Détermination de la teneur en ions chlorure dans les additifs de béton par chromatographie ionique

La corrosion de l'acier est un facteur primordial affectant la durabilité des structures en béton armé. La présence d'ions chlorure dans le béton est l'une des principales causes de la corrosion de l'acier, et l'érosion par les ions chlorure est le déclencheur le plus significatif de cette corrosion. Le béton est principalement composé de ciment, d'agrégats, d'eau de gâchage et d'adjuvants pour béton. Les ions chlorure contenus dans les adjuvants pour béton représentent une source majeure d'ions chlorure dans le béton. Par conséquent, la détection des ions chlorure dans les adjuvants pour béton est d'une grande importance.

Dans cette étude, un chromatographe ionique Wayeal équipé d'une colonne d'échange d'anions NovaChrom HS-5A-P2 a été utilisé pour séparer les ions cibles des autres ions interférents. Une méthode analytique très sensible, précise, rapide et exacte pour les ions chlorure dans les adjuvants pour béton a été établie.

Mots-clés :Chromatographie ionique, Adjuvants pour béton, Ions chlorure.

1. Méthode expérimentale

1.1 Configuration de l'instrument

Tableau 1 Liste de configuration du système de chromatographie ionique

1.2 Matériel expérimental et équipement auxiliaire

Solution standard d'ions chlorure dans l'eau : 1000 mg/L

Acide nitrique : GR

Échantillon : Agent de traitement du béton

Filtre à seringue à base d'eau (0,22 µm)

Balance analytique avec une précision de 0,0001 g

L'eau expérimentale a été préparée par le système de purification d'eau ultrapure Wayeal, avec une conductivité de 18,25 MΩ·cm (à 25 °C).

1.3 Conditions d'essai

Tableau 2 Conditions de chromatographie ionique

1.4 Prétraitement de l'échantillon

Peser exactement 0,5 g de l'échantillon d'adjuvant, avec une précision de 0,1 mg. Placer dans un tube à centrifuger de 50 mL, ajouter 25 mL d'eau et 5 gouttes d'acide nitrique pour dissoudre l'échantillon. Si l'échantillon est soluble dans l'eau, ajouter 25 mL d'eau supplémentaires. Vortexer pour bien mélanger, puis laisser reposer. Faire passer l'échantillon à travers une cartouche RP de prétraitement et un filtre à seringue jetable de 0,22 µm avant de l'introduire dans le chromatographe ionique pour analyse. Maintenir les mêmes conditions analytiques et effectuer un essai à blanc.

2. Résultats et discussion

2.1 Test linéaire

Une série de solutions de travail standard d'ions chlorure avec des concentrations de 1 mg/L, 2 mg/L, 4 mg/L, 6 mg/L et 8 mg/L ont été pipetées séquentiellement. En suivant les conditions analytiques spécifiées dans la section 1.3, les chromatogrammes superposés pour la courbe d'étalonnage sont présentés à la Figure 1. L'équation linéaire est présentée dans le Tableau 3. Dans ces conditions chromatographiques, la courbe d'étalonnage des ions chlorure a présenté un coefficient de corrélation (R) supérieur à 0,999, indiquant une excellente linéarité.

Fig. 1 Chromatogramme superposé de la courbe standard

Fig. 2 Courbe standard des ions chlorure

Tableau 3 Équation linéaire de la courbe standard

2.2 Limite de détection

Selon la « GB/T 8077-2023 Méthode d'essai pour l'uniformité des adjuvants pour béton », la limite de détection des ions chlorure par chromatographie ionique est de 0,01 mg/L. Dans cette méthode, le rapport signal/bruit pour les ions chlorure à 0,01 mg/L est significativement supérieur à 3, ce qui répond aux exigences de sensibilité de la norme nationale. Les rapports signal/bruit pour la limite de détection des ions chlorure sont énumérés dans le Tableau 4, et le chromatogramme correspondant est présenté à la Figure 3.

