混凝土外加剂中氯离子含量检测结果不确定度评定

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建筑监督检测与造价

SupervisionTestandCostofConstruction第3卷第11-12期

2010年12月

混凝土外加剂中氯离子含量检测结果不确定度评定

万桂芬

(广州市建筑材料工业研究所有限公司，广州

510075)

摘要：本文对硝酸银滴定法测定混凝土外加剂中氯离子含量检测结果不确定度分量进行评定。分析了测量重复性、滴定管、容量瓶、标准溶液浓度等因素对氯离子含量检测不确定度的影响，提出了对混凝土外加剂中氯离子含量检测方法的一些建议。关键词：不确定度；氯离子中图分类号：TU528

文献标识码：B

文章编号：1674-2133（2010）11~12-40-04

UncertaintyEvaluationofmeasurementchlorideionsinconcreteadmixtures

WANGui-fen

（）GuangzhouBuildingMaterialsInstituteLimitedCompany,Guangzhou510057,China

Abstract:Inaccordancewiththemethodofsilvernitratetitrationofchlorideionsinconcreteadmixtures,testresultswereevaluatedbyuncertainty.Therepeatableburet,volumetricflaskandstandardsolutionofchlorideionwerethemainuncertaintyfactors.Finally,thispapermakesomesuggestionsonmeasurementchlorideionsofconcreteadmixturesKeywords:uncertainty;chlorideions

），使溶液呈酸性，加200mL水和4mL硝酸（1+1

1引言

当今世界,钢筋混凝土结构仍是主要的建筑形

搅拌至完全溶解，用移液管加入10mL0.1000mol/L的NaCl标准溶液，烧杯内加入电磁搅拌子，将烧杯放在电磁搅拌器上，开动电磁搅拌器，并插入氯离子电极和甘汞电极，用硝酸银溶液缓慢滴定，出现第一个等当点时，记录硝酸银消耗的体积V1。在同一溶液中，用移液管再加入10mL0.1000mol/L的NaCl标准溶液，继续用硝酸银溶液滴定，直至第二个等当点出现，记录硝酸银消耗的体积V2。

空白试验：不加入试样，按上述步骤做空白试验，记录硝酸银消耗的体积V01，V02，并由此计算硝酸银溶液浓度。

使用仪器及设备：自动电位滴定仪；电子天平（I级）；10mL移液管，A级；25mL滴定管，A级；1000mL容量瓶，A级

式,随着技术的进步,无论是混凝土材料,还是钢筋材料,都有了长足的发展,

但是由于氯离子的存在,使

水泥混凝土结构内部发生“电化反应”导致钢筋锈蚀，是造成水泥混凝土结构危害的一个重要原因。所以对混凝土及其原材料中氯离子数值进行限制是减少钢筋锈蚀的重要途径。因此对混凝土外加剂中氯离子含量检测结果不确定度分量进行评定具有十分重要的意义。

