混凝土拌合物中氯離子含量測定PPT課件

1、膠州灣大橋膠州灣大橋第1頁/共33頁港珠澳大橋耐久性設(shè)計(jì)港珠澳大橋耐久性設(shè)計(jì)（全長50km）設(shè)計(jì)年限100年）第2頁/共33頁 實(shí)際混凝土結(jié)構(gòu)耐久性破壞案例 美國某橋梁工程鋼筋銹蝕破壞第3頁/共33頁混凝土碳化與鋼筋銹蝕第4頁/共33頁發(fā)生的主要破壞情況鋼筋銹蝕鹽水侵蝕混凝土開裂第5頁/共33頁融雪劑造成的混凝土路面破壞第6頁/共33頁混凝土拌合物中氯離子含量測定混凝土拌合物中氯離子含量測定 本次課程是對混凝土拌合物中氯離子含量的三種測定方法進(jìn)行簡單比較，著重介紹了氯離子選擇電極法的試驗(yàn)方法，并提出了影響檢測準(zhǔn)確性的幾個因素。 第7頁/共33頁第8頁/共33頁背景分析近年來，因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)耐久

2、性導(dǎo)致的問題越來越突出，針對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、最普遍的病害是混凝土中的鋼筋銹蝕破壞。第9頁/共33頁導(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，

3、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10頁/共33頁導(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，對不同結(jié)構(gòu)、不同環(huán)境等級的混凝土限制了最大氯離子含量。第11頁/共33頁相關(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明地分為四類，并規(guī)定了各類環(huán)境條件下的混凝土氯離子最大含量，將

4、氯離子含量的控制提前到配合比設(shè)計(jì)過程中。 第12頁/共33頁相關(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?；炷涟韬衔镏兴苄月入x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定方法或其他準(zhǔn)確度更好的方法進(jìn)行測定。第13頁/共33頁附表：第14頁/共33頁檢測混凝土中氯離子含量的方法 目前檢測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15頁/共33頁指示劑顯色法滴定法指示劑顯色法滴定法 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

5、作為判定依據(jù)，隨著滴定劑加入量的增加，被測溶液變得渾濁，因此顏色突變不是很明顯，滴定終點(diǎn)時顏色難以辨認(rèn)、精確度不高，人為誤差較大，并且有時還會出現(xiàn)滴定終點(diǎn)反復(fù)等不利因素 。第16頁/共33頁電位滴定法電位滴定法 電位滴定法電位滴定法是通過測量滴定過程中電池電動勢的變化來確定滴定終點(diǎn)的滴定方法。電位滴定法靠電極電位的突躍來指示滴定終點(diǎn)，在滴定到達(dá)終點(diǎn)前后，滴液中的待測離子濃度往往連續(xù)變化n個數(shù)量級，引起電位的突躍，被測成分的含量通過消耗AgNo3量來計(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，電極的維護(hù)比較麻煩，操作比較繁瑣。第17頁/共33頁氯離子選擇電極法氯離子選擇電極法 氯離子選擇

6、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)甘汞電極測定出兩個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；然后將混凝土拌合物按設(shè)計(jì)的試驗(yàn)步驟制備成待測溶液，用氯離子選擇性電極測定待測溶液的電壓，與標(biāo)準(zhǔn)曲線對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，能簡捷快速、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確地測定混凝土中氯離子的含量。 第18頁/共33頁JGJ55-2011中的氯離子選擇電極法 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快速測定混凝土拌合物的氯離子含量。與測試硬化后混凝土中氯離

7、子的方法相比，時間大大縮短，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。下面著重介紹一下氯離子選擇電極法。 第19頁/共33頁主要儀器與試劑 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20頁/共33頁試驗(yàn)步驟 （1）用蒸餾水配置三種濃度的NaCl溶液： 0.001mol/L、5.510-3 mol/L、5.510-4 mol/L的NaCl溶液。 （2）將氯離子選擇電極放入0.001mol/L NaCl溶液中活化2 h。 （3）開啟數(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

8、）放入兩種濃度的NaCl溶液中，經(jīng)2min后測量電位值，測得兩個電位值，繪制在E-lgc半對數(shù)坐標(biāo)上，其連接線即為電位-氯離子濃度關(guān)系曲線。 第21頁/共33頁電位-氯離子濃度關(guān)系曲線坐標(biāo)圖第22頁/共33頁試驗(yàn)步驟（5）從混凝土拌合物中取出600g左右砂漿，放入燒杯中，測溫度，將氯離子選擇電極、甘汞電極（通過外鹽橋）放入，測定其電位值。 （6）從E-lgc半對數(shù)坐標(biāo)推算氯離子濃度。 （7）計(jì)算氯離子含量。 第23頁/共33頁計(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%1005 .351000clcCP第24頁/共33頁

9、氯離子選擇電極法測定氯離子方法簡單、快速，但穩(wěn)定性不是很好，測定過程中電位容易漂移，因此整個試驗(yàn)過程應(yīng)控制好試驗(yàn)條件及相關(guān)操作。第25頁/共33頁影響檢測結(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。 4、溫度的影響。 5、其他方面。 第26頁/共33頁1.電極的活化氯離子選擇性電極在使用前應(yīng)在0.001mol/L NaCl溶液中活化2小時方可使用，這樣可縮短電極響應(yīng)時間并改善線性關(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，影響測定；使用后立即用蒸餾水反復(fù)沖洗，以延長電極使用壽命。第27頁/共33頁2.甘汞電極的影響 雙液接甘

10、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；由于測定的是氯離子，為防止電極中的氯離子滲入被測液而影響測定，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，在下次使用時重新加入0.1mol/L KNo3溶液。 第28頁/共33頁3.溶液濃度的影響 NaCl溶液濃度配置應(yīng)準(zhǔn)確，否則會直接影響到電位-氯離子濃度關(guān)系曲線的建立。 第29頁/共33頁4.溫度的影響 溫度的變化會導(dǎo)致電位的變動，按溫度每增加1，電位向負(fù)移動1mv的比率對電位值進(jìn)行溫度校正。建立電位-氯離子濃度關(guān)系曲線時，NaCl溶液的溫度應(yīng)在202，在測試混凝土拌合物氯離子含量時，應(yīng)先測定拌合物的溫度，并進(jìn)行溫度校正。第30頁/共33頁5.其他方面 安裝電極時，兩支電極不要彼此接觸，也不要碰到杯底或杯壁。每次測試前，需要少量被測液將電極與燒杯沖洗三次。在兩個以上不同濃度的氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中由稀到濃測試電極電位并進(jìn)行記錄。 氯離