一種快速檢測海砂的方法

馬濤，王志學(xué)，臧軍，蔣臨生

（徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

一種快速檢測海砂的方法

馬濤，王志學(xué)，臧軍，蔣臨生

（徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

本文嘗試使用電導(dǎo)率測試法取代氯離子含量測定法判定細(xì)骨料是否為海砂。一系列的試驗(yàn)結(jié)果表明，海砂與潔凈天然砂的電導(dǎo)率存在顯著差異，砂中含泥量和測試溫度均對(duì)電導(dǎo)率測試結(jié)果有所影響，但都不足以影響對(duì)細(xì)骨料是否為海砂的判定，電導(dǎo)率測試法可以作為一種過程控制手段，判斷細(xì)骨料是否為海砂。

海砂；電導(dǎo)率；氯離子

0 前言

隨著國家環(huán)保力度的加強(qiáng)，河道禁采和礦山治理導(dǎo)致建筑市場上細(xì)骨料資源緊缺，砂的價(jià)格不斷上漲，部分地區(qū)還由于砂源緊缺導(dǎo)致工地大面積停工，影響了城市建設(shè)的進(jìn)度。而海砂不會(huì)受到河道禁采的干擾，資源充足，淡化后可作為鋼筋混凝土的細(xì)骨料。但在高額利潤的趨使下，未經(jīng)淡化的海砂流向建筑市場，前些年廣東地區(qū)就出現(xiàn)了大量由于使用海砂導(dǎo)致的工程事故。因此，很多城市都嚴(yán)禁海砂流入建筑市場[1-3]。

在 JGJ 52—2012《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中給出了鋼筋混凝土用砂的氯離子含量不得超過.06%、預(yù)應(yīng)力混凝土用砂的氯離子含量不得超過0.02% 的規(guī)定[4]，并提出了氯離子檢測的試驗(yàn)方法。但在此方法中使用了鉻酸鉀，此物質(zhì)屬于二級(jí)致癌物質(zhì)，吸入或吞食會(huì)導(dǎo)致癌癥。此外，滴定過程中終點(diǎn)判斷需要標(biāo)準(zhǔn)溶液 1mL 左右，靈敏性偏低。化學(xué)滴定法測定氯離子含量對(duì)操作人員的技能要求相對(duì)較高。因此，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的氯離子檢測方法在混凝土企業(yè)中推廣存在一定的難度。本文依據(jù)海砂中電解質(zhì)含量較高的特點(diǎn)，采用電導(dǎo)率測定儀檢測溶液中電荷濃度的方式，判定砂中的氯離子含量是否超標(biāo)。

1 原材料及檢測儀器

（1）海砂：日照、連云港、南通、青島四地的潔凈海砂。

（2）天然河砂1：潔凈河砂，Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.6，含泥量.2%。

（3）天然河砂2：Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.6，含泥量1%～5%。

（4）鉻酸鉀：分析純，中國國藥集團(tuán)有限公司。

（5）電導(dǎo)率測定儀：杭州齊威，型號(hào)：DDS-307A（見圖1）。

圖1 D D S-307 A 電導(dǎo)率測定儀

2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)方法參照 JGJ 52—2012《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中檢測砂中的氯離子含量，同時(shí)采用杭州齊威 DDS-307A 電導(dǎo)率測定儀.檢測按照 JGJ 52—2012 測定氯離子含量前期步驟處理后溶液的電導(dǎo)率，稱取砂 500g，浸泡于 500mL 蒸餾水中，放置 2h，以后每 5min 搖動(dòng)一次，共搖3次，取上部澄清溶液過濾。由于砂中的黏土礦物亦會(huì)在溶液中電離，在此次試驗(yàn)中同時(shí)測定含泥量對(duì)電導(dǎo)率的影響。

眾所周知，純水是一種導(dǎo)電性極低的物質(zhì)，但是若有離子溶解于其中，形成了電解質(zhì)溶液，水的導(dǎo)電性就大為增強(qiáng)。海水中含有的 NaCl、CaCl2、Na2SO4等物質(zhì)都是強(qiáng)電解質(zhì)，因此浸泡過海砂的水導(dǎo)電性就大大增強(qiáng)。而河砂中所攜帶的電解質(zhì)含量較低，因此，從浸泡砂后所得水的導(dǎo)電性能上可以區(qū)分出海砂與河砂。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 海砂與潔凈天然砂的氯離子含量及電導(dǎo)率

參照 JGJ 52—2012 中檢測日照、連云港、南通、青島四地的潔凈海砂和潔凈河砂中的氯離子含量，并檢測溶液的電導(dǎo)率，測試溫度為 20℃。檢測結(jié)果見表1。

