Анализ бетона на содержания ионов хлора

Современные проблемы естествознания: сборник докладов Международной научно
практической конференции. 19-21 ноября 2011 г. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2011, с.21-24 
 
АНАЛИЗ БЕТОНА НА СОДЕРЖАНИЯ ИОНОВ ХЛОРА 
А.В. Нуштаева, О.Я. Беляева 
 
Прочность и долговечность бетона и железобетона зависит от многих 
факторов: от условий службы конструкций (на воздухе, под водой, в земле 
или в зоне переменного уровня воды) и вида агрессивной среды, от химического состава бетона и качества стальной арматуры и т.д. [1]. 
Процесс коррозии включает, во-первых, химическую коррозию бетона, 
а, во-вторых, электрохимическую коррозию стальных элементов, которые 
используются для армирования цементного камня. Электрохимическая коррозия железа заключается в переходе ионов Fe2+ с поверхности металла в 
электропроводную среду (на анодом участке) и в восстановлении кислорода 
O2 или водорода в составе H2O (на катодном участке).  
Одной из причин развития коррозии стальной арматуры является повышенное содержание ионов хлора в исходном цементном сырье. Ионы Cl– 
способствуют растворению пассивирующих пленок с поверхности металла и 
тем самым увеличивают скорость электрохимической коррозии металла. 
Продукты ржавчины накапливаются на арматуре, давят на бетон, вызывают 
появление трещин, а затем и отслоение защитного бетонного слоя. Разрушение железобетонной конструкции в этом случае может наступить именно 
вследствие коррозии арматуры. 
Так в уже построенных и эксплуатируемых домах была обнаружена 
интенсивная коррозия железобетонных плит перекрытий, несмотря на то, что 
со времени сдачи домов в эксплуатацию прошло всего несколько лет. На железобетонных плитах перекрытий появлялись трещины, поверхностный слой 
бетона выкрашивался, отпадали куски бетона, открывая железную арматуру, 
частично покрытую ржавчиной, т. е. наблюдалось разрушение плиты. 
Для выяснения причин такой быстрой коррозии был проведен анализ 
образцов бетона, отобранных из железобетонных перекрытий, на содержание 
ионов хлора. 
 
 

МЕТОДЫ. 
Реактивы. Стандартный раствор,  содержащий ионы Cl–, готовят следующим образом. Навеску 0,0165 г предварительно дважды перекристаллизованного и высушенного при 100°С хлорида натрия растворяют в воде в 
колбе на 250 мл. Один мл стандартного раствора содержит 0,04 мг ионов Cl–. 
Кислота азотная, раствор 1:5. Нитрат серебра, 5%-ый раствор. 
Смесь для сплавления (плавень): одну весовую часть тетрабората натрия и две весовые части карбоната калия-натрия (смесь K2CO3 и Na2CO3) 
тщательно смешивают в фарфоровой ступке. 
Холостой раствор: навеску 0,5 г сырьевой смеси бетона, не содержащей 
хлора, перемешивают с 2 г плавня, сплавляют в муфельной печи при 700720°С в течение 15 минут. По охлаждении сплав растворяют в 40 мл холодного раствора азотной кислоты на магнитной мешалке. Прозрачный раствор 
переносят в мерную колбу на 250 мл, доводят водой до метки. 
Метод проведения анализа. Содержание хлора определялось нефелометрическим методом по ГОСТу 5382-73 [2]. Нефелометрический метод определения содержания хлора в бетоне основан на измерении оптической 
плотности раствора, которая увеличивается вследствие образования суспензии ионами хлора с ионами серебра в присутствии азотной кислоты. 
Каждый образец бетона тщательно измельчали в металлической ступке 
металлическим пестиком. Затем методом квартования [3] отбирали среднюю 
пробу и анализировали ее на наличие ионов хлора. Из средней пробы каждого образца на аналитических весах взвешивали 0,5 г. Эту навеску бетона 
сплавляли с 2 г плавня в течение 15 минут при температуре 700-720°С.  
Раствор анализируемого бетона получали, как при приготовлении холостого раствора, отбирали аликвотную часть в количестве 50 мл и далее поступали, как это описано ниже при построении калибровочного графика.  

Массовую долю ионов хлора (
−
ωCl ) вычисляли по формуле: 

                            
,
1000
%
100

1

1
⋅
⋅
=
ω
−
a
V
VM
Cl
                                                 (1) 

где V – общий объем раствора, мл; V1 – объем раствора, взятый для нефелометрирования, мл; а – масса цемента, г; М1 – масса ионов хлора, найденная 
по калибровочному графику, мг. 

