砂石中硫酸鹽的危害及其重量法檢測(cè)全解析

砂石作為混凝土的核心骨料，其質(zhì)量直接影響工程結(jié)構(gòu)的耐久性。根據(jù)GB/T 14684-2022《建設(shè)用砂》的規(guī)定，硫酸鹽（以SO?計(jì)）的含量是砂石質(zhì)量的關(guān)鍵控制指標(biāo)之一。
 
硫酸鹽超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致以下問(wèn)題：
1. 混凝土膨脹開(kāi)裂：硫酸鹽與水泥中的鋁酸三鈣反應(yīng)生成鈣礬石，體積膨脹約250%，引發(fā)內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致開(kāi)裂；
2. 鋼筋腐蝕加速：硫酸鹽侵蝕形成酸性環(huán)境，破壞鋼筋鈍化膜，誘發(fā)電化學(xué)腐蝕；
3. 強(qiáng)度劣化：長(zhǎng)期侵蝕下，水泥石結(jié)構(gòu)疏松，抗壓強(qiáng)度顯著下降。
 
根據(jù)GB/T 14684-2022要求，天然砂與機(jī)制砂的SO?含量均不得超過(guò)0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。因此，精準(zhǔn)檢測(cè)硫酸鹽含量是保障工程質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)。
 
重量法檢測(cè)原理及標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)
（1）檢測(cè)原理
重量法檢測(cè)砂石中硫酸鹽含量（以 SO?計(jì)）的原理是利用化學(xué)反應(yīng)和重量測(cè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)的。首先，將砂石樣品放入鹽酸溶液中進(jìn)行溶解。在這個(gè)過(guò)程中，砂石里含有的硫酸鹽會(huì)與鹽酸發(fā)生反應(yīng)，從而以硫酸根離子的形式溶解到溶液里。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)鹽酸把砂石中的硫酸鹽轉(zhuǎn)化為能在溶液中自由存在的硫酸根離子。
 
接著，在已經(jīng)溶解有硫酸根離子的酸性溶液中，加入過(guò)量的氯化鋇溶液。這時(shí)候，溶液中的硫酸根離子會(huì)和氯化鋇中的鋇離子發(fā)生反應(yīng)，生成一種不溶于水的物質(zhì) —— 硫酸鋇沉淀。由于加入的氯化鋇是過(guò)量的，所以能保證溶液中的硫酸根離子盡可能完全地轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀。
 
然后，通過(guò)過(guò)濾的方式把硫酸鋇沉淀從溶液中分離出來(lái)。分離之后，要用熱水多次沖洗沉淀，目的是去除沉淀表面附著的其他雜質(zhì)。之后，將帶有沉淀的過(guò)濾裝置放入高溫爐中進(jìn)行灼燒，讓沉淀在高溫環(huán)境下達(dá)到恒重狀態(tài)。最后，通過(guò)精確稱(chēng)量恒重后的硫酸鋇沉淀質(zhì)量，根據(jù)特定的換算關(guān)系，就能計(jì)算出砂石中硫酸鹽（以 SO?計(jì)）的含量。
 
（2）標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)
GB/T 14684 - 2022《建設(shè)用砂》：此標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了砂石中硫酸鹽含量（以 SO?計(jì)）的上限，即天然砂與機(jī)制砂的 SO?含量均不得超過(guò) 0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 。同時(shí)，將重量法作為檢測(cè)砂石中硫酸鹽含量的仲裁檢測(cè)方法，這意味著在對(duì)檢測(cè)結(jié)果存在爭(zhēng)議時(shí)，以重量法的檢測(cè)結(jié)果為準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)適用于各類(lèi)天然砂和機(jī)制砂的硫酸鹽含量測(cè)定。
 
GB/T 176 - 2017《水泥化學(xué)分析方法》：該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)闡述了重量法檢測(cè)硫酸鹽含量的具體操作流程，包括樣品的前期處理方式、酸解過(guò)程中各項(xiàng)條件的控制、沉淀劑的使用量、灼燒時(shí)的溫度控制等關(guān)鍵參數(shù)。嚴(yán)格按照這些參數(shù)進(jìn)行操作，能夠保證檢測(cè)結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性和重復(fù)性，使得不同實(shí)驗(yàn)室、不同檢測(cè)人員按照此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，能得到較為一致的結(jié)果。
 
具體試驗(yàn)步驟
樣品準(zhǔn)備
按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取樣，然后將試樣縮分至約150g，放入烘箱中于105±5℃下烘干至恒重，待冷卻至室溫后，粉碎全部通過(guò)75μm篩，成為粉狀試樣。
再按四分法縮分至30g~40g，放在烘箱中于105±5℃下烘干至恒重，待冷卻至室溫后備用。
 
樣品稱(chēng)取
稱(chēng)取粉狀試樣1g（精確至0.001g），將粉狀試樣倒入300mL燒杯中，加入20mL~30mL蒸餾水及10mL稀鹽酸。
然后放在電爐上加熱至微沸，并保持微沸5分鐘，使試樣充分分解后取下。用中速濾紙過(guò)濾，用溫水洗滌10次~12次。
 
溶液處理
加入蒸餾水調(diào)整溶液體積至200mL，煮沸后，攪拌滴加10mL氯化鋇溶液，并將溶液煮沸5分鐘，取下靜置至少4小時(shí)。
此時(shí)溶液體積應(yīng)保持在200mL，用慢速濾紙過(guò)濾，用溫水洗滌，直至用硝酸銀溶液檢驗(yàn)氯離子反應(yīng)消失。
 
沉淀處理
將沉淀物及濾紙一并移入已恒重的瓷坩堝內(nèi)，灰化后在800±25℃高溫爐內(nèi)灼燒30分鐘。
取出瓷坩堝，在干燥器中冷卻至室溫后，稱(chēng)出試樣質(zhì)量，精確至0.001g。如此反復(fù)灼燒，直至前后兩次質(zhì)量之差不大于0.001g，最后一次稱(chēng)量為灼燒后沉淀物的質(zhì)量（me1）。
 
結(jié)果計(jì)算
按相關(guān)公式計(jì)算硫化物及硫酸鹽含量（以SO?計(jì)），并精確至0.1%。
 
結(jié)語(yǔ)
砂石中硫酸鹽的檢測(cè)，是建筑質(zhì)量控制的關(guān)鍵防線，更是守護(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全的重要屏障。這些有害物質(zhì)如同潛伏在建筑體內(nèi)的隱形殺手，其危害具有隱蔽性、漸進(jìn)性和累積性的特點(diǎn)。一旦檢測(cè)疏漏導(dǎo)致超標(biāo)砂石流入工程，可能引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、鋼筋銹蝕、建筑壽命縮短等嚴(yán)重后果，甚至釀成重大安全事故。因此，建立科學(xué)規(guī)范的檢測(cè)體系，采用先進(jìn)精準(zhǔn)的檢測(cè)技術(shù)，對(duì)保障建筑工程質(zhì)量具有不可替代的重要意義。唯有將檢測(cè)工作貫穿于工程建設(shè)的全生命周期，才能筑牢建筑安全的根基，為社會(huì)發(fā)展和人民生活提供堅(jiān)實(shí)可靠的保障。