1、混凝土拌合物中氯離子含量測(cè)定第1頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五膠州灣大橋第2頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五港珠澳大橋耐久性設(shè)計(jì)（全長(zhǎng)50km）設(shè)計(jì)年限100年）第3頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五 實(shí)際混凝土結(jié)構(gòu)耐久性破壞案例 美國(guó)某橋梁工程鋼筋銹蝕破壞第4頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五混凝土碳化與鋼筋銹蝕第5頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五發(fā)生的主要破壞情況鋼筋銹蝕鹽水侵蝕混凝土開(kāi)裂第6頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五融雪劑造成的混凝土路面破壞第7頁(yè)，共3

2、3頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五混凝土拌合物中氯離子含量測(cè)定 本次課程是對(duì)混凝土拌合物中氯離子含量的三種測(cè)定方法進(jìn)行簡(jiǎn)單比較，著重介紹了氯離子選擇電極法的試驗(yàn)方法，并提出了影響檢測(cè)準(zhǔn)確性的幾個(gè)因素。 第8頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五關(guān)鍵詞 混凝土拌合物 氯離子含量 氯離子選擇電極法 第9頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五背景分析近年來(lái)，因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)耐久性導(dǎo)致的問(wèn)題越來(lái)越突出，針對(duì)耐久性的研究也逐漸成為混凝土研究的重點(diǎn)。導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不良的原因有很多，包括凍融破壞、鋼筋銹蝕、堿集料反應(yīng)和硫酸鹽侵蝕等，混凝土結(jié)構(gòu)中最主要、最普遍的

3、病害是混凝土中的鋼筋銹蝕破壞。第10頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五導(dǎo)致鋼筋發(fā)生銹蝕的主要原因 導(dǎo)致鋼筋發(fā)生銹蝕的主要原因是混凝土中氯離子的存在。 由于混凝土采用的主要原材料之一的水泥是堿性的，在堿性環(huán)境下，金屬表面會(huì)形成一層鈍化膜，再加上混凝土的包裹作用，為鋼筋防止銹蝕提供了良好的化學(xué)和物理屏障，但來(lái)自原材料（如水泥、骨料、拌合水、外加劑中含有氯離子）、除冰鹽、環(huán)境等的氯離子能直接或間接地破壞這兩種屏障，原因是氯離子半徑小、活性大，很容易穿透混凝土鈍化膜，造成鋼筋銹蝕，生成的Fe(OH)2分解為水和帶結(jié)晶水的FeO致使體積膨脹。第11頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日

4、，2點(diǎn)7分，星期五導(dǎo)致鋼筋發(fā)生銹蝕的主要原因以致混凝土破壞。因此，為了防止發(fā)生鋼筋銹蝕破壞，除了考慮外部環(huán)境的氯離子侵蝕外，更應(yīng)對(duì)混凝土中氯離子的含量進(jìn)行限制。在現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2010）中，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，對(duì)不同結(jié)構(gòu)、不同環(huán)境等級(jí)的混凝土限制了最大氯離子含量。第12頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五相關(guān)規(guī)范（1）在2011年發(fā)布實(shí)施的普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ55-2011中，按環(huán)境條件影響氯離子引起鋼筋銹蝕的程度簡(jiǎn)明地分為四類(lèi)，并規(guī)定了各類(lèi)環(huán)境條件下的混凝土氯離子最大含量，將氯離子含量的控制提前到配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中。第13頁(yè)，共33頁(yè)

5、，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五相關(guān)規(guī)范（2）混凝土拌合物中水溶性氯離子最大含量應(yīng)符合下表的要求。混凝土拌合物中水溶性氯離子含量應(yīng)按照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)【水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程】JTJ 270-98中混凝土拌合物中氯離子含量的快速測(cè)定方法或其他準(zhǔn)確度更好的方法進(jìn)行測(cè)定。第14頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五附表：第15頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五檢測(cè)混凝土中氯離子含量的方法 目前檢測(cè)混凝土中氯離子含量的方法大致有3種 ：（1）指示劑顯色法滴定法 （2）電位滴定法 （3）氯離子選擇電極法 第16頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星

6、期五指示劑顯色法滴定法 指示劑顯色法滴定法的終點(diǎn)判定是以指示劑的顏色突變作為判定依據(jù)，隨著滴定劑加入量的增加，被測(cè)溶液變得渾濁，因此顏色突變不是很明顯，滴定終點(diǎn)時(shí)顏色難以辨認(rèn)、精確度不高，人為誤差較大，并且有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)滴定終點(diǎn)反復(fù)等不利因素 。第17頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五電位滴定法 電位滴定法是通過(guò)測(cè)量滴定過(guò)程中電池電動(dòng)勢(shì)的變化來(lái)確定滴定終點(diǎn)的滴定方法。電位滴定法靠電極電位的突躍來(lái)指示滴定終點(diǎn)，在滴定到達(dá)終點(diǎn)前后，滴液中的待測(cè)離子濃度往往連續(xù)變化n個(gè)數(shù)量級(jí)，引起電位的突躍，被測(cè)成分的含量通過(guò)消耗AgNo3量來(lái)計(jì)算。缺點(diǎn)是銀電極的本身結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，造成重復(fù)性較差，電