Построение калибровочного графика. В мерные колбы на 100 мл приливают по 50 мл холостого раствора и последовательно добавляют 1; 2; 3; 5 
мл стандартного раствора. Колбы с растворами помещают в водяную баню 
при температуре 80-90°С и выдерживают в ней до удаления пузырьков СО2 
не более 5 минут. Растворы охлаждают и добавляют по 2 мл раствора AgNO3. 
Объемы доводят водой до метки, тщательно перемешивают в течение 1 минуты и выдерживают 15 минут в темном месте. После чего нефелометрируют 
в кюветах с толщиной слоя 30 мм при длине волны 420 нм. В качестве раствора сравнения используют холостой раствор, приготовленный аналогичным образом, но без добавления раствора AgNO3. По полученным данным 
строят калибровочный график зависимости оптической плотности D от массы ионов хлора М1 в 50 мл раствора. 
 
РЕЗУЛЬТАТЫ. 
Исследовались образцы бетонных плит двух жилых многоквартирных 
домов, расположенных в  железнодорожном районе г. Пензы. Результаты исследований представлены в таблице 1. 
 
Таблица 1. Результаты анализа исследуемых объектов 

№ 
пробы

Исследуемый

объект 
№ квартиры 
Тип плиты и место отбора пробы 
Содержание 
ионов хлора, %

1 
2 
3 
4 
5 

18 
П-2 
П-4 
П-4 (комната 1) 
П-4 (комната 2) 

0,11 
0,12 
0,09 
0,06 

29 
П-4 (комната 1) 
П-4 (комната 2) 
П-2 (балкон) 

0,05 
0,15 
0,29 

36 
П-4 (комната 1) 
П-4 (комната 2) 
П-4 (коридор) 

0,05 
0,15 
0,29 

112 
П-2 (комната 1) 
П-2 (комната 2) 
П-23 (балкон у стены) 
П-23 (кромка балкона) 

0,11 
0,11 
0,20 
0,32 

1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
10 
11 
12 
13 
14 
15 
16 
17 

дом 7-1/жд-6 

 

118 
П-2 (комната 1) 
П-4 (комната 2) 
П-4 

0,08 
0,01 
0,07 

134 
П-2 (комната 1) 
П-2 (комната 2) 
П-2 

0,07 
0,11 
0,15 

149 
П-2 (комната 1) 
П-2 (комната 2) 
П-4 

0,10 
0,11 
0,09 

18 
19 
20 
21 
22 
23 
24 
25 
26 
150 
П-4 (комната 1)  
П-4 (комната 2) 
П-2 

0,06 
0,06 
0,07 

49 
П-4 (комната 1) 
П-4 (комната 2) 
0,42 
0,32 

27 
28 
29 
31 
31 

дом  
7-80/жд-2 
45 
П-2 (комната 1) 
П-2 (комната 2) 
П-2 (балкон) 

0,14 
0,22 
0,40 

 
Как видно из таблицы, содержание ионов хлора в пробах составило от 
0,05 до 0,42 %. Стандартное содержание ионов хлора в исходном цементе не 
должно превышать 0,2% [4]. В пересчете на его содержание в бетоне это составляет не более 0,03% [4]. 
Таким образом, содержание ионов хлора во всех исследованных образцах превышало норму в 2-14 раз. Это свидетельствует о том, что разрушение 
железобетонных плит вполне может быть связано с хлоридной коррозией. 
 
ЛИТЕРАТУРА 
1. Физико-химические основы коррозии и меры защиты от нее: учеб. Пособие / Н.В. Кошева, Н.Г. Вилкова, Т.Н. Хаскова, А.А. Шумкина, под 
общ. ред. П.М. Круглякова. – Пенза: ПГУАС, 2011. – 180 с. 
2. Государственные стандарты Союза ССР. Бетон и железобетонные изделия: методы испытаний материалов. Ч.2. – М.: Издательство стандартов, 1985. – 288 с. 
3. Курбатова, И.И. Современные методы химического анализа строительных материалов /  И.И. Курбатова. – М.: Стройиздат, 1972. – 161 с. 
4. Справочник по химии цемента / Под ред. Б.В. Волконского и 
Л.Г. Судакаса. – Л.: Стройиздат, 1980. – 224 с.