现行混凝土拌合用水化学分析检测技术的实践总结.docx

现行混凝土拌合用水化学分析检测技术的实践总结王剑峰 (福建省建筑科学研究院福州350001) 摘 要 概述了混凝土拌合用水化学物质 (p H 值 、氯离子含量 、硫酸根含量 、可溶物含量 、不溶物含量 、碱含量) 分析的检测技术 ,并针对各参数的检测注意事项进行了探讨 。 关键词 混凝土拌合用水 检测技术Detect ion Techn iques Experience About White Concrete Water Chemical AnalysisAbstract : The detectio n technolo gy fo r t he a nalysi s of co ncrete mixing water chemical co mpo sitio n such a s t he val ue of p H , chlo rideco ntent , sulf at e co nt ent , sol uble mat t er co ntent , insol uble mat ter co ntent a nd al kali co ntent i s de scribed. Mat ter s needing at ten2tio ns of each p ara meter during t he te sting i s al so di scussed. Ke y wo rds : Whit e co ncrete water ;Detectio n technique1 前言水是混凝土的重要组成部分 ,直接影响混凝土拌合物的 性能 ,如力学性能 、长期性能和耐久性能 1 。检验水质能否用 于拌制混凝土 ,是保证混凝土质量 ,使其满足建设工程要求的 措施之一 。合格的拌合水不应产生以下有害作用 : 1 、影响混 凝土和易性及凝结 ;2 、有损于混凝土强度发展 ;3 、降低混凝土 的耐久性 ,加快钢筋腐蚀及导致预应力钢筋脆断 ;4 、污染混凝 土表面 。水中有害物质 ,特别是化学物质对影响混凝土的性 质尤其显著 。常见的 水的化学物质有 : p H 值 、不溶物 、可溶 物 、氯化物 、硫酸盐碱含量等 。J GJ 63 - 2006混凝土用水标 准中对各有害物质限量均做了要求 ,各检测参数的检测方法 也有相应的检测标准做了详细的说明 。本文旨在归纳拌合用 水化学分析的检测技术 ,并对日常实践过程中的经验进行总 结 。2 混凝土拌合用水化学物质的检测21 1 p H 值的测定混凝土 拌 和 用 水 p H 值 的 测 定 方 法 采 用 GB 6920 - 86水质 p H 值的测定 玻璃电极法进行 。除有特殊规定外 ,水 的 p H 值的测定应以玻璃电极为指示电极 ,用酸度计进行测 定 。用酸度计进行 p H 值测定的原理是由测量电池的电动势 而得的 ,即在 25 时 ,溶液中每变化 1 个 p H 值单位 ,电位差 改变为 591 16 mV ,据此在仪器上直接以 p H 的读数表示 。酸 度计应定期检定 ,使精密度和准确度符合要求 。应该注意的是 ,仪器校正用的标准缓冲溶液应使用标准 物质进行配制 ,不同温度时标准缓冲溶液的 p H 值是有差异 的 ,因此在测定 p H 值时要特别注意环境温度的变化 。标准 溶液以存放于 4 冰箱内且不超过 2 个月为宜 ,当发现有浑 浊 、发霉或沉淀现象时 ,标准溶液不能继续使用 ,应重新进行 配制 。