تحديد محتوى أيون الكلوريد في إضافات الخرسانة بواسطة كروماتوغرافيا الأيونات

يعد تآكل الفولاذ عاملاً أساسياً يؤثر على متانة هياكل الخرسانة المسلحة. إن وجود أيونات الكلوريد في الخرسانة هو أحد الأسباب الرئيسية لتآكل الفولاذ، ويعتبر تآكل أيون الكلوريد هو المحفز الأكثر أهمية لمثل هذا التآكل. تتكون الخرسانة في المقام الأول من الأسمنت والركام ومياه الخلط ومضافات الخرسانة. تمثل أيونات الكلوريد الموجودة في إضافات الخرسانة مصدرًا رئيسيًا لأيونات الكلوريد في الخرسانة. لذلك، فإن الكشف عن أيونات الكلوريد في إضافات الخرسانة له أهمية كبيرة.

في هذه الدراسة، تم استخدام جهاز كروماتوغرافيا أيونية من نوع Wayeal مزود بعمود تبادل الأنيونات NovaChrom HS-5A-P2 لفصل الأيونات المستهدفة عن الأيونات المتداخلة الأخرى. تم إنشاء طريقة تحليلية عالية الحساسية والدقة والسرعة والدقة لأيونات الكلوريد في إضافات الخرسانة.

الكلمات المفتاحية:كروماتوغرافيا الأيونات، إضافات الخرسانة، أيونات الكلوريد.

1. طريقة التجربة

1.1 تكوين الأداة

الجدول 1 قائمة تكوين نظام كروماتوغرافيا الأيونات

1.2 مواد التجربة والمعدات المساعدة

محلول أيون الكلوريد القياسي في الماء: 1000 مجم/لتر

حمض النيتريك: GR

العينة: عامل معالجة الخرسانة

مرشح محقنة مائي (0.22 ميكرومتر)

ميزان تحليلي بدقة 0.0001 جرام

تم تحضير الماء التجريبي بواسطة نظام تنقية المياه فائقة النقاء من Wayeal، مع توصيلية تبلغ 18.25 MΩ·سم (عند 25 درجة مئوية).

1.3 شروط الاختبار

الجدول 2 شروط كروماتوغرافيا الأيونات

1.4 المعالجة المسبقة للعينات

زن بدقة 0.5 جرام من عينة المضاف، بدقة 0.1 مجم. ضعها في أنبوب طرد مركزي سعة 50 مل، وأضف 25 مل من الماء و 5 قطرات من حمض النيتريك لإذابة العينة. إذا كانت العينة قابلة للذوبان في الماء، أضف 25 مل إضافية من الماء. قم بالخلط جيدًا ثم اتركه ليقف. مرر العينة عبر خرطوشة RP للمعالجة المسبقة ومرشح محقنة يمكن التخلص منه بحجم 0.22 ميكرومتر قبل إدخالها في جهاز كروماتوغرافيا الأيونات للتحليل. حافظ على نفس الظروف التحليلية وقم بإجراء اختبار فارغ.

2. النتيجة والمناقشة

2.1 الاختبار الخطي

تمت معايرة سلسلة من محاليل العمل القياسية لأيونات الكلوريد بتركيزات 1 مجم/لتر، 2 مجم/لتر، 4 مجم/لتر، 6 مجم/لتر، و 8 مجم/لتر على التوالي. بعد اتباع الشروط التحليلية المحددة في القسم 1.3، تم عرض كروماتوجرامات التداخل للمنحنى القياسي كما هو موضح في الشكل 1. تظهر المعادلة الخطية في الجدول 3. في ظل ظروف الكروماتوغرافيا هذه، أظهر منحنى معايرة أيون الكلوريد معامل ارتباط (R) أكبر من 0.999، مما يشير إلى خطية ممتازة.

الشكل 1 كروماتوجرام التداخل للمنحنى القياسي

الشكل 2 المنحنى القياسي لأيون الكلوريد

الجدول 3 المعادلة الخطية للمنحنى القياسي

2.2 حد الكشف

وفقًا لـ “GB/T 8077-2023 طريقة الاختبار لتوحيد إضافات الخرسانة”، فإن حد الكشف عن أيونات الكلوريد عن طريق كروماتوغرافيا الأيونات هو 0.01 مجم/لتر. في هذه الطريقة، تكون نسبة الإشارة إلى الضوضاء لأيونات الكلوريد عند 0.01 مجم/لتر أكبر بكثير من 3، مما يلبي متطلبات حساسية المعيار الوطني. يتم سرد نسب الإشارة إلى الضوضاء لحد الكشف عن أيون الكلوريد في الجدول 4، ويظهر الكروماتوجرام المقابل في الشكل 3.