2常用检测仪器及方法

检验依据：《混凝土外加剂匀质性试验方法》

（GB/T8077-2000）

操作步骤简述如下：氯化钠标准溶液（0.1000mol/L）配制：精确称取烘干2h并冷却的氯化钠（基准试剂）5.8443g，用水溶解并稀释至1L，摇匀。

准确称取外加剂试样0.5～5.0g，放入烧杯中，

作者简介：邓文文-

3

3.1

建立数学模型

基准氯化钠标准溶液的配制：

c'=

m×p

（1）

M×V×10

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式中：c'—氯化钠标准溶液的浓度，mol/L

m基—氯化钠称取量，gp—基准试剂氯化钠纯度M基—氯化钠摩尔质量，g/molV容—定容体积，mL3.2

硝酸银溶液的标定：

c=c'V'0

式中：c—硝酸银溶液的浓度，mol/L

V′—氯化钠标准溶液的体积，mL；V0=V02-V01

V01—空白试验中加入10mL0.1000mol/L氯化钠标准溶液所消耗的硝酸银溶液体积，mL；

V02—空白试验中加入20mL0.1000mol/L氯化钠标准溶液所消耗的硝酸银溶液体积，mL；3.3

氯离子含量测定：

）+（）V1-V01V2-V02

（3）V=（

式中：V—试样溶液中氯离子所消耗的硝酸银溶液体积，mL；

表1

V1—试样溶液加10mL0.1000mol/L氯化钠标准溶液所消耗的硝酸银溶液体积，mL；

V2—试样溶液加20mL0.1000mol/L氯化钠标准溶液所消耗的硝酸银溶液体积，mL；3.4

（2）

结果计算：

（4）

XCl-=c×V×35.45×100

m100

式中：XCl-—外加剂氯离子含量，％

m—外加剂样品质量，g；

4不确定度评定

以某一外加剂测试结果为例进行不确定度评

定，试验数据见表1。4.1

A类不确定度评定

A类不确定度主要是由样品不均匀、试验过程中操作等随机误差引入的。本次评定采用标准方法给出的重复性限值进行评定。对外加剂样品进行多次重复测定，用统计的方法进行A类不确定度评定。试验数据见表2。

表2

由重复试验引起的相对标准不确定度为：urel,A=c=s/0.21=0.0067/0.21=1.01×10-2

姨姨4.2B类不确定度评定

由公式（4）可知，B类不确定度主要包括硝酸银溶液浓度c引入的不确定度、试验时体积V引入的不确定度、样品称量质量m引入的不确定度。4.2.1（c）

由公式（2）可知，硝酸银溶液的标定引入的不确定度包括基准氯化钠标准溶液的配制引入的不

硝酸银溶液浓度引入的相对标准不确定度

确定度、加入氯化钠标准溶液的体积引入的不确定度、空白试验时消耗硝酸银溶液体积引入的不确定度。4.2.1.1

基准氯化钠标准溶液的配制引入的相对标

准不确定度urel（c′）

由公式（1）可知，基准氯化钠标准溶液的配制引入的不确定度包括天平称量引入的不确定度、基准氯化钠纯度引入的不确定度、基准氯化钠的摩尔质量引入的不确定度、容量瓶定容引入的不确定度。

（1）天平称量引入的相对标准不确定度urel（m基）天平称量过程中引入的不确定度主要由天平示

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建筑监督检测与造价第3卷第11-12期

值误差带入，本试验所使用的天平为I级天平，称样量5.8443g，根据检定证书，其示值允许差为0.5mg，考虑为矩形分布，则；

urel（m基）＝5/58443＝4.94×10-5

姨（2）基准氯化钠纯度引入的相对标准不确定度urel（p）

所用基准氯化钠的纯度p为（100±0.05）%，考虑为均匀分布，包含因子k=姨，因此引入的

表3

相对标准不确定度为：

0.05%＝2.89×10-4

姨×100%

（3）基准氯化钠的摩尔质量引入的不确定度urel（p）＝urel（MNaCl）

从IUPAC最新版的相对原子质量表中查得氯化钠组成元素的相对原子质量以及扩展不确定度，按均匀分布考虑，包含因子k=姨，求得各元素相对原子质量的标准不确定度，结果列于表3。

氯化钠组成元素的相对原子质量以及不确定度

=1.98×10-5urel（MNaC）l=

（4）容量瓶定容引入的相对标准不确定度urel

（V容）

容量计量器具（包括容量瓶、移液管、滴定管等）引入的不确定度包括定容体积准确性引入的不确定度和校准与使用时的温度不同所引入的不确定度。根据器具级别，可知VmL器具的最大允许差xmL，其不确定度区间半宽为xmL，允许出现在此区间服从均匀分布，所以定容体积准确性引入的不x/姨mL。校准与使用时的温度不确定度为（

同所引入的不确定度，可视校准与使用温差为5℃，水的膨胀系数为2.1×10-4/℃，则体积变化为（V×2.1×10-4×5℃）mL，在95％置信概率下，标准偏差为（1.05×10-3V/1.96）mL；故容量计量器具引入的相对标准不确定度为：