测定 p H 值时 ,应严格按仪器说明书进行操作 ,并注意下 列事项及检测技巧 :(1) 测定前 ,应根据不同的水质选择二种 p H 值相差约 3个单位的标准缓冲溶液 ,使待测混凝土拌合用水的 p H 值介 于二者之间 。(2) 采用与待测混凝土拌合用水 p H 值较接近的一种标准缓冲溶液对仪器进行校正 ,使仪器示值符合规定要求 。(3) 待仪器定位后 ,用第二种标准缓冲溶液对仪器示值进 行校对 ,误差应不大于 01 02p H 单位 。若大于此偏差 ,应小 心调节斜率 ,使仪器示值与第二种标准缓冲溶液的数值相符 。(4) 更换标准缓冲溶液前 ,应用蒸馏水充分洗涤电极 ,并 将水洗尽 。(5) 在测定高 p H 值的待测水时 ,应注意碱误差的问题 ,必要时选用适当的玻璃电极进行测定 。(6) 在进行弱缓冲液的 p H 值测定 ,要先用邻苯二甲酸氢 钾标准缓冲溶液校正仪器后对待测水进行 p H 值测定 ,再用 硼砂标准缓冲溶液校正仪器 ,再对待测水进行 p H 值的测定 ;二次 p H 值的读书相差不应超过 01 1 ,取两次读书的平均值为 其 p H 值 。21 2 氯离子的测定氯离子入侵是引起混凝土中钢筋锈蚀的重要原因 ,往往 决定了混凝土结构的使用寿命 ,是影响混凝土耐久性的重要 因素 ,因此准确的检测出混凝土拌合用水中氯离子的含量显 得尤其重要 。混凝土拌合用水中氯化物的检验采用现行国家标准水质氯化 物的测定硝酸银滴定法GB/ T 11896 进 行 。 其原理是以铬酸钾为指示剂 ,用硝酸银标准溶液滴定一定量 的水样 。当达到等当点 ,微过量的硝酸银与铬酸钾反应生成 砖红色沉淀 ,即为终点 。此法操作比较简单 ,但是在分析结果的准确性上 ,可能不是太好 。毕竟是以铬酸钾为指示剂的 ,铬 酸银的产生给测定结果带来了误差 。所以终点的判断对最终 结果的取值就显得非常重要 。影响混凝土氯离子测定精度的因素有以下几个方面 :(1) 测定过程中 ,达到滴定终点时的变色反应是硝酸银标 准溶液与水中的氯离子完全反应达到等当点后 ,过量的银离子与指示剂中的铬酸根结合生成砖红色沉淀物 。因此 ,终点 时硝酸银标准溶液的实际耗量 V 比真正的等当点时的耗量作者简介 :王剑峰 ( 1981 - ) 男 ,硕士 , 材料学专业工程师福建建设科技 20111 No1 547建筑材料21 4 可溶物含量的测定可溶物含量及 溶解性总固体含量是水质 分析 中 常 规 项 目 ,测定方法包括电导法 、离子交换法 、化学分析计算法称量 法等 。目前 ,称量法已在国内外广泛采用 。其原理是 :水样经 过过滤后 ,在一定温度下烘干 ,所得的固体残渣为溶解性总固 体即为可溶物含量 ,包括不易挥发的可溶性盐类 、有机物及能 通过过滤的不溶性微粒等 。该法测定原理虽然简单 ,但是影 响因素很多 。经过多年实践 ,笔者总结出以下体会 :(1) 采集水样不能用非耐蚀性的玻璃瓶 ,因碱性水样能侵 蚀玻璃瓶引起水样中矿物质含量增加 ,使得结果偏高 ,应该用聚乙烯瓶保存并尽快测定 。(2) 蒸发皿的大小选择能全部盛装即可 ,不宜过大 ,否则 误差较大 。(3) 空皿的恒重过程一定要严格按 2 个 30min 进行操作 , 即先在烘箱中干燥 30min ,后放在干燥器内冷却 30 min 。之后 的水样的蒸发皿的操作同理 。(4) 取样不能使用量筒 ,应使用无分度移液管 。(5) 称量时应带手套进行 。(6) 水浴锅设定的温度稍高于 100 度 ,这样可以加速水的 蒸发 。