水利工程砂石料的硫化物及硫酸盐检测

第09卷 第12期 中 国 水 运 Vol.9 No.12 2009年 12月 China Water Transport December 2009

水利工程砂石料的硫化物及硫酸盐检测

肖 萍

（广东省东莞市水利工程质量检测站，广东 东莞 523016）

摘 要：水工混凝土的质量控制是水工建筑物工程质量的重要保证，以至关系到整个水工建筑物的安全运行。混凝土的质量受诸多因素的影响。本文探讨的是用于拌和混凝土的原材料砂石料含硫化物及硫酸盐对混凝土强度的影响，以及砂石料含硫化物及硫酸盐的检测方法。 关键词：水利工程；砂石料；硫化物及硫酸盐；检测

中图分类号：TV42 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2009）12-0118-02

一、开展砂石料硫化物及硫酸盐检测的原因

硫是一种重要的非金属元素，在自然界广泛存在。在自然界，游离态的天然硫，存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。以化合态存在的硫分布很广，主要是硫化物和硫酸盐。

现代工业生产是造成砂石料硫化物及硫酸盐污染的原因。工业生产排放的二氧化硫和机动车尾气污染，是形成酸NO3- 和Cl- 为雨的主要原因。酸雨的主要化学组成以SO42-、主要阴离子，Ca2+、NH4+为主要阳离子，其中SO42-是造成土壤、河流、岩石酸化的主要成分。

水工建筑物多以混凝土结构组成，而这些混凝土结构多处在气候恶劣的环境中，受泥沙、水流、物理、化学、气候等影响。而硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的主要因素之一。

砂石料含硫化物及硫酸盐对混凝土的影响，主要是它会同混凝土中的水化铝酸钙反应生成结晶，体积膨胀，使混凝土破坏。同时，砂石料含硫化物及硫酸盐还会影响水泥体积的安定性，使水泥发生不均匀体积变化，会导致水泥膨胀、开裂、翘曲等。

12H2O+3Na2SO4 上述反应的方程式为：3CaO·Al2O3·+3Ca（OH） 2+19 H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O +6NaOH

在水利工程建设实践中，东莞地区施工用砂料的主要来源为东江的天然砂（Ⅱ类），东莞地区施工用石料的来源主要有博罗、虎门、增城、大岭山等，岩石品种主要为花岗岩（Ⅱ类）。综上所述，有必要对施工用砂石料硫化物及硫酸盐含量进行检测。

二、水利工程砂石料硫化物及硫酸盐含量检测原理和操作注意事项

1．检测依据：砂石料硫化物及硫酸盐含量试验方法依据《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）。

2．检测目的：测定砂石料中水溶性硫化物及硫酸盐的含，用于评定砂石料品质。 量（以SO3质量计）

3．操作注意事项：

（1）试剂的配置。本试验使用的试剂有：氯化钡溶液、

收稿日期：2009-11-05

作者简介：肖 萍，广东省东莞市水利工程质量检测站工程师。

盐酸溶液、硝酸银溶液。

试剂的准确配置是进行试验操作的基础，直接影响数据的精确度。使用万分之一分析天平称量固体粉末时，天平应先预热1小时以上，称量的玻璃皿应保持清洁干燥。量取液体溶液时使用与量取体积相对应的移液管。

（2）试样的制备。砂石试样的取样要注意代表性。砂制样时，取风干砂用四分法缩分至约10g。石制样时，取风干碎石1,000g用四分法缩分至约200g。试样研磨后烘干备用。

（3）试验的操作。

a.称取砂或石粉状试样1g（精确至0.001g），放入300ml的烧杯中，加入30~40ml蒸馏水及10ml的盐酸溶液（1：1），加热至微沸，并保持微沸5min，使试样充分分解后取下，以中速滤纸过滤，用温水洗涤10~12次。

b.调整滤液体积至200ml，煮沸，在搅拌下滴加10ml10%氯化钡溶液，并将溶液煮沸数分钟，然后移至温热处静置至少4h（此时溶液体积应保持在200ml），用慢速滤纸过滤，以温水洗到无氯离子反应（用硝酸银溶液检验）。

c.将沉淀及滤纸一并移入已灼烧恒量的瓷坩埚G1中，灰化后在800℃的高温炉内灼烧30min。取出坩埚，置于干燥器中冷至室温，称量，如此反复灼烧，直至恒量G。

d.水溶性硫酸盐、硫化物含量（以SO3计）按以下公式计算：

QS =0.343×（G-G1）×100/G0

式中 QS—硫酸盐含量（以SO3计），%； G0—试样质量，g； G —沉淀物及坩埚总质量，g； G1—坩埚质量，g；

0．343—硫酸钡（BaSO4）换算SO3的系数。 以两次测算的平均值作为试验结果，若两次测值相差大于0.15%时，应重做试验。

三、砂石料的硫化物及硫酸盐含量检测方法的可行性分

第12期 肖 萍：水利工程砂石料的硫化物及硫酸盐检测 119 析

确定检测实施方案必须从综合因素考虑，首要应考虑的是其方法的测量准确性。准确是实施方案的前提，只有测量准确的情况下才能满足技术要求。其次，要考虑操作的复杂性。在保证测量准确度的前提下应尽量选择操作简单，分析速度快的方法，这样即节省人力又节省时间，能够方便快捷的提供可靠的数据。最后在满足以上要求的情况下还要考虑到其经济性，综合以上因素，应选择数据可靠、操作简单、价格经济的方法。

