CN104634856A - 海砂中氯离子含量的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种海砂中氯离子含量检测方法，包括：将海砂过筛，筛下物作为海砂样品；在上述的海砂样品中加入去离子水，加热和/或同时进行超声振荡，然后静置；过滤，将氯离子选择性电极和饱和甘汞电极浸入滤液中，上述两个电极与电位计相连；读取电压毫伏值，电池的电动势与待测溶液中氯离子浓度符合能斯特定律，根据回归分析公式即可求得氯离子的摩尔浓度；然后将氯离子的摩尔浓度换算成海砂的重量百分比，得到氯离子含量的测量值。本发明的方法使得离子的测量值更加符合海砂中氯离子含量的真实值，为建筑用砂提供可靠的参考数据。

Description

海砂中氯离子含量的检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测方法，特别是涉及一种海砂中氯离子含量的检测方法。

背景技术

随着城镇化的发展，淡水砂矿日渐枯竭，新生河砂量已不能满足建筑用砂的需求。而我国沿海地区海砂资源丰富，可以很好地缓解建设用砂的紧张状况。海砂相对于河砂具有含泥量低和细度模数均匀等特点，但海砂中含有高浓度的氯盐，氯盐中的氯离子对混凝土有破坏作用，从而降低建筑物的耐久性和安全性。我国现行的GB/T 14684-2011《建设用砂》和JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》，对建筑用砂及其检测方法提出规范性指导和要求。

但是，近年来，通过对采用海砂建造的混凝土房屋检测发现，某些海砂钢筋混凝土结构使用不到10年就出现了钢筋锈蚀、开裂、剥落的问题。虽然，这些建筑物中混凝土所使用的海砂符合GB/T 14684-2011《建设用砂》和JGJ 52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的要求。通过研究发现，现行的海砂中氯离子检测方法存在缺陷，其测量值低于海砂中氯离子真实值，而海砂中过量的氯离子在建筑物中被缓慢释放导致钢筋混凝土出现上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的海砂中氯离子含量的检测方法存在的缺陷，而提供一种新的海砂中氯离子含量的检测方法，使其对氯离子的测量值更加符合海砂中氯离子含量的真实值，为建筑用砂提供可靠的参考数据。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种海砂中氯离子含量检测方法，包括：

将海砂过筛，筛下物作为海砂样品；

在上述的海砂样品中加入去离子水，加热和/或同时进行超声振荡，然后静置；

过滤，将氯离子选择性电极和饱和甘汞电极浸入滤液中，上述两个电极与电位计相连；

读取电压毫伏值，电池的电动势与待测溶液中氯离子浓度符合能斯特定律(式1)，根据回归分析公式即可求得氯离子的摩尔浓度；

$E=E^0-\frac{\mathrm{RT}}{\mathrm{nF}}\ln a_{{\mathrm{Cl}}^{-}}---\left(1\right)$

式中E为平衡电池电位(mV)，E⁰为标准电位(mV)，R为气体常数，F为法拉第常数，T为热力学温度，n为电极反应式中参加反应的电子数目，a为溶液中氯离子的摩尔浓度(mol/L)；

按照式(2)将氯离子的摩尔浓度换算成海砂的重量百分比：

$w=\frac{a\·V\·35.5}{m}\×100---\left(2\right)$

式中w为海砂中氯离子质量百分含量(％)，a为溶液中氯离子摩尔浓度(mol/L)，V为溶液体积(L)，35.5是氯离子的摩尔质量(g/mol)，m为海砂样品的质量(g)。

进一步的，所述的加热为控制海砂样品的温度为40-95℃；所述的静置时间为24小时以上；所述的海砂样品为自然潮湿状态；所述的式(2)中m为干海砂样的质量，所述的干海砂样品与自然潮湿状态的海砂样品的关系符合下式(3)：

M＝m(1+z)        (3)

式中，m为干海砂样的质量(g)，M为自然潮湿状态的海砂样品的质量(g)，z为自然潮湿状态的海砂样品的含水率(％)。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果：

由于海砂在形成过程中，经年累月在海砂外表形成一层稳定的薄膜，海砂中的氯离子主要包含于上述的薄膜中，仅仅通过常温下搅拌溶解的方法是无法完全破坏所述薄膜，故导致通过常温下搅拌溶解的方法无法获得海砂中的氯离子真实含量。而将海砂应用在混凝土建筑中，则随着混凝土使用时间的延长，所述海砂的薄膜会逐渐被混凝土中的其他物质所侵蚀破坏，从而将其中的氯离子释放出来，导致钢筋锈蚀，混凝土建筑的耐久性下降。而本发明提供的一种海砂中氯离子含量检测方法，适用于海砂中氯离子含量的检测；该方法纠正了本领域长期存在的错误认知，通过加热和超声振荡的双重作用促进了海砂中氯离子的充分溶解，使测试结果更精准；同时该方法采用氯离子选择性电极法进行测试，具有操作快速、简单，能满足现场测试要求的特点。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本发明中所述的自然潮湿状态的海砂样品包含干砂和水，其中的干砂重量含量为1，水的重量含量为z，则砂样的含水率为z。