21 5 不溶物含量的测定不溶物含量是指水样通过一定的过滤器残留在滤器上并 于 103 - 105 的温度下烘干至恒重的固体物质 。不溶物是 水环境的重要因素之一 ,也是混凝土拌合用水化学分析检测 的一项重要指标 。在一定程度上能综合反映水体的水质特征 和水体化学元素迁移 、转化 、归宿的特征和规律 。因此 ,不溶物的测定在水质处理中具有特定意义 5 。测定水中不溶物的方法很多 ,混凝土拌合用水不溶物含 量的检测采用 GB 11901 - 89水质 悬浮物的测定 重量法, 该法测量准确 ,操作简单 。采用的滤料为 01 45m 孔径的滤 膜和真空抽滤装置 。因此 ,不溶物含量的测定受样品状态和 过滤器的影响比较大 ,以下就对其测定结果的影响因素做简要分析 :(1) 样品采集对测定结果的影响 。首先 ,水样中的悬浮物 是悬浮在水中的颗粒物质 ,它们随着时间的推移容易沉降下 去 ,并产生分层现象 。因此 ,采样位置的采样深度要有合理设 定 ,以防采样时丢失大粒径不溶物或 使采集的水样不均 匀 。 其次 ,多数情况下 ,水样会随着时间的推移而产生氢氧化物沉 淀 ,使样品沉积在容器底部 ,难以摇匀或者转移出 ,从而使水 样的测定结果不准确 。因此 ,在测定水中不溶物含量的时候 必须使用新鲜水样 ,采样后应尽快分析测试 ,避免存放时间过 长 。(2) 取样量对测定结果的影响 。GB 11901 - 89 规定取样 量为 100mL ,但笔者经过多次实验认 为 , 取样量 应根据水样 中的不溶物含量进行确定 ,以此可获 得较准确的监测结 果 。林小鸣 6 做了六 组 取 样 量 分 别 是 2000 、1000 、500 、250 、100 、50 mL 的水样测定不溶物含量实验 ,每组试验重复做了 3 次 。 按取样量从 2000 mL 到 50 mL 顺序排 列 , 其测定 值的重复最 大相 对 偏 差 分 别 是 21 7 % 、51 1 % 、91 6 % 、151 4 % 、281 9 % 、451 5 % 。从中可以看出 ,取样量是造成测定精度高低的主要 因素 。当偶然误差在一定条件下存在时 ,如果平行样的差值 为 21 2mg ,按水质检测实验室质量控制指标 ( 试行) 中要求V1 高出 V2 ,即 V = V1 + V2 。V2 受人为因素及实验过程中实验室光线影响较大 。但是此项影响可通过空白试验消除 。因 此 ,在测定水中氯离子的试验中 ,空白试验的进行显得很有必 要 。(2) 水样 p H 值的影响 。氯化银沉淀与铬酸银沉淀 ,只有 p H 值在 61 5 - 101 5 时 ,即在中性范围较稳定 。如果 p H 值过 小 ,铬酸银的溶解度增加 ,就难以形成较稳定的砖红色沉淀 。如果 p H 值过大 ,银离子与 O H - 会形成 A gO H 沉淀 ,随即又析出黑色的 A g2 O 沉淀 。这都会影响测定的精确度 , 因此在 进行水样的测定前 ,应把水样的 p H 值调整在 7 左右 。(3) 铬酸钾指示剂的浓度与用量会影响滴定终点出现的 迟与早 。用量过多 ,滴定终点会过早出现 ,使测定结果偏低 ; 用量过少 ,则滴定终点出现过迟 ,使测定结果偏高 。因此 ,在 试验过程中 ,应选择适当的铬酸钾浓度 ,使得在刚好达到氯化 银沉淀的等当点时 ,会立即出现砖红色的铬酸银沉淀 ,从而起到指示剂的作用 。(4) 有些水样 ,受工业污染及其他因素影响 ,含有一定量 的有机物而带有颜色 ,直接影响等当点的变色指示 ,因此必须做脱色处理 。