7、極的維護(hù)比較麻煩，操作比較繁瑣。第18頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五氯離子選擇電極法 氯離子選擇電極法：其原理是采用氯離子選擇性電極與標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極測(cè)定出兩個(gè)不同濃度的氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液的電壓，根據(jù)能斯特方程中電壓與氯離子濃度的關(guān)系制定出氯離子濃度-電壓標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)；然后將混凝土拌合物按設(shè)計(jì)的試驗(yàn)步驟制備成待測(cè)溶液，用氯離子選擇性電極測(cè)定待測(cè)溶液的電壓，與標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)對(duì)比后即可獲得混凝土拌合物的氯離子含量。氯離子選擇電極法所得數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，能簡(jiǎn)捷快速、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確地測(cè)定混凝土中氯離子的含量。第19頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五JGJ55-2011中的氯離子選

8、擇電極法 在普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ55-2011中即采用了氯離子選擇電極法來(lái)快速測(cè)定混凝土拌合物的氯離子含量。與測(cè)試硬化后混凝土中氯離子的方法相比，時(shí)間大大縮短，有利于配合比設(shè)計(jì)和控制。下面著重介紹一下氯離子選擇電極法。 第20頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五主要儀器與試劑 主要儀器與試劑: 分辨值為mv的數(shù)字酸度計(jì)（含氯離子選擇電極、217型雙鹽飽和甘汞電極）、電子分析天平，試劑均為化學(xué)純，蒸餾水。 第21頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五試驗(yàn)步驟 （1）用蒸餾水配置三種濃度的NaCl溶液： 0.001mol/L、5.510-3mol/L、5

9、.510-4mol/L的NaCl溶液。（2）將氯離子選擇電極放入0.001mol/LNaCl溶液中活化2 h。 （3）開(kāi)啟數(shù)字酸度計(jì)，預(yù)熱。 （4）將氯離子選擇電極、甘汞電極（雙鹽橋）放入兩種濃度的NaCl溶液中，經(jīng)2min后測(cè)量電位值，測(cè)得兩個(gè)電位值，繪制在E-lgc半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，其連接線(xiàn)即為電位-氯離子濃度關(guān)系曲線(xiàn)。 第22頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五電位-氯離子濃度關(guān)系曲線(xiàn)坐標(biāo)圖第23頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五試驗(yàn)步驟（5）從混凝土拌合物中取出600g左右砂漿，放入燒杯中，測(cè)溫度，將氯離子選擇電極、甘汞電極（通過(guò)外鹽橋）放入，測(cè)定其電

10、位值。（6）從E-lgc半對(duì)數(shù)坐標(biāo)推算氯離子濃度。（7）計(jì)算氯離子含量。 第24頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五計(jì)算方法PC混凝土拌合物中氯離子含量， 以水泥重計(jì)（%）Ccl-相應(yīng)拌合水中氯離子濃度（mol/L） 混凝土的水灰比第25頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五氯離子選擇電極法測(cè)定氯離子方法簡(jiǎn)單、快速，但穩(wěn)定性不是很好，測(cè)定過(guò)程中電位容易漂移，因此整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)控制好試驗(yàn)條件及相關(guān)操作。第26頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性的因素主要有以下幾方面 1、電極的活化。2、甘汞電極的影響。 3、溶液濃度的影響。

11、 4、溫度的影響。 5、其他方面。 第27頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五1.電極的活化氯離子選擇性電極在使用前應(yīng)在0.001mol/LNaCl溶液中活化2小時(shí)方可使用，這樣可縮短電極響應(yīng)時(shí)間并改善線(xiàn)性關(guān)系；電極響應(yīng)膜切勿用手指或尖硬的東西碰劃，以免沾上油污或損壞，影響測(cè)定；使用后立即用蒸餾水反復(fù)沖洗，以延長(zhǎng)電極使用壽命。第28頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五2.甘汞電極的影響 雙液接甘汞電極在使用前應(yīng)拔去加在KCl溶液小孔處的橡皮塞，去除氣泡，以保持足夠的液壓差，并檢查KCl溶液是否足夠；由于測(cè)定的是氯離子，為防止電極中的氯離子滲入被測(cè)液而影響測(cè)定

12、，需要加0.1mol/L KNo3溶液作為外鹽橋。由于氯離子不斷滲入外鹽橋，所以外鹽橋內(nèi)的KNo3溶液不能長(zhǎng)期使用，應(yīng)在每次實(shí)驗(yàn)后將其倒掉洗凈，放干，在下次使用時(shí)重新加入0.1mol/L KNo3溶液。 第29頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五3.溶液濃度的影響 NaCl溶液濃度配置應(yīng)準(zhǔn)確，否則會(huì)直接影響到電位-氯離子濃度關(guān)系曲線(xiàn)的建立。 第30頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五4.溫度的影響 溫度的變化會(huì)導(dǎo)致電位的變動(dòng)，按溫度每增加1，電位向負(fù)移動(dòng)1mv的比率對(duì)電位值進(jìn)行溫度校正。建立電位-氯離子濃度關(guān)系曲線(xiàn)時(shí)，NaCl溶液的溫度應(yīng)在202，在測(cè)試混凝土拌合物氯離子含量時(shí)，應(yīng)先測(cè)定拌合物的溫度，并進(jìn)行溫度校正。第31頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)7分，星期五5.其他方面 安裝電極時(shí)，兩支電極不要彼此接觸，也不要碰到杯底或杯壁。每次測(cè)試前，需要少量被測(cè)液將電極與燒杯沖洗三次。在兩個(gè)以上不同濃度的氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中由稀到濃測(cè)試