環境標志產品預拌混凝土檢測方法研究

鞏亞敏 康惠榮

河北世紀建筑材料設備檢驗有限公司

混凝土作為當前最主要的建筑結構材料，強度、工作性和耐久性檢驗是其是否合格的重要技術指標，但混凝土及其生產原材對環境造成一定的污染。隨著社會的發展，人們的環保意識逐步增強，混凝土生產及使用對環境造成的污染也引起社會的廣泛重視。因此，為推動混凝土行業的環保技術，減少混凝土在生產和使用過程中對人體健康和環境的影響，為建筑工程生產節能、節材、安全、環保的混凝土產品，實現能源、經濟、環境的協調發展，國家環保總局于2007 年12 月21 日發布了標準《環境標志產品技術要求 預拌混凝土》，2008 年4 月1 日實施，并依據標準開展中國環境標志產品預拌混凝土的認證工作。

中國環境標志及產品的概念

中國環境標志是我國綠色產品的權威性認證標志，是環境保護部推動環境友好型社會、大力發展低碳經濟和循環經濟的重要手段，環境標志標準的實施，促進了我國節能減排工作的貫徹落實。中國環境標志是產品環保性能的“證明性商標”。它表明產品不僅質量合格，而且在生產、使用和處理處置過程中符合特定的環境保護要求，與同類產品相比，具有低毒少害，節約能源等環境優勢。環境標志標準是國家環境保護標準，由環保部發布，具有科學性、先進性與引導性。

《環境標志產品技術要求 預拌混凝土》標準技術要求

由于混凝土的生產原材水泥和砂石中存在鐳-226、釷-232 和鉀-40 等天然放射性核素，在混凝土成型后仍會產生輻射，當輻射超過限量時就會產生嚴重的危害，因此需要嚴格的控制預拌混凝土產品的放射性核素，并控制到最低水平。混凝土的內照射指數不大于0.9，外照射指數不大于0.9（IRa ≤0.9 和Iγ ≤0.9）。

混凝土材料用量大，長期受到環境的侵蝕，為防止混凝土溶出的重金屬離子造成污染，需要采取有效防范措施，對混凝土中可溶性重金屬進行檢測。標準規定混凝土中水溶性六價鉻（質量分數）不大于0.2*10-6。

在混凝土生產中，礦物摻合料占膠凝材料總量的質量分數不小于30%；當尾礦砂、尾礦石做骨料時，尾礦與礦物摻合料體積之和占混凝土總體積的體積分數不小于30%。此項可以通過現場檢查和文件審查進行驗證。

混凝土通過添加外加劑和礦物摻合料來改善混凝土的施工性能和力學性能、長期性能、耐久性能等，但是外加劑和礦物摻合料含有甲醛、氨、苯和TVOC 等污染物，其揮發性強，使混凝土向空氣中釋放有害污染物。因此必須對上述污染物進行控制，標準制定了混凝土釋放空氣中污染物限量要求：見表1。

表1 混凝土釋放空氣中污染物濃度限量

預拌混凝土檢測依據及實驗方法

內照射指數和外照射指數

放射性核素限量的測定依據是《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010。實驗過程是將待測樣品破碎磨細過篩放入樣品盒中，穩定，稱重。采用FYFS-2002 全自動低本底多道γ 能譜儀，按照儀器操作規范測定樣品的內照射指數和外照射指數。

水溶性六價鉻

依據標準《環境標志產品技術要求 預拌混凝土》HJ/T412-2007 附錄A，測定混凝土樣品中的水溶性六價鉻。將標準養護28d 的混凝土試塊破碎，（105±5）℃下烘干至恒重，磨細過篩，用蒸餾水充分混合試樣后過濾，濾液用二苯卡巴肼處理，調整酸度、顯色，在540nm處測吸光度，在標準曲線上查得鉻（Ⅵ）含量。

實驗中發現個別樣品的濾液仍渾濁或表層有漂浮物，在用鹽酸調整pH 值后，溶液變澄清。實驗以程序空白（使用等量的試劑，不加入樣品，按照相同的實驗步驟進行空白實驗）為參比。計算公式修正為：鉻（Ⅵ）質量分數=ρ*（V3/V2）*（V1/m）*10-6，（ρ—由標準曲線得出的鉻（Ⅵ）的質量濃度，mg/L；V1—混凝土中水的體積，mL；V2—濾液的體積，mL；V3—容量瓶的體積，mL；m—混凝土粉料的質量，g）。

預拌混凝土釋放空氣中污染物

樣品的制備

根據一般現澆混凝土框架結構暴露在房屋空間單位體積釋放污染物的量與試塊暴露在密閉容器中單位體積釋放污染物的量相等的原理，將標養28d，100mm*100mm*100mm 的一組混凝土試塊放入體積為1m3的密閉容器中存放9h，測其容器中空氣污染物的濃度。我們采用環境測試艙為實驗提供1m3的密閉容器，設置適當的溫度與濕度，并且箱體內氣體循環流動，使實驗條件穩定，氣體濃度均衡。