الجدول 4 نسبة الإشارة إلى الضوضاء لحد الكشف عن أيون الكلوريد

الشكل 3 كروماتوجرام حد الكشف عن أيون الكلوريد

2.3 اختبار العينة

2.3.1 اختبار محتوى العينة

في ظل الظروف التحليلية المحددة في القسم 1.3، تم إجراء اختبارات متوازية على العينات المعالجة مسبقًا الموضحة في القسم 1.4. أظهرت النتائج تكرارًا جيدًا للعينة. تظهر الكروماتوجرامات للعينة المتوازية في الشكلين 4 و 5، ويتم عرض محتوى أيون الكلوريد الذي تم الحصول عليه في العينات في الجدول 5.

الشكل 4 كروماتوجرام اختبار أيون الكلوريد للعينة المتوازية 1 من عامل المعالجة

الشكل 5 كروماتوجرام اختبار أيون الكلوريد للعينة المتوازية 2 من عامل المعالجة

الجدول 5 تحليل نتائج العينة

ملاحظات: ① تم تصحيح نتائج الاختبار لقيم الفراغ؛ ② قد يوجد تباين بين النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام طرق مختلفة أو عبر مختبرات مختلفة.

2.3.2 حد التكرار للعينة

وفقًا لمتطلبات المعيار الوطني، يجب أن يمتثل حد التكرار لاختبار العينة للمواصفات الواردة في الجدول 6 أدناه:

الجدول 6 متطلبات حد التكرار للعينة

بناءً على بيانات اختبار العينات في القسم 2.3.1، يتم حساب حد التكرار لعامل المعالجة على أنه |0.0487% – 0.0469%| = 0.0018%، وهو أقل من 0.02% ويتوافق مع متطلبات المعيار الوطني.

2.3.3 اختبار تكرار العينة

في ظل ظروف الاختبار المحددة في القسم 1.3، تم إجراء اختبارات تكرار على العينات المعالجة مسبقًا الموضحة في القسم 1.4. تظهر كروماتوجرامات التداخل التي تم الحصول عليها من الحقن المتعددة في الشكلين 6 و 7. يتم عرض نتائج الاختبار في الجدول 7، مما يشير إلى أن الانحراف المعياري النسبي (RSD) لمنطقة الذروة لأيونات الكلوريد في اختبارات التكرار تراوح من 0.238% إلى 0.243%، وتراوح RSD لوقت الاحتفاظ من 0.015% إلى 0.028%. النتائج موثوقة، مما يدل على تكرار جيد.

الشكل 6 كروماتوجرامات التداخل لأيون الكلوريد لعامل المعالجة العينة المتوازية 1 (6 حقن)

الشكل 7 كروماتوجرامات التداخل لأيون الكلوريد لعامل المعالجة العينة المتوازية 2 (6 حقن)

الجدول 7 نتائج تكرار العينة

3. الخلاصة

أشارت هذه التجربة إلى طريقة كروماتوغرافيا الأيونات المحددة في المعيار القادم GB/T 8076-2025 “إضافات الخرسانة”. تشير النتائج التجريبية إلى أنه بالنسبة لستة حقن متتالية لمحلول العينة، تراوح وقت الاحتفاظ RSD من 0.015% إلى 0.028%، وتراوح منطقة الذروة RSD من 0.238% إلى 0.243%. أظهرت الطريقة حدود كشف حقن جيدة وخطية ممتازة، مع معامل ارتباط R² يبلغ 0.99911. جميع البيانات المذكورة أعلاه تفي بمتطلبات طريقة المعيار الوطني للأداء الآلي. تم إنشاء طريقة كروماتوغرافيا أيونية لتحديد محتوى أيون الكلوريد في إضافات الخرسانة باستخدام جهاز كروماتوغرافيا أيونية من Waayeal مزود بكاشف توصيل. بعد المعالجة المسبقة للعينة، تم إجراء الفصل على عمود كروماتوغرافيا أيونية، وتم إجراء التكميم باستخدام طريقة المعيار الخارجي. يتيح هذا النهج التحليل النوعي والكمي لأيونات الكلوريد في إضافات الخرسانة. الطريقة مباشرة، وتظهر تكرارًا جيدًا، وتفي بالمعايير المطلوبة للحساسية والتوازي وحدود التكرار. يمكن اعتمادها لتحديد محتوى أيون الكلوريد في إضافات الخرسانة. تم الانتهاء بنجاح من التحقق من صحة طريقة كروماتوغرافيا الأيونات لتحديد أيون الكلوريد المحددة في GB/T 8076-2025 “إضافات الخرسانة” التي تم إصدارها حديثًا.