Tableau 4 Rapport signal/bruit de la limite de détection des ions chlorure

Fig. 3 Chromatogramme de la limite de détection des ions chlorure

2.3 Test d'échantillon

2.3.1 Test de la teneur de l'échantillon

Dans les conditions analytiques spécifiées dans la section 1.3, des tests parallèles ont été effectués sur les échantillons prétraités décrits dans la section 1.4. Les résultats ont montré une bonne reproductibilité des échantillons. Les chromatogrammes des échantillons parallèles sont présentés aux Figures 4 et 5, et la teneur en ions chlorure obtenue dans les échantillons est présentée dans le Tableau 5.

Fig. 4 Chromatogramme du test des ions chlorure pour l'échantillon parallèle 1 de l'agent de traitement

Fig. 5 Chromatogramme du test des ions chlorure pour l'échantillon parallèle 2 de l'agent de traitement

Tableau 5 Analyse des résultats de l'échantillon

Remarques : ① Les résultats des tests ont été corrigés pour les valeurs à blanc ; ② Une variabilité peut exister entre les résultats obtenus en utilisant différentes méthodes ou dans différents laboratoires.

2.3.2 Limite de répétabilité de l'échantillon

Selon les exigences de la norme nationale, la limite de répétabilité pour les tests d'échantillons doit être conforme aux spécifications du Tableau 6 ci-dessous :

Tableau 6 Exigences de la limite de répétabilité de l'échantillon

Sur la base des données de test des échantillons de la section 2.3.1, la limite de répétabilité pour l'agent de traitement est calculée comme |0,0487 % – 0,0469 %| = 0,0018 %, ce qui est inférieur à 0,02 % et conforme aux exigences de la norme nationale.

2.3.3 Test de répétabilité de l'échantillon

Dans les conditions de test de travail spécifiées dans la section 1.3, des tests de répétabilité ont été effectués sur les échantillons prétraités décrits dans la section 1.4. Les chromatogrammes superposés obtenus à partir de multiples injections sont présentés aux Figures 6 et 7. Les résultats des tests sont présentés dans le Tableau 7, indiquant que l'écart type relatif (RSD) de l'aire du pic pour les ions chlorure dans les tests de répétabilité variait de 0,238 % à 0,243 %, et le RSD du temps de rétention variait de 0,015 % à 0,028 %. Les résultats sont fiables, démontrant une bonne répétabilité.

Fig. 6 Chromatogrammes superposés des ions chlorure pour l'échantillon parallèle 1 de l'agent de traitement (6 injections)

Fig. 7 Chromatogrammes superposés des ions chlorure pour l'échantillon parallèle 2 de l'agent de traitement (6 injections)

Tableau 7 Résultats de la répétabilité de l'échantillon

3. Conclusion

Cette expérience a fait référence à la méthode de chromatographie ionique spécifiée dans la norme GB/T 8076-2025 « Adjuvants pour béton » à venir. Les résultats expérimentaux indiquent que pour six injections consécutives de la solution d'échantillon, le RSD du temps de rétention variait de 0,015 % à 0,028 %, et le RSD de l'aire du pic variait de 0,238 % à 0,243 %. La méthode a démontré de bonnes limites de détection par injection et une excellente linéarité, avec un coefficient de corrélation R² de 0,99911. Toutes les données ci-dessus répondent aux exigences de la méthode de la norme nationale pour les performances instrumentales. Une méthode de chromatographie ionique a été établie pour la détermination de la teneur en ions chlorure dans les adjuvants pour béton à l'aide d'un chromatographe ionique Waayeal équipé d'un détecteur de conductivité. Après prétraitement de l'échantillon, la séparation a été effectuée sur une colonne de chromatographie ionique, et la quantification a été effectuée à l'aide de la méthode de l'étalon externe. Cette approche permet à la fois une analyse qualitative et quantitative des ions chlorure dans les adjuvants pour béton. La méthode est simple, présente une bonne répétabilité et répond aux critères requis pour la sensibilité, le parallélisme et les limites de répétabilité. Elle peut être adoptée pour la détermination de la teneur en ions chlorure dans les adjuvants pour béton. La validation de la méthode de chromatographie ionique pour la détermination des ions chlorure spécifiée dans la norme GB/T 8076-2025 « Adjuvants pour béton » récemment publiée a été menée avec succès.