快速检测水泥净浆中氯离子的试棒及其制备方法和应用

1.本发明属于工程检测领域，具体涉及一种快速检测水泥净浆中氯离子含量的试棒及其制备方法和应用。


背景技术：

2.混凝土造成的经济损失一直是世界各国广泛关注的重大问题。钢筋锈蚀会导致混凝土结构稳定性下降，大量早期的混凝土结构在未达使用年限的情况下出现劣化，导致结构过早的失效，造成巨大的直接或间接损失，而其中氯盐侵蚀是造成钢筋锈蚀的最主要原因之一。混凝土中氯离子含量太高，必然会引起混凝土中钢筋的锈蚀和混凝土耐久性的下降，从而引起混凝土建筑物的破坏，其中在海洋环境下，氯盐侵蚀尤为严重。在此背景下，对水泥净浆中氯离子含量进行检测成为了现代工程不可或缺的一部分。目前对氯离子检测的方法有硝酸银滴定法、磨粉取样电位滴定法、电极法、试纸法等。上述方法都有携带性差、耗时费力、实际使用不方便和需要专业人员等缺点。因此，开发一种能在工程现场快速准确地检测水泥净浆中氯离子含量的技术，从而降低工程风险、稳定混凝土产品质量、提高混凝土耐久性，具有非常重要的意义。