采集方法

直接采樣法是最常用的采樣方法，適用于空氣中被測組分濃度較高，直接采取少量氣體就可以滿足檢測的需求，檢測結果屬于瞬間濃度；濃縮采樣法是通過固體或液體吸附劑，將空氣中的污染物富集的采樣方法，檢測結果代表一定時間內污染物的平均濃度，能更真實的反應室內空氣質量。預拌混凝土釋放空氣中污染物采用濃縮采樣法，并記錄采樣時的溫度和大氣壓力。采樣條件詳見表2。

表2 混凝土釋放空氣中污染物的采樣條件

檢測依據及方法

甲醛的檢測

依據國家標準《公共場所空氣中甲醛測定方法》GB／T18204.26-2000 中酚試劑分光光度法。將樣品吸收溶液全部轉移到比色管中，用吸收液洗吸收管，合并，使總體積為5mL。加入0.4mL 1%硫酸鐵銨溶液，搖勻，放置15min，用1cm 比色皿，在波長630nm 下，以水做參比，測定溶液吸光度A，根據標準曲線計算出甲醛濃度。

氨的檢測

依據國家標準《公共場所空氣中氨測定方法》GB／T18204.25-2000 靛酚藍分光光度法。將樣品吸收溶液全部轉移到比色管中，用少量水洗吸收管，合并，使總體積為10mL，加入0.50mL 水楊酸溶液，再加入0.10mL 亞硝基鐵氰化鈉溶液和0.10mL 次氯酸鈉溶液，混勻，室溫下放置1h。用1cm 比色皿，在波長697.5nm 下，以水作參比，測定溶液吸光度A，根據標準曲線計算出氨濃度。

苯的檢測

依據國家標準《民用建筑工程室內環境污染控制規范》GB50325-2010 附錄F 室內空氣中苯的測定，熱解吸/毛細管氣相色譜法。將活性炭采樣管經熱解析儀解吸，待測物質隨惰性載氣進入配有氫火焰離子化檢測器的氣相色譜儀進行分析，以保留時間定性，峰面積定量。根據多次實驗摸索分析條件：解吸溫度350℃，閥箱溫度：120℃，管路溫度：120℃，標定時間：2min，解吸時間：10min，進樣時間：20s；氣相色譜條件：毛細管色譜柱溫50℃，氣化室溫度150℃，檢測器溫度150℃，柱前壓0.02Mpa。苯標準溶液色譜圖見圖1。

在優化熱解吸條件下，分別取濃度為1mg/mL 的苯標準溶液0.2、0.5、1.0 和2.0μL 熱解吸直接進樣，得到優化條件下苯標準曲線工作方程見表3，標準曲線的線性相關系數R2 為0.997，能夠滿足實際的檢測需求。

表3 苯標準樣品標準曲線工作方程

TVOC 的檢測

圖1 苯標準品的色譜圖

圖2 TVOC 標準品色譜圖

依據國家標準《民用建筑工程室內環境污染控制規范》GB50325-2010 附錄G 室內空氣中總揮發性有機化合物的測定，熱解吸/毛細管氣相色譜法。將Tenax-TA吸收管經熱解析儀解吸，待測物質隨惰性載氣進入配有氫火焰離子化檢測器的氣相色譜儀進行分析，保留時間定性，峰面積定量。根據多次實驗摸索分析條件：解吸溫度300℃，閥箱溫度：120℃，管路溫度：120℃，標定時間：2min，解吸時間：3min，進樣時間：30s；氣相色譜條件：毛細管色譜柱程序升溫條件為70℃（保持1min），以5℃/min 的速率升溫至200℃（保持2min），以5℃/min 的速率升溫至230℃（保持30min）。氣化室溫度260℃，檢測器溫度280℃，柱前壓0.1Mpa。TVOC 標準溶液色譜圖見圖2。

在優化熱解吸條件下，分別取濃度為1mg/mL 的TVOC 標準溶液0.5、1.0 和2.0μL 熱解吸直接進樣，得到優化條件下TVOC 各組分標準曲線工作方程見表4，各組分標準曲線的線性相關系數R2 均大于0.994，能夠滿足實際的檢測需求。

表4 TVOC 標準樣品各組分標準曲線工作方程

結束語

中國環境標志作為環境保護的一種市場化運作方式，通過先進的導向性標準和認證形式，支持國家環境保護工作，補充和完善了國家環境管理手段，促進和推動資源節約型和環境友好型社會的建設。本標準對混凝土在低毒少害、節能環保等方面提出了科學合理的評價方法，實施此標準，對建筑、建材行業的綠色生產，節能減排具有顯著促進作用，符合國家節約能源、資源，保護環境和可持續發展戰略，經濟效益和社會環境效益極其重大。