表1 海砂與潔凈天然砂的氯離子含量及電導(dǎo)率

試驗(yàn)結(jié)果表明，海砂中的氯離子含量并沒有超出JGJ 52—2012 中對(duì)鋼筋混凝土用砂的要求，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土用砂的要求。由于潔凈河砂中電解質(zhì)含量極低，電導(dǎo)率和海砂有著明顯的差異，采用電導(dǎo)率測定法可以準(zhǔn)確區(qū)分出海砂和潔凈的天然河砂。

3.2 砂中含泥量對(duì)電導(dǎo)率測試結(jié)果的影響

分別選取三種細(xì)度模數(shù)相同（均為2.6），含泥量分別為1.0%、3.0% 和5.0% 的天然砂，這三種天然砂按一定比例混合，得到含泥量分別為1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0% 五種天然砂。測試其電導(dǎo)率，得到結(jié)果見表2。

表2 砂中含泥量對(duì)電導(dǎo)率測試結(jié)果的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，砂中含泥量對(duì)電導(dǎo)率測試結(jié)果有著明顯的影響，這是因?yàn)轲ね帘砻嫖降母迟|(zhì)解理而產(chǎn)生一定數(shù)量的負(fù)電荷，在吸水膨脹后，黏土礦物的陽離子從層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)中逸出，因而溶液中含有一定數(shù)量的電荷，使電導(dǎo)率明顯上升。從試驗(yàn)結(jié)果來看，即使砂中的含泥量達(dá)到5%，其電導(dǎo)率也僅為2.55ms/cm，約為海砂電導(dǎo)率的 25%，兩者存在顯著的差異，因此，盡管砂中含泥量對(duì)電導(dǎo)率有著明顯的影響，但不足以干擾對(duì)是否為海砂的判斷。

3.3 測試溫度對(duì)電導(dǎo)率測試結(jié)果的影響

溶液中電荷運(yùn)動(dòng)的速度受溫度的影響是不爭的事實(shí)，因此，溶液的電導(dǎo)率也必然受溫度的影響，DDS-307A 設(shè)定了溫度補(bǔ)償功能。在此次試驗(yàn)中，選取氯離子含量最高的日照海砂為樣本，測試溫度對(duì)電導(dǎo)率的影響，測試溫度范圍為10～25℃。

表3 測試溫度對(duì)電導(dǎo)率測試結(jié)果的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，溫度補(bǔ)償不能徹底消除測試溫度對(duì)電導(dǎo)率測試結(jié)果的影響，但對(duì)于鑒定是否為海砂而言，精度已可滿足要求，溫度為10～20℃時(shí)，測量誤差在10% 以內(nèi)，溫度為 20～25℃時(shí)，測量誤差在5% 以內(nèi)，因此，在鑒定是否為海砂時(shí)，可以將測試的溫度范圍放寬至10～25℃，大大降低了測試對(duì)環(huán)境的要求。

4 結(jié)論

（1）由于潔凈河砂中電解質(zhì)含量極低，電導(dǎo)率和海砂有著明顯的差異，采用電導(dǎo)率測定法可以準(zhǔn)確區(qū)分出海砂和潔凈的天然河砂。

（2）砂中的含泥量達(dá)到5%，電導(dǎo)率2.55ms/cm，約為海砂電導(dǎo)率的 25%，砂中含泥量對(duì)電導(dǎo)率測試結(jié)果有著明顯的影響，但不足以干擾對(duì)是否為海砂的判斷。

（3）溫度為10～20℃時(shí)，電導(dǎo)率測量誤差在10%以內(nèi)，溫度為 20～25℃時(shí)，測量誤差在5% 以內(nèi)，將測試的溫度范圍放寬至10～25℃ 不影響是否為海砂的判斷。

[1］邢麗，薛瑞豐，曹喜．海砂海水混凝土性能研究[J]．混凝土，2015(11): 137-141．

[2］趙文成，潭進(jìn)財(cái)，楊景鼎．海砂用于混凝土構(gòu)造物耐久性研究及使用管理[J]．東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006(11): 160-166．

[3］謝春磊，張媛，胡曉翔．利用海砂配制混凝土的試驗(yàn)研究[J]．建材世界，2015,36(5): 20-23．

[4］JGJ 52—2012．普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S]．

馬濤（1982—），男，工程師，從事商品混凝土的生產(chǎn)和研究工作。

［通訊地址］徐州市銅山經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)第三工業(yè)園盛寶路西首 徐州中聯(lián)混凝土有限公司（221100）