基于高速公路工程的海砂中氯離子檢測試驗

張玉蘭

（唐山交通建設工程監理咨詢有限責任公司，河北 唐山 063000）

淡化海砂中的氯離子含量較高，極易引發鋼筋生銹腐蝕，導致鋼筋混凝土結構安全隱患。在常規氯離子檢測手段中，硝酸銀滴定法應用較為復雜，技術難度較高，無法精確掌握檢測完成的條件。同時，由于在檢測前需要將砂樣進行干燥處理后，再浸泡約2小時，導致檢測所需時間較長。另外，一種能快速開展氯離子檢測的電極電位法，檢測前需要確定氯離子濃度和電位之間的相關函數，且需活化處理電極約1h，相比硝酸銀滴定法最終檢測結果也有近1/5的偏差率。為此，亟需一種能夠迅速檢測現場砂中氯離子含量的便捷方法。目前，試紙法的應用研究仍較少，缺乏理論介紹與適用性的研究分析。

一、試驗過程

選擇若干個攪拌站，從原材場所隨機選擇10份砂樣。經初步分析，所選擇的10份砂樣中，編號為Y1～Y10，相關檢測對象即氯離子的含量均較少。為更好地對照試驗，另外制備氯離子含量較高的5份砂樣，制作方法為將原砂樣浸泡于NaCl溶液中靜置2天時間，編號依次為G1～G5。其中，硝酸銀溶液作為基準試劑，濃度為0.01mol/L；選取符合質量要求的氯離子標準溶液及蒸餾水；NaCl溶液的規格為優純級；鉻酸鉀指示劑的規格選取為分析純，濃度為5%；另準備測氯條試紙若干。

（一）試驗方法

目前，應用試紙法的檢測流程沒有明確的規范，主要按照說明書使用，具體的流程為：將砂樣干燥處理，選300g置于塑料瓶中，摻入蒸餾水300ml后充分搖晃均勻，使砂中氯離子完全溶于液體中。等待半小時后，將準備的測氯試紙放入瓶中，注意需要把試紙插入至液體中，深1cm左右，使試紙尾部的顯色區發生變色，再取出試紙讀數。

在此基礎上，根據所讀的數據對比說明書上的相應值，獲得對應的氯離子含量值。對于每一種類型的砂樣而言，一般取兩次試紙讀數的平均值作為最終值。而對于濕砂，則應先測定樣品的含水量，再摻入質量等同于300g干砂的相應濕砂，同時摻入適當的蒸餾水，再按與干砂一樣的后續工序處理。其中，蒸餾水加入量為300ml去除濕砂含水量后的數據。

采用試紙法測定時，準確率可達百萬分之一，而規范中的硝酸銀方案的檢測精度為十萬分之一。為更好地分析，擬將試紙法的精確度保留至十萬分之一。

采用硝酸銀測定時，擬根據相關規范中的相應流程實施。值得注意的是，在此次試驗中，兩種方式獲得的氯離子含量檢測數據均沒有考慮蒸餾水中的氯離子影響，因此相比之下，對所得的研究結論沒有差異性影響。

（二）試驗方案

在試驗過程中，檢測數據的可靠性應當考慮多種因素。本文擬從準確性和相關性出發，重點分析試紙法的適用性，與此同時，兼顧考慮重復性與溫度穩定性。

準確性方面，選取8瓶事先已知含量的氯離子溶液，依次完成兩種方法的測定工作，對比相應的準確性情況。相關性方面，選取15種砂樣進行氯離子測定工作，根據兩種方法所得的含量數據，分析之間的相關性情況。重復性方面，對于同一砂樣的測試工作，依次由不同人員開展試紙法操作，對比最終的測定值，判斷其重復性。溫度穩定性方面，采取試紙法測定時，選定環境氣溫依次為低溫和高溫4種，根據測定值分析溫度穩定性。

二、結果與分析

提前準備8瓶事先已知含量的氯離子溶液，分別用試紙法和硝酸銀滴定法試驗。

如表1所示，硝酸銀法的偏差基本為十萬分之一或十萬分之二，僅當溶液中的氯離子含量達0.1%時，偏差最大為十萬分之三。相比之下，試紙法的偏差更趨于穩定，僅當溶液中氯離子含量達0.07%時，偏差最大為十萬分之三。原因可能為該溶液中的氯離子濃度已接近所能檢測范圍的閾值所致。

表1 兩種方法的含量測定數據

硝酸銀滴定法在實際檢測過程中，終止標準有一定的彈性，不同試驗人員存在一定的誤差。而采取試紙法時，則不存在依靠人員判斷的情況，客觀影響更小，因此在適用范圍內的準確性更加可靠。

在攪拌站選取10種砂樣（Y1～Y10）測定氯離子，再選取已被NaCl充分浸泡的5種砂樣（氯離子含量相對較高，編號為G1～G5），砂樣經干燥處理后分別以硝酸銀法和試紙法測定。

如表2所示，除試樣編號Y3和Y8因氯離子含量在檢測閾值之外無法獲得數據外，對于其他試樣，包括攪拌站選取的8種及浸泡NaCl溶液的5種，最終氯離子含量的檢測值均較為接近，兩者偏差均小于百萬分之二，驗證了兩種測定方法具備較好的相關性。

表2 不同方法的砂樣檢測數據

（一）試紙法的重復性

對于同一砂樣的測試工作，選取10種砂樣，依次由不同人員開展試紙法操作，對比最終的測定值。

如表3所示，對于攪拌樁選取的10種砂樣而言，由不同操作人員開展試紙法檢測時，所獲得檢測數據基本相同，偏差很小。由此可知，試紙法檢測過程中的穩定性較好，受人工影響的程度低，重復性更好。

表3 不同測試人員的檢測數據

（二）試紙法的溫度穩定性

干燥處理Y4砂樣，再稱取相應質量的干砂和蒸餾水（各300g）至塑料瓶中，共配置4組，將4組試樣溶液依次在不同的環境溫度（3℃、15℃、30℃及40℃）中靜置1天，再相應溫度下將干砂和蒸餾水混合均勻，依次開展試紙法檢測工作。在前3種不同的環境溫度下試樣中氯離子含量穩定在0.02%左右，而當溫度達40℃時，檢測數值提升為0.024%，原因為較高的溫度促進了氯離子的充分溶解。由此可知，試紙法的溫度穩定性較佳。

三、結語

目前，試紙法的應用規范尚未建立，其作為一種有效的氯離子含量檢測手段，有助于高速公路行業中應用淡化海砂時的質量把控。本文通過試驗分析，對試紙法用于檢測氯離子含量時的適用性進行了分析，為其具體應用提供了指導。