00%5.00%范围内时，外加剂的称量量为0.1g (精确到0.1mg)。称取0.1002g外加剂时，用相同的试验方法测得的碱含量为1.23%。在检测外加剂B过程中，称取0.2000g利用相同的试验方法检测时，发现火焰光度计Na的读数为0，而此时火焰的颜色为黄色，说明通过此试验方法制备的测试溶液中的Na含量很高。同时，称取0.1000g外加剂按照相同的试验方法测试，得到的碱含量为4.05%。通过以上两个试验，作者认为在测试外加剂碱含量时，首先是称取一定量的外加剂，按照GB/T8077-2000的试验方法试验，初步确定该外加剂碱含量的范围，然后，根据表1的规定准确称量外加剂进行试验。当发现火焰光度计Na显示0时，要判断制备的溶液中的Na是否为零。判断方法是：通过观察火焰的颜色确定，若火焰的颜色为黄色，说明制备的溶液中的Na含量很大，应对制备的溶液稀释再测定；若火焰的颜色发红，说明制备的溶液中的Na含量很小。四、结论混凝土原材料碱含量的测定过程中，发现火焰光度计的示