()2+()2

urel（V）＝（5）本试验采用的A级1000mL容量瓶，其允许差

基relrelrel容urel（c′）＝姨rel

＝姨＝1.98×10-24.2.1.2

加入氯化钠标准溶液体积引入的相对标准

V′）不确定度urel（

加入氯化钠标准溶液的体积使用的是A级10mL移液管，其允许差x为±0.020mL，代入公式（5），则加入氯化钠标准溶液的体积引入的相对标准不确定度为：

urel（V′）=

()2+()2

＝1.27×10-3

4.2.1.3空白试验时消耗硝酸银溶液的体积引入的

相对标准不确定度urel（V）0

本试验使用的是A级25mL滴定管，其允许差x为±0.05mL，代入公式（5），空白试验中加入10mL0.1000mol/L氯化钠标准溶液所消耗的硝酸银溶液体积V01为7.80mL，则由此引入的标准不确定度为：

u（V01）＝(x为±0.40mL，代入公式（5），则容量瓶定容引入的相对标准不确定度为：urel（V容）＝

空白试验中加入20mL0.1000mol/L氯化钠标准

2

姨姨

)2+(01)2＝2.92×10-2

姨()2+(容)

1.96容

溶液所消耗的硝酸银溶液体积V02为15.48mL，则由此引入的标准不确定度为：u（V02）＝()2+(02)2＝3.00×10-2

姨=5.83×10-4

综上，由基准氯化钠标准溶液的配制引入的相对标准不确定度urel（c′）为：

滴定时消耗硝酸银溶液的体积V0=V02－V01，则由滴定时消耗硝酸银溶液的体积引入的相对标准不

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确定度：

0102（V0）＝urel

0201

样量m为1.7224g，根据检定证书，其示值允许差为0.5mg，考虑为矩形分布，则；

＝＝5.45×10-3

4.2.1.4

（m）＝5/17224＝1.68×10-4urel

姨4.2.4B类不确定度合成

relrelurel,B＝姨rel＝姨＝4.58×10-2

基准硝酸银溶液浓度引入的相对标准不确

定度urel（c）计算：

relrel（c）urel＝姨rel04.3

＝姨＝2.41×10-2

不确定度合成

将A类不确定度和B类不确定度合成为总相

对标准不确定度：

（Cl-）urel＝姨rel,Arel,B=姨

4.2.2试样测定时消耗的硝酸银溶液体积V引入）+（），分VV根据公式（3），V=（

的相对标准不确定度urel（V）

4.4

=4.69×10-2

扩展不确定度

根据JJF1059-1999《测量不确定度评价与表

别计算其中各个分量的相对标准不确定度：

本试验使用的是A级25mL滴定管，其允许差x为±0.05mL，代入公式（5），试样溶液加10mL0.1000mol/L氯化钠标准溶液所消耗的硝酸银溶液体积为8.55mL，则由此引入的标准不确定度为：

1)2＝2.92×10-22

u（V）＝()+(1

姨试样溶液加20mL0.1000mol/L氯化钠标准溶液

示》的规定，取包含因子k＝1.96，则相对扩展不确定度Urel(Cl－)＝kurel(Cl－)，大约是置信概率近似为95％的区间半宽。

故可求得相对扩展不确定度为：

Urel(Cl－)＝1.96×urel(Cl－)＝1.96×4.69×10-2＝0.09，k＝1.96

姨

5不确定度报告

在本次混凝土外加剂氯离子检验报告中应给出

所消耗的硝酸银溶液体积为16.25mL，则由此引入的标准不确定度为：

（V2）u＝()2+(2)2＝3.02×10-2

姨由4.2.1.3计算可知u（V01）＝2.92×10-2，u（V02）

姨

的结果为：

U=Urel(Cl－)×XCl－=0.09×0.21%=0.02%

测量结果表示为：（0.21±0.02）%

＝3.00×10-2，因此试样测定时消耗的硝酸银溶液体积V引入的相对标准不确定度urel（V）为：

（V）urel＝101202

6结束语

本文在评定测量不确定度时,对给定条件下的

＝所有重要不确定度分量均采用适当的分析方法加以考虑，在测量过程中，标定和试样测定时消耗的硝酸银标准溶液体积引入的不确定度分量是各不确定度分量中最大的，因此应根据试样的含量尽量选择适合的浓度以减少硝酸银标准溶液标定和测定时体积过大所引入的不确定度的影响。

＝3.90×104.2.3

-2

试样称量时引入的相对标准不确定度urel（m）天平称量过程中引入的不确定度主要由天平示

值误差带入，本试验所使用的天平为I级天平，称