氯离子选择性电极测定新拌混凝土氯离子含量.pdf

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1、CMYK质量控制与检测氯离子选择性电极测定新拌混凝土氯离子含量李方贤1李学文2余其俊1（1华南理工大学材料科学与工程学院；2广东省建筑材料研究院）【摘要】基于氯离子选择性电极的检测原理和特点，通过对功能模块和相应软件的设计，开发出了氯离子选择性电极测定新拌混凝土氯离子含量的检测装置；通过配制一系列标准浓度的氯离子溶液，建立了氯离子含量标准曲线；以此作为检测的标准曲线，氯离子含量的实际检测结果与理论值之间的误差在±5%之内，达到了设计目标。【关键词】氯离子；新拌混凝土；选择性电极；标准曲线1前言氯离子选择性电极使用时，由氯离子选择性电极、饱和甘汞电极与待测定溶液组成原电池，测得电动势

2、E随着混凝土使用环境的复杂化和海砂的使用量逐与Cl-活度之间的关系式为[4]：步增多，氯离子检测日趋受到工程界的重视。目前对混RT-E=K-ln()Cl(式1)凝土中氯离子的检测主要采用三种方法：铬酸钾法、电nF位滴定法和氯离子选择性电极法[1,2]。铬酸钾法检测精-式（1）中：E为该原电池的电动势值，K为当[Cl]度不高，与电位滴定法一样，操作步骤繁琐，只适合实验为1时的电池电动势值，RT/nF为Nernst方程的斜率室使用，虽然在《混凝土结构设计规范》（GB---常数，[Cl]为试样溶液的Cl活度，E与ln[Cl]成线50010-2002）附录C中采用电位滴定法检测混凝土中氯形

3、关系。由于K和RT/nT值是常数，可配制一系列标准离子含量[3]，但是其仪器设备不适合现场检测。氯离子-Cl溶液，利用其活度及对应的原电池电动势数据，经线选择性电极法测定混凝土中氯离子含量具有检测装置性回归分析求得。所以，只要测定未知试液所组成的原少、测定迅速、操作简单、测定结果精确、适用范围广等-电池电动势，根据回归分析公式即可求得其Cl的浓优点；而且制定一次标准曲线可以测定大量的混凝土样-度，也可做出E与ln[Cl]标准曲线，根据样品的E查标品，方便对现场的混凝土进行检测。因此，目前市场上大-准曲线求出待测溶液中Cl浓度。本研究采用后一种方部分的氯离子检测方法都是采用氯离子选择

4、性电极法，-法，即E-ln[Cl]标准曲线法。但该方法不能直接检测新拌混凝土。检测新拌混凝土氯2.2氯离子选择性电极检测新拌混凝土氯离子含离子含量需要把新拌混凝土样品制备成被测溶液，而被量的特点测溶液中由样品带入的水分是未知的，如果能够在取样氯离子选择性电极法检测新拌混凝土氯离子含量前测定混凝土的含水量，则在取样质量一定的情况下，时，只需要对新拌混凝土样品进行简单的稀释，对混凝就可以准确知道被测样品中水分的质量，这样就可以测土本身没有任何影响。氯离子选择性电极在使用时只需定新拌混凝土中氯离子含量。所以，新拌混凝土含水量搭配一个饱和甘汞参比电极即可进行检测，对被测的混的测定是氯离子含

5、量测定的前提。本研究实现了新拌混凝土溶液要求低，即使是悬浊液也可进行准确测定；测凝土含水量及氯离子含量在施工现场的快速测定，有利量的灵敏度高，可以测量微量的氯离子，一般的氯离子于加强新拌混凝土质量的实时控制，提高混凝土的耐久选择性电极都可以测到ppb数量级，干扰离子相对较性，减少因混凝土质量和耐久性引起的工程事故，具有少；而且测定的标准曲线具有普适性，适合所有新拌混重要的工程实践价值。凝土氯离子含量的现场检测。2氯离子选择性电极的检测原理和特点3检测装置硬件功能模块的设计与开发2.1氯离子选择性电极的检测原理根据检测装置所要实现的功能，可以把整个硬件系CMYK质量控制与检测统分成四

6、个部分：信号采集、信号转换、单片机（数据处换为电压信号。氯离子选择性电极内阻较大，使用[5]理）、外接设备（需要另外配置）。硬件系统关系如图1所OPA111进行信号放大。示。数据处理模块包括数据采集后的初步处理时使用的STC12C5410AD单片机以及后期数据处理、显示和操作界面时使用的ARM9开发板。STC12C5410系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051内核单片机，具有全新的流水线、精简指令集结构。ARM9开发板采用专业稳定的CPU内核电源芯片和复位芯片来保证系统运[6]行时的稳定性。除了以上三种主要功能模块外，检测装置功能的实现还需要以下几种辅助硬件元件，包括电

7、源稳压芯片、基准比较电源芯片和光耦合器。根据模块功能设计要求，使用Protel99SE软件进行的硬件电路设计和印刷电路板设计，完成数据采集、信号转换和STC单片机的电路板印刷，组装ARM9开发板和STC单片机电路板，并通过相应软件的编写以及对电路和编程程序。STC单片机电路板和完整的检测装置图如图2和图3所示。图1检测装置功能模块框架图信号采集模块主要功能包括红外线的采集信号、氯离子选择性电极的采集信号和试验时温度的采集信号，这些信号都是通过各自特殊的传感器来完成。⑴