技术实现要素：

3.发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供一种快速检测水泥净浆中氯离子含量的试棒及其制备方法和应用，能够在避免滤液本身重力对试棒吸附性影响的同时利用滤液的重力来加快试棒材料的吸附速率，使得吸附效果更佳，吸附效率更高，从而快捷准确地检测水泥净浆中的氯离子含量，同时又具备体积小、使用方便、稳定性高、成本低等特点，且监测范围大，应用范围广，有良好的发展前景。
4.技术方案：本发明所述的一种快速检测水泥净浆中氯离子的试棒，包括试棒主体，所述试棒主体包括以下组成：吸水硅胶、木质纤维、铬酸银和减水剂；所述吸水硅胶、木质纤维、铬酸银和减水剂的质量比为：1～2：2～4：0.5～1：0.2～0.5；所述减水剂为氢氧化钙。
5.作为本发明的一种优选方式，所述试棒主体一端具有变色硅胶层。
6.作为本发明的一种优选方式，所述变色硅胶层中硅胶的质量占所述试棒主体总质量的3～5％。
7.作为本发明的一种优选方式，所述吸水硅胶、木质纤维、铬酸银和减水剂的质量比为：2：4：1：0.5。
8.作为本发明的一种优选方式，所述试棒主体外周设置有外壳，所述外壳上设置有刻度标尺。
9.作为本发明的一种优选方式，所述试棒为圆柱状，长度为50mm，直径为10mm。
10.作为本发明的一种优选方式，所述外壳为空心圆柱体，内径为10mm，外径为12mm，长62mm。
11.作为本发明的一种优选方式，所述外壳为硬质透明塑料，所述外壳的一端高于所
述试棒10mm。
12.作为本发明的一种优选方式，所述试棒主体通过以下方法制备：
13.步骤(a)：配制铬酸银溶液，向铬酸银溶液中加入吸水性硅胶和减水剂氢氧化钙；
14.步骤(b)：称取木质纤维并浸泡在步骤(a)制得的溶液中；
15.步骤(c)：搅拌步骤(b)得到的溶液，制成木质纤维复合基芯；
16.步骤(d)：将步骤(c)制得的木质纤维复合基芯放入模具中振动，干燥；
17.步骤(e)：称取变色硅胶，并均匀涂在步骤(d)制得的干燥成品的一端表面得到最终成品。
18.作为本发明的一种优选方式，步骤(d)中，所述干燥的温度为50～60℃。
19.作为本发明的一种优选方式，步骤(e)中，所述变色硅胶的加入量为0.5-1g。
20.本发明所述的试棒在检测水泥净浆氯离子含量中的应用。
21.本发明所述的试棒的一种优选制备方法为：
22.步骤(a)：配制质量浓度为5g/l的铬酸银溶液300ml，放入烧杯中，再加入吸水性硅胶和减水剂氢氧化钙；
23.步骤(b)：称取5.9g木质纤维并浸泡在步骤1)制得的溶液中，浸泡时间为1-5min；
24.步骤(c)：用搅拌器以1000-1500r/min的速度对步骤2)所述溶液搅拌10-20min，制成木质纤维复合基芯；
25.步骤(d)：将步骤(c)制得的木质纤维复合基芯放入模具中振动3-5min后，置于鼓风干燥箱中，用50-60℃的温度进行干燥；
26.步骤(e)：称取0.5g的变色硅胶，并均匀涂在步骤4)制得的干燥成品的一端表面得到最终成品。
27.有益效果：(1)本发明的快速检测水泥净浆中氯离子含量的试棒，能够在避免滤液本身重力对试棒吸附性影响的同时利用滤液的重力来加快试棒材料的吸附速率，使得吸附效果更佳，吸附效率更高，从而快捷准确地检测水泥净浆中的氯离子含量；(2)本发明的试棒具备体积小、使用方便、稳定性高、成本低等特点，且监测范围大，应用范围广。
附图说明
28.图1为快速检测水泥净浆中氯离子含量的试棒的结构示意图；
29.图2为快速检测水泥净浆中氯离子含量的试棒的俯视图；
30.图3为实施例2制备的试棒在不同氯离子含量下试棒示数的拟合曲线。
具体实施方式
31.下面结合附图与实施例对本发明做进一步详细说明。
32.实施例1：一种快速检测水泥净浆中氯离子含量的试棒，如图1和图2所示，试棒包括试棒主体2和具有刻度的硬质塑料外壳1。试棒主体2包裹在具有刻度的硬质塑料外壳1内部，硬质塑料外壳1的底端封闭用于固定试棒2，顶端为开口状态。
33.(1)快速检测试棒芯材负载材料配比的选择
34.新拌混凝土氯离子快速检测试棒的芯材主要由吸水硅胶和木质纤维构成，起到吸水和负载的作用，设计实验讨论不同芯材配比对试棒吸水性能的影响。分别设计5组配比，
即吸水硅胶和木质纤维的质量比例为4:4、4:6、4:7、4:8、4:10。5组配比的材料分别实施例合成方法灌入内直径为10mm、长度为50mm的亚克力空心管中，在60℃的烘箱环境中烘干6h后测试快速检测试棒的吸水性能。每组配比制作10个试样，实验数据除去最大值和最小值后取平均值，实验结果见表1。
35.表1不同芯材配比的吸水性能
[0036][0037]
由实验数据可知，随着快速检测试棒芯材中木质纤维含量的增加，吸水时间逐渐增加，吸水倍率逐渐减小。并且氢木质纤维的含量越高，后期吸水时间就更长，由此可知起到骨架作用的木质纤维的含量不应过高，否则会降低快速检测试棒的使用效率与测试精度。但随着快速检测试棒芯材中吸水硅胶含量的增加，芯材脱落率也逐渐增加，这势必会对快速检测试棒的使用性能造成影响。综合考虑上述因素，选取既有较快的吸水速度和较大的吸水倍率，又有相对较低芯材脱落率的d组试样，即芯材配比为2:4作为新拌混凝土氯离子快速检测试棒的最优芯材配比。
[0038]
试棒主体2由以下材料组成：吸水硅胶、木质纤维、变色硅胶、铬酸银、氢氧化钙减水剂等材料构成。
[0039]
试棒可以根据实际需要选择不同的规格，本实施例中，试棒主体2的形状为圆柱形，长度为50mm，直径为10mm。硬质塑料外壳1为空心圆柱体，内径为10mm，外径为12mm，长62mm。硬质塑料外壳1由透明硬质塑料制成，其表面印有刻度线用于读取其内部的试棒主体2的变色长度。硬质塑料外壳1的顶端高于试棒主体10mm，便于滴加水泥净浆滤液的同时保护试棒主体2不会受损。
[0040]
实施例2：一种快速检测水泥净浆中氯离子含量的试棒主体的制备，具体如下步骤：
[0041]
(1)配制质量浓度为5g/l的铬酸银溶液300ml，放入烧杯中，再加入3g吸水性硅胶和0.75g氢氧化钙减水剂。
[0042]
(2)称取6.0g木质纤维并浸泡在步骤(1)制得的溶液中，浸泡时间为1min。
[0043]
(3)用搅拌器以1000r/min的速度对步骤(2)的溶液搅拌10min，制成木质纤维复合基芯。
[0044]
(4)将步骤(3)制得的木质纤维复合基芯放入模具中振动3min后，置于鼓风干燥箱中，用50℃的温度进行干燥。
[0045]
(5)称取0.5g的变色硅胶，并均匀涂在步骤(4)制得的干燥成品的底端表面得到最终成品。
[0046]
(6)将(5)得到的最终成品放入具有刻度的硬质塑料外壳并固定在其内部。
[0047]
实施例3：一种水泥净浆中氯离子含量的检测方法(纯氯离子)，试棒对水泥净浆中氯离子含量检测的步骤：
[0048]
(1)过滤水泥净浆，得到滤液，用吸管吸取从水泥净浆中过滤出的滤液；
[0049]
(2)将试棒竖直放置，开口端朝上，将吸管中的滤液慢慢滴入试棒开口端；
[0050]
(3)滴入滤液时，观察试棒底部的变色硅胶变色情况；
[0051]
(4)当试棒底部的变色硅胶变成红色时，停止滴入滤液；
[0052]
(5)通过试棒外部的刻度线读取出试棒上变成白色部分的长度(试棒本身颜色为白褐色)；
[0053]
(6)将读取的变色长度与样本变色长度数据对比，得出水泥净浆中的氯离子含量；
[0054]
(1)预先制备多个试棒并分别用氯离子质量含量为0.005％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％的水泥净浆孔隙液来测试，根据不同氯离子含量下试棒的变色长度来制作样本数据结果见图3，图3中y＝0.1
×
h^0.66,其中，y为氯离子质量百分浓度(％)，h为试棒的变色长度(cm)，将所得的拟合曲线通过已知氯离子含量的水泥净浆孔隙液测试，选择的测试结果均在保证率为95％的区间内。
[0055]
(2)通过上述获得的数据，进行水泥净浆检测具体如下：
[0056]
根据上述步骤，将待测水泥净浆的滤液滴入试棒，待试棒底部的变色硅胶变色后再读取试棒的变色长度，并与样本的变色长度数据对比(图3)，从而得出水泥净浆中的氯离子含量，结果见表2。
[0057]
表2试棒示数与氯离子含量的对应关系
[0058]
[0059][0060]
本发明的设计重点是能够在避免滤液本身重力对试棒吸附性影响的同时利用滤液的重力来加快试棒材料的吸附速率，使得吸附效果更佳，吸附效率更高，从而快捷准确地检测水泥净浆中的氯离子含量，同时又具备体积小、使用方便、稳定性高、成本低等特点，且可以适用于各种环境下的水泥净浆。水泥净浆中氯离子含量的快速检测为工程质量提供了保障，降低工程风险。本发明测量速度快，监测范围大，应用范围广，有良好的发展前景。
[0061]
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术性质对以上实施例所做的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。