不同测试方法对海砂氯离子测试结果的影响

王伟，杨善顺，徐仁崇，陈裕佳

（厦门天润锦龙建材有限公司，福建 厦门 361027）

不同测试方法对海砂氯离子测试结果的影响

王伟，杨善顺，徐仁崇，陈裕佳

（厦门天润锦龙建材有限公司，福建 厦门 361027）

海砂中氯离子含量是影响海砂在建筑工程中使用的主要因素。为测试现行的海砂测试方法的准确性，本文采用不同的试验方法进行海砂氯离子的测试。研究了常温浸泡时间、水浴浸泡时间和浸泡温度对海砂氯离子测试结果的影响，结果表明：延长浸泡时间和升高水浴的温度对氯离子的析出都有促进作用。

海砂；氯离子；氯离子检测

0 引言

如今，随着我国经济的迅速发展，人们对建筑材料的需求量越来越大[1-2]。作为重要建筑材料混凝土的原材料之一——砂而言，每年的建筑需求量达 30 亿 t。近些年，河砂的短缺问题越来越严重，作为替代的海砂越来越受到业界人士的关注[3-4]。海砂充足的存储量能缓解河砂短缺所带来的建筑原材料不足的问题，但海砂中以氯离子为主的杂质会锈蚀钢筋，毁坏混凝土结构[5-6]。如果不对海砂进行净化处理，会引发如“海砂屋”等严重的工程事故[7-8]。所以，海砂的净化是应用海砂的关键环节，而净化海砂中氯离子含量则是重中之重。行标 JG/T 494—2016《建筑及市政工程用净化海砂》规定：对混凝土及其制品海砂氯离子含量应小于0.003%，砂浆及其制品海砂氯离子含量应小于 0.005%[9]。不仅仅对海砂氯离子的限量提出了严格的要求，同时也要求更准确的测试方法。当试验条件改变时，测试结果变化较大。

1 试验样品和试验方法

试验选取了厦门地区三种海砂样品，包括原始海砂、二级净化海砂和五级净化海砂，分别依次编号样品 A、样品 B和样品 C。

试验选用氯离子选择电极法（环境温度 20℃），方便快捷，测试结果的平均相对误差小于 10%，可以满足本试验的要求。

2 试验设计和试验结果

2.1 室温浸泡时间对测试结果的影响

2.1.1 试验设计[10]

（1）分别将三种海砂样品放入烘箱 (105±5)℃ 烘干到恒重，冷却到室温后，用烧杯称取质量 m＝(500±0.5)g 样品，贴上标签，备用。

（2）称取蒸馏水体积 V＝(500±0.5)mL，分别倒入装有砂子的烧杯中，轻轻摇动，开始计时。

（3）分别测试浸泡 1h、2h、4h、8h、12h、24h、48h 的海砂氯离子含量，测试前 15min，用玻璃棒搅拌三次，每次间隔 5min。

（4）每个样品测试两次，取两次测试平均值，结果保留0.00001%。

氯离子含量的计算：氯离子选择电极法直接测出的是电位值，根据标准曲线，可以计算得到溶液中氯离子浓度 C（mol/L），氯离子含量计算采用以下公式：

2.1.2 结果分析

表 1 不同室温浸泡时间下样品氯离子测试结果。为了更直观的分析室温浸泡时间对样品测试结果的影响，分别作图1～4。

从图 1 中可以看出：（1）随着浸泡时间延长，氯离子含量有增加趋势；（2）浸泡时间对样品 A 氯离子含量影响较大，对样品 B 和样品 C 影响较小。

表 1 不同室温浸泡时间下样品氯离子测试结果

从图 2～4 可以看出，随着浸泡时间的延长，三种海砂样品氯离子含量明显增加，且浸泡时间达到 8h 后，氯离子含量增加趋势减缓或者不变。从图 3、图 4 与图 1 的对比可以看出，样品 B 和样品 C 氯离子测试结果的变化呈现了不一样的趋势，主要是由于坐标轴的精度引起的。