一般的脱色处理可采用茂福灰化法进行 2 。(5) 水中的硫酸根和硫化物含量的存在会是终点变色不 明显 。因此在试验进行前宜用 30 %的 H2 O2 进行预处理 。21 3 硫酸盐含量的测定测定水中硫酸盐含量的方法有很多 3 。如重量法 ( 如硫 酸钡灼烧法) 、浊度法 (如硫酸钡比浊法) 、滴定法 (如钡离子滴 定法) 、离子选择性电极法 、光度法 (如铬酸钡比色发) 、原子吸 收分光光度法 、离子交换色谱法等 。采用重量法测定硫酸根 含量是既简便可行 、又科学严谨的做法 ,因此通常被用作仲裁法进行 4 。其原理是在盐酸溶液中 ,硫酸盐与加入的氯化钡 反应生成硫酸钡沉淀 。沉淀反应在接近沸腾的温度下进行 ,并在陈化一段时间后过滤 ,用水洗到无氯离子 ,烘干或灼烧沉淀 ,并称取硫酸钡的重量 。 在进行水中硫酸根离子测定实验过程中 ,需要注意到是 : (1) 样品中包含悬浮物 、硝酸盐 、亚硫酸盐和二氧化硅可使结果偏高 。碱金属硫酸盐 ,特别是碱金属硫酸氢盐常常会 使结果偏低 、铁和铬等能影响硫酸盐的完全沉淀 ,使检测结果偏低 。因此 ,实验前要特别注意水样的预处理 ,排除这些干扰因素 。(2) 硫酸钡的溶解度很小 ,在酸性介质中进行沉淀 ,虽然 可以防止碳酸钡和磷酸钡沉淀 ,但是酸度较大时也会使硫酸 钡沉淀溶解度增大 。因此实验过程中应注意控制溶液的 p H 值 ,使其达到合适的范围 。(3) 滴加氯化钡溶液时要缓慢 , 以获得纯净的 硫酸钡 沉 淀 。采用长颈漏斗过滤前应使漏斗颈充满水 ,做成水柱 ,以加 快过滤速度 。(4) 硫酸钡的沉淀过程比较耗时 ,最好采用过夜以陈化沉 淀 ,这样生成的硫酸钡晶体比较稳定 ,饱满 。(5) 用少量的无灰滤纸的纸浆与硫酸钡混合 ,能改善过滤 效果并防止沉淀产生蠕升现象 。(6) 洗涤后的溶液要用硝酸银溶液进行检验 ,以此判断溶液中是否还有氯离子存在 。(7) 高温炉的温度要严格控制 ,使得灼烧试验在 800 的 温度下进行 。 48 福建建设科技20111 No1 5 建筑材料总不溶物含量在 5 - 100mg/ L 时相对偏差应 20 % ,100 mg/L 以上时相对偏差应 20 % 。通过计算可以测定不溶物含量 测定试验的取样量应在 不增加工作难度和较易过 滤的前提 下 ,以其中不可滤的残渣在 61 2mg 以上或达到 10 mg 时 ,可获 得较准确的测定结果 。(3) 用孔径为 01 45m 的滤膜过滤水样 ,时间较长 ,在过 滤洗涤过程中 ,需注意防止灰尘污染及损失 。此外 ,过滤洗涤 要仔细 ,避免样品损失 。洗涤水量与次数应严格控制 ,一般每 次洗涤用蒸馏水 5 - 10 mL ,洗涤 2 - 3 次 。(4) 烘干温度与时间应严格控制 7 。不溶物的测定一般 在 103 - 105 的温度下 ,但在该温度下 ,水合性强 的结晶水大部分都可能被保留下来 ,因此经常需要延长烘干时间 。但 烘干时间过长 ,滤纸会被烤焦 ,滤纸成分会发生变化 ,引起测 定结果的改变 。故恒重过程过程的操作一般采用以下方法进 行 :先烘 2 小时 ,冷却至室温 ,称量 。再烘 1 小时 ,冷却 、称量 直至恒重 。(5) 称量应在放入干燥器冷却至室温后进行 ,整个过程应 及时 ,快速 。因为称量瓶温度过高 ,会改变天平内的气流 ,使 称量结果产生变化 。称量瓶若在空气中接触过久 ,又会吸湿 , 对称量结果产生影响 。