海砂氯離子檢測技術研究與快速淡化處理探索

張宏宇

(山西省交通建設工程質量檢測中心(有限公司)，山西 太原 030032)

1 試驗樣品和試驗方法

試驗選取了珠海橫石基沙灘海水浸泡的海砂。

試驗方法選用《水運工程混凝土試驗檢測技術規程》(JTS/T 236-2019)海砂中氯離子含量快速測定法，即氯離子選擇電極法，盡可能排除人為因素干擾。

2 試驗設計和試驗結果

2.1 水浴溫度對檢測結果的影響

(1)試驗設計

①稱取烘干到恒重的海砂樣品5份，每份500 g，貼上標簽備用。

②分別量取500 ml的蒸餾水倒入裝有海砂樣品的帶蓋容器中，開始計時。

③分別檢測水浴溫度為20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃下浸泡2 h的海砂氯離子含量，測試前15 min，用玻璃棒攪拌三次，每次間隔5 min。

④每個樣品進行兩次平行試驗，取算術平均值，結果保留0.000 001%。

(2)結果分析

表1為不同溫度浸泡下樣品氯離子檢測結果。

表1 不同溫度浸泡下樣品氯離子檢測結果

為了直觀分析水浴溫度對樣品測試結果的影響，見圖1。

圖1 不同溫度浸泡下樣品氯離子檢測結果

從表1可以算出，樣品的氯離子含量檢測結果從40 ℃的0.019 605%提高到60 ℃的0.022 466%，增長率為14.6%，而從60 ℃提高到80 ℃的增長率僅為1.6%。從圖1中也可以看出：隨著浸泡水浴溫度的升高，氯離子含量有增大趨勢，但是在60 ℃以后，這種增長趨勢變得不太明顯。

2.2 浸泡時間對檢測結果的影響

(1)試驗設計

①稱取烘干到恒重的海砂樣品6份，每份500 g，貼上標簽備用。

②量取提前恒溫至60 ℃的蒸餾水500 ml，分別倒入裝有海砂樣品的帶蓋容器中，然后將容器置于60 ℃的恒溫水浴中，開始計時。

③分別檢測浸泡時間為30 min、45 min、60 min、90 min、120 min、180 min的海砂氯離子含量，測試前15 min，用玻璃棒攪拌三次，每次間隔5 min。

④每個樣品進行兩次平行試驗，取算術平均值，結果保留0.000 001%。

(2)結果分析

表2為不同浸泡時間下樣品氯離子檢測結果。

表2 不同浸泡時間下樣品氯離子檢測結果

為了直觀分析浸泡時間對樣品測試結果的影響，見圖2。

圖2 不同浸泡時間下樣品氯離子檢測結果

從表2可以算出，樣品的氯離子含量檢測結果從浸泡45 min的0.018 664%提高到浸泡60 min的0.021 593%，增長率為15.7%，而從浸泡60 min延長到浸泡90 min的增長率僅為2.8%。從圖2中也可以看出：隨著浸泡時間的延長，氯離子含量有增大趨勢，但是在60 min以后，這種增長趨勢變得不太明顯。

2.3 水砂比對檢測結果的影響

(1)試驗設計

①稱取烘干到恒重的海砂樣品6份，每份500 g，貼上標簽備用。

②分別按照水砂比2∶3、1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1量取相對應的蒸餾水333 ml、500 ml、1 000 ml、1 500 ml、2 000 ml、2 500 ml倒入裝有海砂樣品的帶蓋容器中，開始計時。

③分別測試浸泡時間為2 h的海砂氯離子含量，測試前15 min，用玻璃棒攪拌三次，每次間隔5 min。

④每個樣品進行兩次平行試驗，取算術平均值，結果保留0.000 001%，再將其換算為水砂比為1∶1情況下的氯離子含量。

(2)結果分析

表3為不同水砂比下樣品氯離子檢測結果。

表3 不同水砂比下樣品氯離子檢測結果

為了直觀分析水砂比對樣品測試結果的影響，見圖3。

圖3 不同水砂比下樣品氯離子檢測結果

從表3可以算出，樣品的氯離子含量檢測結果從水砂比為1∶1的0.018 660%提高到水砂比2∶1的0.022 827%，增長率為22.3%，而將水砂比從2∶1提高到3∶1的增長率僅為3.8%。從圖3中也可以看出：隨著水砂比的增大，氯離子含量有增大趨勢，但是在水砂比為2∶1以后，這種增長趨勢變得不太明顯。而且水砂比為2∶1的時候，氯離子檢測值能夠達到水浴溫度60 ℃下浸泡1 h的水平。

2.4 不同淡化處理對檢測結果的影響

(1)試驗設計

①選取三種海砂淡化處理方式，一種是將海砂放在容器中，用手進行淘洗10 min；二種是將海砂放在0.075 mm的篩上，用流動的自來水進行沖洗10 min；三種是將海砂浸泡水中2 h。

②將未處理的海砂和上述三種淡化處理后的海砂烘干到恒重，分別稱取每種樣品1份各500 g，貼上標簽備用。

③分別量取500 ml的蒸餾水倒入裝有海砂樣品的帶蓋容器中，開始計時。

④分別測試浸泡2 h的海砂氯離子含量，測試前15 min，用玻璃棒攪拌三次，每次間隔5 min。

⑤每個樣品進行兩次平行試驗，取算術平均值，結果保留0.000 001%。

(2)結果分析

表4不同淡化處理下樣品氯離子檢測結果。

表4 不同淡化處理下樣品氯離子檢測結果

為了直觀分析不同淡化處理對樣品測試結果的影響，見圖4。

圖4 不同淡化處理下樣品氯離子檢測結果

從圖4中可以看出：采用自來水浸泡、淘洗和沖洗淡化處理可以有效降低海砂的氯離子含量，自來水浸泡可以降低氯離子含量50%以上，用淘洗和水沖淡化處理可降低氯離子含量達80%以上。

3 結 論

(1)升高水浴溫度、延長浸泡時間和提高水砂比均有助于氯離子的析出。在恒溫水浴溫度升高到60 ℃以后，增長趨勢基本平緩；而在恒溫水浴溫度升高到60 ℃的條件下，浸泡時間在1 h后增長趨勢基本消失；水砂比提高到2∶1時，更有利于檢測出氯離子含量的真實結果。在上述各種有利條件組合下，可以得出在水浴溫度為60 ℃、水砂比為2∶1條件下浸泡1 h，能夠使得在檢測時間縮短的情況下得到更加真實準確的氯離子含量檢測結果。

(2)在施工現場淡化技術條件有限的情況下，為了達到更好的淡化處理效果，可以采用機械淘洗或直接沖洗的方法，能夠有效的降低氯離子含量，進一步降低氯離子腐蝕鋼筋的風險。