图 1 室温浸泡时间对样品测试结果的影响

图 2 室温浸泡时间对样品 A 测试结果的影响

图 3 室温浸泡时间对样品 B 测试结果的影响

图 4 室温浸泡时间对样品 C 测试结果的影响

表 2 三种样品从室温浸泡 1～8h测试结果的增长值和增长率

由表 2 可以看出，样品 A 的氯离子含量测试结果从 1h的 0.07267% 增长到 8h 的 0.09744%，增长了 0.02477%，增长率 34%；样品 B 的氯离子含量测试结果从 1h 的 0.04214%增长到 8h 的 0.05197%，增长了 0.00983%，增长率 23%；样品 C 的氯离子含量测试结果从 1h 的 0.00551% 增长到 8h 的0.00695%，增长了 0.00144%，增长率 26%。由此可得样品氯离子含量越高，8h 以内延长浸泡时间对氯离子含量测试结果影响越大，对增长率影响较小。

2.2 水浴时间对测试结果的影响

2.2.1 试验设计

（1）分别将三种海砂样品放入烘箱 (105±5)℃ 烘干到恒重，冷却到室温后，用烧杯称取质量 m＝(500±0.5)g 样品，贴上标签，备用。

（2）称取蒸馏水体积 V＝(500±0.5)mL，分别倒入装有砂子的烧杯中，轻轻摇动，称取烧杯+砂子+蒸馏水的总质量，记作 m1。

（3）恒温水浴锅升温到 (80±0.1)℃ 后，样品放入恒温水浴锅，用玻璃片盖住杯口，进行恒温水浴，分别测试浸泡0.5h、1h、1.5h、2h 的海砂氯离子含量，水浴结束前 15min，用玻璃棒搅拌三次，每次间隔 5min。

（4）样品冷却到室温后，测试氯离子含量，称取烧杯+砂子+蒸馏水的总质量，记作 m2。

（5）每个样品测试两次，取两次测试平均值，结果保留0.00001%。水浴过程中，浸泡样品的蒸馏水会蒸发损失，因此需要对原计算公式进行修正，结果如下：

2.2.2 结果分析

80℃ 恒温水浴时，延长恒温水浴时间得到的测试结果如表 3 和图 5 所示。

表 3 延长恒温水浴时间得到的测试结果

图 5 水浴时间对样品氯离子测试结果的影响

从图 5 可以看出随着恒温水浴时间的延长，样品氯离子含量测试结果呈现增长趋势，水浴时间延长到 1h 以后，增长趋势减缓。样品 A 恒温水浴 0.5h 的测试结果是 0.10821%，1h的测试结果是 0.12804%，增长了 0.01983%，增长率 18%；样品 B 恒温水浴 0.5h 的测试结果是 0.05129%，1h 的测试结果是 0.07454%，增长了 0.02325%，增长率 45%；样品 C恒温水浴 0.5h 的测试结果是 0.00920%，1h 的测试结果是0.01715%，增长了 0.00795%，增长率 86%；三种样品呈现出相同的变化趋势，但是氯离子含量越低的样品增长率越大。

2.3 水浴温度对测试结果的影响

2.3.1 试验设计

本试验步骤仅对文中 2.2.1 条中第（3）款进行修改，如下：恒温水浴锅分别升温到 (25±0.1)℃、(40±0.1)℃、(60±0.1)℃、(80±0.1)℃、(90±0.1)℃ 后，样品放入恒温水浴锅，用玻璃片盖住杯口，进行恒温水浴 1h，水浴结束前15min，用玻璃棒搅拌三次，每次间隔 5min。其他步骤与文中2.2.1 条一致，包括氯离子含量计算公式。

2.3.2 结果分析

测试结果见表 4 和图 6～9。

从图 6 可以看出随着水浴温度的升高，三种样品中析出的氯离子都呈现增长趋势，但是三种样品氯离子含量增长趋势对比不明显。为了更直观的体现三种样品氯离子含量测试结果随温度的变化情况，分别绘制了三种样品氯离子含量变化情况的分解图，如图 7～9。从三张分解图中可以看出，水浴温度对样品氯离子含量的析出影响很大，当温度高于 80℃时，样品中氯离子含量析出值趋于稳定。对比三种样品在25℃ 和 80℃ 恒温水浴时的测试结果。

由前文可知，三种海砂样品从 A 到 C，氯离子含量依次降低。随着氯离子含量的降低，样品中析出氯离子的增长值逐渐降低，增长率逐渐升高。温度从 25℃ 升高到 80℃ 样品A 氯离子含量的增长值达到 0.03053%，而样品 C 氯离子含量的增长值只有 0.00773%；温度从 25℃ 升高到 80℃ 样品 A 氯离子含量的增长增长率为 31%，而样品 C 氯离子含量的增长率达到 82%。由此可见水浴温度对海砂氯离子含量的测试结果影响很大，对本身氯离子含量较低的海砂样品尤甚。