21 6 碱含量的测定J GJ 63 - 2006 中规定混凝土拌合用水碱含量检验方法应 符合国家标准 GB/ T 176 - 2008 中关于氧化钾 、氧化钠测定 的火焰光度计法的要求 。由于混凝土拌合用水为无色透明液体 ,对其检测时是否 需要按水泥样品的处理方法加以处理 ,J GJ 63 - 2006 中并没 有明确标明 。因此 ,在样品的处理上 ,目前文献资料上记载着 不同的做法 : 在公路工程水质分析试验操作指南中 ,测定 水样可以直接抽取样品进行火焰光度法分析 ,不需要对水样 进行特别处理 。 可以按 GB/ T176 - 2008 中处理水泥样品 的方法对水样进行硫酸 氢氟酸处理 。 也有资料采用直接加盐酸或硝酸处理试样 ,用氨水和碳酸铵沉淀水样后 ,进行碱含量的测定 。这样不但使操作过程简化 ,还可以避免接触氢氟酸等剧毒药品 。这样处理得出的碱含量结果与采用硫酸 氢氟酸处理的方法所得结果完全一致 8 。 边华英等 9 参照 GB/ T 8077 - 2000 外加剂总碱量的测定方 法 对 水 样 进 行 处 理 ,也得到了很好的检测结果 。因此 ,采用何种方法对样品进 行处理 ,应视具体情况而定 。方法简便 ,结果准确的检测方法 是应该值得推荐和采用的 。3 结语水是混凝土拌合物中不可缺少 ,不可替代的主要组分之 一 ,因此准确有效的检测出拌合用水中的有害物质可以有效保证混凝土的质量 ,保证建筑工程的质量 ,具有重大的意义 。拌合用水中各个化学分析参数的检测 ,虽然均有相应的方法 标准 ,但在实际操作过程中仍然会遇到不少问题 。因此 ,在日 常的检测工作过程中 ,应善于总结经验 ,改进测定方法 ,不但 能提高工作效率 ,也会提高测定结果的准确度 。参考文献 1 中国建筑科学研究院 1J GJ 63 - 2006 混凝土用水标准 S 1 北京 :中国建筑工业出版社 ,20061 2 俞赞琪 1 影响水中氯离子测定精度的因素分析及改进 J 1 西安 航空技术高等专科学校学报 1 2001 19 ( 1) :54 - 56 . 3 宋金如 ,刘淑娟 ,朱霞萍 1 测定水中硫酸根方法的概述 J 1 华东地质学院学报 1 2002 , 25 ( 2) : 154 - 158 . 4 陈洪 ,王学华1 浅谈硫酸根的重量法和容量法测定J 1 中国井矿 盐 1 2005 , 41 5 乔惠敏 , 晁琼萧 , 薛永强 , 朱永德 1 过滤法测定水质悬浮物的影响因素分析J 1 石油化工应用 1 2010 ( 11) . 6 林小鸣 1 取样量与烘干时间对总悬浮物测定结果的影响 J 1 中 国环境监测 , 1999 , 15 ( 4) :64 - 65 . 7 徐衍忠 1 悬浮物测定应注意的温度J 1 中国环境监测 , 1993 , 9 ( 4) :58 - 59 . 8 田耕 , 师正纲 1 水泥生产与化学分析技术 ( M) 1 中国建材工业出 版社 , 1997 . 9 边华英 , 史蕴 , 曹晓润 , 王韩 1 谈混凝土拌合用水碱含量测定中的样品处理方法 (J ) 1 河南建材 , 2009 ( 1) :59 - 60 .(上接第 67 页)现挖坑深度达不到要求 , 这对压实的的准确性有一定影响 。 压路机在碾压过程中其应力分布呈衰减分布 ,所以就每一压 实层而言 ,越向 下的部位其压实度越小 。因此 , 坑 的 深 度 不够 ,将导致测得的压实度值偏大 。21 61 2 灌砂筒的选用 。施工中用灌砂法测定压实度时 ,应符合以下规定 :(1) 当集料的最大粒径小于 131 2mm ,测定层的厚度不超