提高水泥堿含量試驗準確性的要點

摘要：水泥中的鉀、鈉離子是一種有害成分，含量過多會在建筑結構中會發生堿-集料反應。因而準確測定水泥中的鉀、鈉離子含量具有重要意義。本文簡要介紹了在大量試驗過程中總結出提高水泥堿含量測定試驗準確性的要點。

關鍵詞：堿含量 堿-骨料反應 火焰光度法

堿含量是指水泥中堿物質的含量，用O合計當量表達。即堿含量=O+0.6580?；炷林械膲A主要從水泥生產原材料帶入，尤其是粘土中帶入。堿含量高有可能產生堿-骨料反應。來自水泥、外加劑、環境中的堿在水化過程中析出NaOH和KOH與骨料(指砂、石)中活性相互作用，形成堿的硅酸鹽凝膠體，致使混凝土發生體積膨脹呈蛛網狀龜裂，導致工程結構破壞。在水泥的化學分析中，準確測定堿含量，對確保工程質量有重要意義。目前，水泥中堿含量的測定主要采用火焰光度法。此方法靈敏度可達萬分之幾，相對誤差一般在±2%～±3%，且操作簡便、速度快、測定結果重現性好。以下就如何提高火焰光度法測定水泥中堿含量的準確性進行討論。

1.制備試液過程的影響因素及應對措施

采用火焰光度法測堿含量時，首先要將水泥粉末試樣制備成試樣溶液，在此過程中需注意的要點有：

(1)取樣。不同原材料其堿含量不同，為了使測定結果落在標準曲線范圍內，樣品的稱取量也就不同，應按樣品中0及O含量的高低而定，一般為0．1～0．2g。如果稱取量太多，則制備成的試液的測量值落在標準曲線之外，結果不準確；如果稱取量過少，測定的結果誤差將較大。對于普通硅酸鹽水泥以及生料、熟料、石灰石等鉀、鈉含量較低的樣品，一般稱取0．18—0．2g；黏土、粉煤灰、砂巖、窯灰等的鉀含量較高，可稱取0．1g左右的試樣。當超過儀器的檢測限值或測定值不在標準曲線內時，必須采取措施，保證在標準曲線范圍之內。一般采取減小稱樣量或改變被測溶液的稀釋倍數的方法，來解決這一問題。稱樣質量及稀釋體積見表1.1：

表1.1堿含量不同的樣品所選擇的稱樣量和稀釋倍數

試樣名稱稱樣量/g稀釋體積／ml

水泥、熟料生料、石灰石、石膏0.l8～02O100

粉煤灰、粘土、鐵粉、礦渣0.1250

混凝土外加劑0.05～0.20l00～500

(2)量取氫氟酸（HF）時應用塑料量具，不得用玻璃量具，以免腐蝕玻璃器皿中的Na離子，使測定結果偏高；

（3）加硫酸的量應以滿足各陽離子完全形成硫酸鹽為宜，以免因硫酸加入量不足而生成氟化物，導致測定結果偏低，一般以加入1ml溶液(1+1)為宜。

（4）第一次加熱分離硅的過程中，驅趕HF時必須在通風櫥或室外開闊地進行，且應趕凈。此外，堿含量高的試樣易濺失，因此不能走開，應不時地搖動鉑皿，至蒸干為止。待溶液蒸干冒白煙時，必須搖動鉑皿，使鉑皿側部足夠受熱趕盡白煙，否則會使測定結果偏高。當氣體逸盡后應立即取下。若時間過長，沉淀呈咖啡色，則會給后面的操作帶來麻煩，甚至影響O的測定結果；

（5）用碳酸銨分離鈣、鎂時，即第二次加熱蒸發時，溫度不宜過高，否則[]分解揮發，使、沉淀不完全而使測定結果偏高。但也不能太低，以防止和再次溶解，中間應搖動兩次鉑皿，使多余的[]分解為和；

(6)過濾時，要用塑料漏斗過濾。疊濾紙之前要洗手，防止汗液中的鉀、鈉帶人試液中，致使結果偏高。過濾得到的試樣溶液中不得有任何固體顆粒，以免堵塞火焰光度計噴霧器的噴嘴；

(7)標準溶液與試驗溶液應同時進行測定，以使兩者測定條件完全一致。以提高準確度；

(8)必須空白試驗：自然界鉀、鈉含量豐富，實驗室中含鉀或鈉的溶液和試劑較多，在試驗中極易帶入被測離子，致使測定結果偏高。所以，必須進行試劑空白試驗，在計算分析結果時將其定量扣除。

(9)配制的標準溶液不可以放置太久，以免生霉菌。每次使用之前必須充分搖勻，避免長時間放置后溶液濃度發生不均勻性變化，致使測定結果不可靠。

2.測定過程中的影響因素及應對措施

制備好的試液液應及時在火焰光度計上測定，不能放置時間過長，因玻璃容器的鈉含量高，會使測定結果偏高。在測定過程中主要注意事項是正確的使用火焰光度計：

(1)正式測定前，火焰光度計預熱時間為10min。因為火焰的燃燒和試液的注入是一個動態過程，最初是冷卻狀態，然后是升溫過程。當燃氣及進氧量確定后，火焰趨向熱平衡過程。這時火焰較穩定，激發能量恒定，因而讀數穩定可靠；

（2）燃燒氣體及助燃氣體壓力的改變，會直接影響火焰的大小、火焰溫度的高低以及試樣溶液的噴霧量。因此，在測定過程中這兩種氣體的壓力必須保持穩定，而且在測定試樣溶液與標準比對溶液時的壓力也應一致，否則將嚴重影響分析結果的準確度。為保持壓力穩定，可在液化氣瓶的減壓閥后裝置一個20L的玻璃緩沖瓶，裝入5cm左右高的水。橡膠瓶塞上大三個孔：一個插進水管，進氣管插入水中2cm～3cm；一個插出氣管；另一個插安全管，安全管底端插入水中2cm～3cm，上端露出橡膠塞即可。安裝這樣一個緩沖瓶，除了可以穩定燃氣壓力，還可以對液化氣進行洗滌。另外，一旦瓶內壓力過高，氣體可從安全管逸出，不致發生危險；

（3）吸入試液流量調節：儀器檢定規程規定，吸液量為2—4ml／min之間。若吸液量過小，則液體流量小，致使測定結果偏低；若吸液量過大，由于大量的液體進入霧化室，霧化效果差，結果不準確；

(4)霧化室的霧化效果是儀器正常使用的關鍵，霧化系統須保持清潔，在每批試樣測定結束后，應以蒸餾水連續進樣5min，使霧化室腔體內得到充分的清洗，防止溶液玷污管道。若長期使用下發生阻塞、玷污噴嘴，必須拆下，以適宜的無機酸或有機溶劑清洗霧化器。清洗完畢后安裝時，噴嘴應對準吸樣口的出口，相互距離<0．5mm，若距離過大，溶液不能完全霧化，測定結果不準確。

3.結語

分析結果的準確性是確保產品質量的關鍵。隨著建筑技術的發展，對施工工效和建筑質量的要求不斷提高，對水泥產品的質量要求也越來越高，故堿含量指標進行有效的控制具有重要意義。以上是在檢測試驗工作中總結出的一些要點，在今后的工作中，我將更加不斷的總結和探索，確保分析結果準確可靠。

參考文獻：

《水泥實驗室工作手冊》20091中國建材工業出版社馬振珠等

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文