实施例1

将自然潮湿状态下的海砂过筛，取m(1+z)克重量的筛下物作为海砂样品,m为干海砂样的质量，z为自然潮湿状态的海砂样品的含水率。

在上述的海砂样品中加入去离子水，加热控制海砂样品的温度为40-95℃,然后静置24小时以上；

过滤，将氯离子选择性电极和饱和甘汞电极浸入滤液中，上述两个电极与电位计相连；

读取电压毫伏值，电池的电动势与待测溶液中氯离子浓度符合能斯特定律式(1)，根据回归分析公式即可求得氯离子的摩尔浓度；

$E=E^0-\frac{\mathrm{RT}}{\mathrm{nF}}\ln a_{{\mathrm{Cl}}^{-}}---\left(1\right)$

式中，E为平衡电池电位(mV)，E⁰为标准电位(mV)，R为气体常数，F为法拉第常数，T为热力学温度，n为电极反应式中参加反应的电子数目为1，a为溶液中氯离子的摩尔浓度(mol/L)；

按照式(2)将氯离子的摩尔浓度换算成海砂的重量百分比：

$w=\frac{a\·V\·35.5}{m}\×100---\left(2\right)$

式中w为海砂中氯离子质量百分含量(％)，a为溶液中氯离子摩尔浓度(mol/L)，V为溶液体积(L)，35.5是氯离子的摩尔质量(g/mol)，m为干海砂样品的质量(g)。

对照例

利用GB/T 14684-2011《建设用砂》中的方法测试海砂原砂中的氯离子含量。

(1)将砂样缩分后放在干燥箱中于(105±5)℃下烘干至恒重，待冷却至室温后备用。

(2)称取500g干砂样倒入磨口瓶中，然后向磨口瓶中注入500mL蒸馏水，摇动一次后静置2h，之后每隔5min摇动一次，共摇动3次使氯盐充分溶解。

(3)将磨口瓶上部已澄清的溶液过滤，采用铬酸钾指示硝酸银滴定法测量其中的氯离子含量。

(4)氯离子含量取两次试验结果的算术平均值，精确到0.01％，测试结果见表1。

实例1-5

按照上述的实施例1所述的方法，控制海砂样品的温度为25℃、40℃、60℃、80℃和95℃进行海砂中氯离子浓度的检测,所得检测结果见表1。

对照例1

按照对照例的方法，在25℃进行海砂中氯离子检测，所得检测结果见表1。

表1所有表中数据错误，均放大了100倍

上述实施例的数据表明，在处理海砂样品时，对海砂样品进行加热可以促进海砂中的氯离子析出溶解，从而使氯离子的测量值增高。在80℃以上时，温度的变化对最终测试结果没有明显影响。

实施例2

将自然潮湿状态下的海砂过筛，取m(1+z)克重量的筛下物作为海砂样品,m为干海砂样的质量，z为自然潮湿状态的海砂样品的含水率。

在上述的海砂样品中加入去离子水，然后进行超声振荡,然后静置24小时以上；

过滤，将氯离子选择性电极和饱和甘汞电极浸入滤液中，上述两个电极与电位计相连；

读取电压毫伏值，电池的电动势与待测溶液中氯离子浓度符合能斯特定律式(1)，根据回归分析公式即可求得氯离子的摩尔浓度；

$E=E^0-\frac{\mathrm{RT}}{\mathrm{nF}}\ln a_{{\mathrm{Cl}}^{-}}---\left(1\right)$

式中，E为平衡电池电位(mV)，E⁰为标准电位(mV)，R为气体常数，F为法拉第常数，T为热力学温度，n为电极反应式中参加反应的电子数目为1，a为溶液中氯离子的摩尔浓度(mol/L)；

按照式(2)将氯离子的摩尔浓度换算成海砂的重量百分比：

$w=\frac{a\·V\·35.5}{m}\×100---\left(2\right)$

式中w为海砂中氯离子质量百分含量(％)，a为溶液中氯离子摩尔浓度(mol/L)，V为溶液体积(L)，35.5是氯离子的摩尔质量(g/mol)，m为干海砂样品的质量(g)。

