混凝土用水中碱含量检测(火焰光度法)的取样量探讨

混凝土用水中碱含量检测（火焰光度法）的取样量探讨
摘要：混凝土用水的碱含量检测采用的是火焰光度法。

结合混凝土用水的实际
情况，发现火焰光度法测定其碱含量时，在取样量上不够完善。

通过一系列试验，对混凝土用水中碱含量检测的取样量进行了探讨，得到以下结论：①对混凝土用水碱含量检测，0.2 g的取样量太小，无法保证检测的准确性；②当取样量相同时，混凝土用水中的碱含量越大，其检测结果的相对偏差越小；③对不同的混凝土用水进行碱含量时，其相对偏差会随着取样量的增大而逐渐减小，最终趋于稳定；④对地表水进行碱含量检测时，建议取样量在8.0 mL以上，对设备洗刷水
进行碱含量检测时，建议取样量在4.0 mL以上。

关键词：混凝土用水；碱含量；取样量
1 引言
混凝土中碱含量（碱物质的含量，用Na2O合计当量表达，即碱量=Na2O+0.658K2O）是
一种有害的化学成分，碱含量高有可能产生碱-骨料反应。

混凝土碱-骨料反应是混凝土中的
碱在水化过程中析出NaOH和KOH，与骨料中的活性SiO2相互作用，形成碱的硅酸盐凝胶体。

这种凝胶体会使混凝土发生体积膨胀，并呈现出蛛网状龟裂，导致工程结构破坏。

混凝土用水是混凝土碱含量主要来源之一，为保证工程质量，准确地测定混凝土用水中
的碱含量非常重要。

《混凝土用水标准》（JGJ 63-2006）中规定混凝土拌合用水的碱含量不
大于1500 mg/L，检验应符合现行国家标准《水泥化学分析方法》GB/T 176 中关于氧化钾、
氧化钠测定的火焰光度计法的要求。

由于GB/T 176中火焰光度法是针对水泥中碱含量的分析
方法，故对混凝土用水中碱含量检测来说有些地方值得探讨，本文主要针对混凝土用水的碱
含量检测所需的取样量进行分析讨论，以确定合适的取样量。

2 测定原理
火焰光度法是利用火焰光度计测得样品溶液的氧化钾、氧化钠的光度值，然后在工作曲
线上查出氧化钾、氧化钠的浓度值，最后通过计算得到样品的碱含量。

火焰光度计是以火焰
为光源进行发射光谱分析的仪器。

它基于原子发射的原理，将预先处理好的试样溶液雾化，
送入火焰燃烧，使被测元素原子化并激发成高能态，被激原子不稳定，释放能量又返回基态，释放的能量产生光辐射。

由于不同元素原子辐射出不同波长的光谱，选用适当的滤光片或单
色器将被测元素的辐射线和其它元素分开，并投射到光电倍增管或光电池上使之产生电流，
由检流计显示出光电流的大小，从而求得氧化钾、氧化钠的含量。

3 试剂与仪器
本试验用到的试剂有氯化钾和氯化钠，均为光谱纯；仪器主要有BS210S型，分度值
0.0001 g的电子太平和FP640型火焰光度计。

4 试验
4.1 标准工作溶液的配制
称取1.5829 g已于105 ℃～110 ℃烘过2h的氯化钾及1.8859 g已于105 ℃～110 ℃烘过
2h的氯化钠，精确至0.0001 g，置于烧杯中，加水溶解后，移入1000 mL容量瓶中，用水稀
释至标线，摇匀。

贮存于塑料瓶中。

此标准溶液每毫升含1 mg氧化钾及1 mg氧化钠。

吸取每毫升含1 mg氧化钾及1 mg氧化钠的标准溶液0 mL；2.50 mL；5.00 mL；10.00 mL；
15.00 mL；20.00 mL分别放入500 mL的容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。