表 4 不同恒温水浴温度下的测试结果

图 6 水浴温度对氯离子含量测试结果的影响

图 7 水浴温度对样品 A 氯离子测试结果的影响

图 8 水浴温度对样品 B 氯离子测试结果的影响

图 9 水浴温度对样品 C 氯离子测试结果的影响

2.4 室温浸泡和恒温水浴的对比分析

选取室温浸泡 2h 和 80℃ 恒温水浴 2h 的测试结果进行对比分析，结果如表 5。

表 5 室温与 80℃ 恒温水浴 2h 的测试结果对比

从表 5 可以看出经过恒温水浴之后，三种样品的氯离子析出量都有不同程度的增长，样品本身氯离子含量越低，增长值越小，而增长率却逆向变大。样品 A 从 0.07902%增加到 0.13114%，增长值 0.05212%，增长率 66%；样品B 从 0.04583% 增加到 0.07690%，增长值 0.03107%，增长率 68%；样品 C 从 0.00588% 增加到 0.01791%，增长值0.01203%，增长率 205%。

综上所述：延长浸泡时间和升高浸泡温度都能促进海砂中氯离子的析出。分析认为，海砂来源于河砂或者山砂，经过长期的自然运动随流水进入海洋，在长期的浸泡过程中，氯离子会粘附在砂子表面，或者渗入砂子内部微孔隙，处于一种稳定状态，常温浸泡不能使其完全析出，但恒温水浴能在一定程度上破坏了这种稳定结构，促进了氯离子的析出。

3 结论

（1）延长浸泡时间和升高水浴温度对氯离子的析出都有促进作用。室温浸泡时间延长到 8h 后，这种促进作用减弱；恒温水浴 1h 增长趋势基本平缓；恒温水浴温度升高到 80℃以后，增长趋势基本消失；

（2）恒温水浴的样品与常温浸泡的样品相比，前者氯离子的析出量增长率范围达到 60%～200%；样品本身的氯离子含量越低时，增长率越大，即氯离子含量越低时测试的精确度越小。

[1] 宁博，欧阳东，温喜廉．利用海砂制备高性能混凝土试验研究[J]．混凝土，2012(1)∶ 88-90．

[2] 漆贵海，王玉麟，李硕，等．海砂混凝土国内研究综述[J].混凝土，2013(5)∶ 57-61．

[3] 吴帅，孙飞龙，蒋荃．试验条件对海砂氯离子检出值的影响分析[J]．混凝土，2016(2)∶ 87-89．

[4] 卞立波，宋少民，李飞．海砂混凝土耐久性能研究[J]．混凝土与水泥制品，2012(2)∶ 11-14．

[5] 吴佳健，林国雄，张荣，等．对混凝土海砂使用中品质控制的几点思考[J]．混凝土世界，2013(6)∶96-98．

[6] 张伟，叶法平．沿海城市海砂混凝土问题及对策[J]．技术与市场，2013(7)∶ 104-104．

[7] 龚小锋．“海砂门”[J]．房地产世界，2013(4)∶ 35-37．

[8] 卢俞升．海砂净化质量及对预拌混凝土性能影响的研究[D]．华侨大学，2013．

[9] JGT 494—2016．建筑及市政工程用净化海砂[S]．

[10] JGJ 52—2006．普通混凝土用砂石质量及检验方法标准[S]．

［通讯地址］福建省厦门市海沧区东孚镇凤山村凤美四路 39号 厦门天润锦龙建材有限公司（361027）

Inf l uence of different test methods on content of the chloride iron in seasand

Wang Wei, Yang Shanshun, Xu Renchong, Chen Yujia
(Xiamen Tianrun Jinlong Building Materials Co., Ltd., Fujian Xiamen 361027)

The content of chlorine ion in seasand is one of the main factors inf l uencing the seasand used in construction engineering. This paper researched the chloride ion tests of seasand with different test methods to test the accuracy of the current test methods. Studied the cold soak time, water bath immersion time and immersion temperature effects on seasand chlorine ion test result. The results show that, there is a promoting effect for longer soaking time and increase the temperature of water bath for chloride ion precipitation.

seasand; chloride iron; chloride iron test

王伟（1988—），男，工程师，福建厦门，主要从事新型混凝土及建筑材料研究工作。