对照例

利用GB/T 14684-2011《建设用砂》中的方法测试海砂原砂中的氯离子含量。

(1)将砂样缩分后放在干燥箱中于(105±5)℃下烘干至恒重，待冷却至室温后备用。

(2)称取500g干砂样倒入磨口瓶中，然后向磨口瓶中注入500mL蒸馏水，摇动一次后静置2h，之后每隔5min摇动一次，共摇动3次使氯盐充分溶解。

(3)将磨口瓶上部已澄清的溶液过滤，采用铬酸钾指示硝酸银滴定法测量其中的氯离子含量。

(4)氯离子含量取两次试验结果的算术平均值，精确到0.01％，测试结果见表1。

实例6

按照上述的实施例2所述的方法，进行海砂中氯离子浓度的检测,所得检测结果见表2。

对照例2

按照对照例的方法，在25℃进行海砂中氯离子检测，所得检测结果见表2。

表2

测试方法	氯离子含量
		对照例2	0.022％
实例6	0.030％

上述实施例的数据表明，在处理海砂样品时，对海砂样品进行超声振荡可以促进海砂中的氯离子溶解于溶液中，从而使氯离子的测量值增高。实例6的氯离子含量测量值比国标方法的高约36％。

实施例3

将自然潮湿状态下的海砂过筛，取m(1+z)克重量的筛下物作为海砂样品,m为干海砂样的质量，z为自然潮湿状态的海砂样品的含水率。

在上述的海砂样品中加入去离子水，加热至40-95℃，同时进行超声振荡2小时,然后静置24小时以上；

过滤，将氯离子选择性电极和饱和甘汞电极浸入滤液中，上述两个电极与电位计相连；

读取电压毫伏值，电池的电动势与待测溶液中氯离子浓度符合能斯特定律式(1)，根据回归分析公式即可求得氯离子的摩尔浓度；

$E=E^0-\frac{\mathrm{RT}}{\mathrm{nF}}\ln a_{{\mathrm{Cl}}^{-}}---\left(1\right)$

式中，E为平衡电池电位(mV)，E⁰为标准电位(mV)，R为气体常数，F为法拉第常数，T为热力学温度，n为电极反应式中参加反应的电子数目为1，a为溶液中氯离子的摩尔浓度(mol/L)；

按照式(2)将氯离子的摩尔浓度换算成海砂的重量百分比：

$w=\frac{a\·V\·35.5}{m}\×100---\left(2\right)$

式中w为海砂中氯离子质量百分含量(％)，a为溶液中氯离子摩尔浓度(mol/L)，V为溶液体积(L)，35.5是氯离子的摩尔质量(g/mol)，m为干海砂样品的质量(g)。

按照上述实施例3所述的方法进行实例7-10，分别控制海砂样品的温度为40℃、60℃、80℃和95℃进行海砂中氯离子浓度的检测,所得检测结果见表3。

表3

以上实例的测量值表明，通过对海砂样品采用加热和超声振荡处理，可以有效促进海砂中的氯离子溶解，从而可以得到更加准确的测量结果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种海砂中氯离子含量检测方法，包括：

将海砂过筛，筛下物作为海砂样品；

在上述的海砂样品中加入去离子水，加热和/或进行超声振荡，然后静置；

过滤，将氯离子选择性电极和饱和甘汞电极浸入滤液中，上述两个电极与电位计相连；

读取电压毫伏值，电池的电动势与待测溶液中氯离子浓度符合能斯特定律(式1)，根据回归分析公式即可求得氯离子的摩尔浓度；

$E=E^0-\frac{\mathrm{RT}}{\mathrm{nF}}\ln a_{{\mathrm{Cl}}^{-}}---\left(1\right)$

式中E为平衡电池电位(mV)，E⁰为标准电位(mV)，R为气体常数，F为法拉第常数，T为热力学温度，n为电极反应式中参加反应的电子数目，a为溶液中氯离子的摩尔浓度(mol/L)；

按照式(2)将氯离子的摩尔浓度换算成海砂的重量百分比：

$w=\frac{a\·V\·35.5}{m}\×100---\left(2\right)$

式中w为海砂中氯离子质量百分含量(％)，a为溶液中氯离子摩尔浓度(mol/L)，V为溶液体积(L)，35.5是氯离子的摩尔质量(g/mol)，m为海砂样品的质量(g)。

2.根据权利要求1所述的海砂中氯离子含量检测方法，其特征在于，所述的加热为控制海砂样品的温度为40-95℃。

3.根据权利要求1所述的海砂中氯离子含量检测方法，其特征在于，所述的静置时间为24小时以上。

4.根据权利要求1所述的海砂中氯离子含量检测方法，其特征在于，所述的海砂样品为自然潮湿状态。

5.根据权利要求4所述的海砂中氯离子含量检测方法，其特征在于，所述的式(2)中m为干海砂样的质量，所述的干海砂样品与自然潮湿状态的海砂样品的关系符合下式(3)：

M＝m(1+z)          (3)

式中，m为干海砂样的质量(g)，M为自然潮湿状态的海砂样品的质量(g)，z为自然潮湿状态的海砂样品的含水率(％)。