浓度值分别为0 mg/L；5.0 mg/L；10.0 mg/L；20.0 mg/L；30.0 mg/L；40.0 mg/L。

贮存于塑料瓶中。

4.2 模拟样品的配制
1#样：称取0.0413 g的氯化钾和0.1031 g的氯化钠，少量水溶解后稀释至500 mL；
2#样：称取0.0737 g的氯化钾和0.1431 g的氯化钠，少量水溶解后稀释至500 mL；
3#样：称取0.1393 g的氯化钾和0.2815 g的氯化钠，少量水溶解后稀释至500 mL；
4#样：称取0.3329 g的氯化钾和0.6579 g的氯化钠，少量水溶解后稀释至500 mL。

JGJ 63对混凝土用水碱含量的限量要求的单位是mg/L，而GB 175对水泥的碱含量要求单
位是%，笔者认为混凝土用水的碱含量检测可改称取质量为移取体积，这样更易于操作。

将1#样移取0.2 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL、6.0 mL、7.0 mL、8.0 mL、9.0 mL、10.0 mL、11.0 mL、12.0 mL、13.0 mL、14.0 mL、15.0 mL分别放入100 mL的容量瓶中，加水稀释至刻度；同法将2#样、3#样和4#样各自分别移取0.2 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL、6.0 mL、7.0 mL、8.0 mL、9.0 mL、10.0 mL放入100
mL容量瓶中，加水稀释至刻度。

4.3 光度值的测定
按照火焰光度计的操作规程正确操作仪器，依靠燃气流量将火焰调节到合适大小，放入
蒸馏水后，调节K和Na的低标旋钮，使其光度值显示为0，待仪器稳定后，准备测定各溶液
K和Na的光度值。

4.3.1 标准工作溶液光度值的测定
将标准工作溶液按照浓度从低到高的顺序依次测定其K和Na的光度值，其数据见表1、
表2、表3和表4。

为保证样品碱含量检测的准确性，需同时保证氧化钾和氧化钠的相对偏差都在一定的范
围内。

那么1#样至少取8.0 mL、2#样至少取4.0 mL、3#样至少取2.0 mL、4#样至少取1.0 mL
时方能保证其碱含量检测的准确性。

实际工程中，混凝土用水多为饮用水、地表水和设备洗刷水。

饮用水不需检测可直接使用；地表水的碱含量多在100 mg/L左右，建议取样量在8.0 mL以上；设备洗刷水的碱含量
多在200 mg/L左右，建议取样量在4.0 mL以上。

7 结论
混凝土用水碱含量的检测中，取样量的大小对于试验结果的准确性有较大影响，经过试
验得到以下结论：
对混凝土用水碱含量检测，0.2 g的取样量太小，无法保证检测的准确性。

当取样量较小时，在取样量相同的情况下，样品中的碱含量越小，其检测结果的相对偏
差越大，样品中的碱含量越大，其检测结果的相对偏差越小。

对不同的混凝土用水进行碱含量时，其相对偏差会随着取样量的增大而逐渐减小，最终
趋于稳定。

实际工程中，混凝土用水多为饮用水、地表水和设备洗刷水。

饮用水不需检测可直接使用，对地表水进行碱含量检测时，建议取样量在8.0 mL以上，对设备洗刷水进行碱含量检测时，建议取样量在4.0 mL以上。

本次实验仅对4种样品进行了研究探讨，实测样本量偏小，有待进一步研究。

参考文献：
[1]夏金珍.水泥中有害成分氧化镁、三氧化硫及碱含量的检测控制要点[J].工程质量，2009，
27（4）：25-26.
[2]中华人民共和国行业标准，混凝土用水标准（JGJ 63-2006）[S].
[3]中华人民共和国国家标准，水泥化学分析方法（GB/T 176-2008）[S].
作者简介：
朱长喜，男，1976年11月06日出生，中级工程师，主要从事建设工程质量检测。