砂石料的硫化物及硫酸盐含量检测方法参照标准有：国家标准GB/T14684-2001（建筑用砂）、国家标准GB/T14685-2001（建筑用卵石、碎石）、水利行业标准（SL352-2006）。

目前我市水利工程中砂石料硫化物及硫酸盐含量检测具体操作按水利行业标准（SL352-2006）进行。该标准对试验结果的准确性提出了更高的要求。通过查询大量的相关资料，经过对同一样品的多次检测来检验该方法的重复性和准确性，对该项目的可行性进行了论证与实验。通过这种操作简单的、经济型的方法来达到技术要求。

四、砂石料的硫化物及硫酸盐含量检测的模拟实例 本人在水泥胶砂强度物理性能检验中，加入硫酸，来模拟工程用砂石料含硫化物及硫酸盐对混凝土强度的影响。

试验选用的样品为水利工程施工中具有代表性的水泥品种：样品1为东莞金鲤水泥有限公司的金鲤牌P.O 42.5R水泥；样品2为东莞华润水泥有限公司的华润牌P.C 32.5水泥。

试验方法如下：在胶砂的制备时，胶砂的质量配合比应为一份水泥（450g ）、三份标准砂和半份水（225ml）。在模拟试验中，胶砂的配合比用水改为每半份水（225ml）中添加0.5ml 98%浓硫酸、1.0ml 98%浓硫酸、2.0ml 98%浓硫酸，其他步骤按国家标准GB/T17671-1999操作后进行养护，按龄期7天、28天、90天进行抗折强度、抗压强度测定。同时作空白试验进行对照。

试验结果见附表一至附表四。 附表一：

强度

项目 抗折 （MPa）

强度

抗压 （MPa）

28d 3d 28d 3d 3d 28d 3d

单个强度值 5.8 8.5 27.5 28.4 48.1 48.3 5.7 8.8 28.0 27.1

28d

47.0 47.4

5.9 8.6

6.0 8.5

平均值 5.9 8.5

东莞金鲤水泥有限公司

27.8

金鲤牌P.O 42.5R （空白试验）

48.0 5.8 8.5 27.5

东莞金鲤水泥有限公司金鲤牌P.O 42.5R （每半份水（225ml）中添加0.5ml 98%浓硫酸）

47.1

水泥品种及编号

抗压 （MPa）

3d

强度强度

抗折 （MPa）

强度强度强度

抗压 （MPa）

附表二：

项目 抗折 （MPa）

3d28d3d

5.78.326.426.646.046.15.18.025.226.243.343.6

单个强度值

5.58.425.826.244.446.85.48.226.125.843.844.8

5.6 8.2 25.9 26.0 46.2 46.2 5.5 7.1 24.8 25.6 44.6 44.6

平均值 5.6 8.3 26.2

东莞金鲤水泥有限公司金鲤牌P.O 42.5R （每半份水（225ml）中添加1.0ml 98%浓硫酸）

46.0 5.3 8.1 25.6

东莞金鲤水泥有限公司金鲤牌P.O 42.5R （每半份水（225ml）中添加2.0ml 98%浓硫酸）

水泥品种及编号

28d3d28d3d

抗折 （MPa）

抗压 （MPa）

28d44.1

附表三：

项目 抗折 （MPa）

3d28d3d

4.07.615.916.035.135.63.76.915.315.4

28d

33.333.8

单个强度值

4.17.515.6 15.8 35.8 35.3 3.76.915.6 15.8 33.2 33.5

4.0 7.5 15.6 16.2 35.0 35.9 3.6 6.8 15.6 15.4 33.4 33.9

33.5 平均值 4.0 7.5 15.8

东莞华润水泥有限公司

华润牌P.C 32.5 （空白试验）

35.4 3.7 6.9 15.5

东莞华润水泥有限公司

华润牌P.C 32.5 （每半份水（225ml）中添加0.5ml 98%浓硫酸）

水泥品种及编号

抗压 （MPa）

28d3d28d3d

抗压 （MPa）

附表四：

项目 抗折 （MPa）

3d28d3d

3.46.715.515.032.833.52.96.011.912.131.631.2

单个强度值 3.66.515.414.933.333.02.86.112.212.231.131.1

3.6 6.8 15.2 15.0 33.1 33.1 2.9 6.3 12.9 12.6 30.9 31.3

平均值 3.5 6.7 15.2

东莞华润水泥有限公司

华润牌P.C 32.5 （每半份水（225ml）中添加1.0ml 98%浓硫酸）

水泥品种及编号

抗压 （MPa）

28d3d28d

33.1 2.9 6.1 12.3

抗折 （MPa）

东莞华润水泥有限公司

华润牌P.C 32.5 （每半份水（225ml）中添加2.0ml 98%浓硫酸）

28d31.2

五、结束语

通过试验数据的对比得知：随着配合比材料硫化物含量浓度的增加，强度越来越低。用于拌和混凝土的砂石料中硫化物及硫酸盐的含量影响混凝土的强度，从而到整个水工建筑物的安全运行。因此加强原材料中含硫化物及硫酸盐的检测具有重要的意义。

参考文献

[1] 水工混凝土试验规程．SL352-2006．

[2] 丁凯，曹征齐主编．水利水电工程质量检测人员从业资格

考核培训系列教材--混凝土工程类．

27.3 27.5 27.9 28.1 47.9 48.6 47.0 48.4 5.9 8.5

5.8 8.6

抗折 （MPa）

强度

27.6 27.5 27.0 27.8 47.1 46.2 47.3 47.4

抗压 （MPa）