Determinación del contenido de iones de cloruro en mezclas de hormigón mediante cromatografía iónica

La corrosión del acero es un factor primario que afecta la durabilidad de las estructuras de hormigón armado. La presencia de iones cloruro en el hormigón es una de las principales causas de la corrosión del acero, y la erosión por iones cloruro es el desencadenante más significativo de dicha corrosión. El hormigón se compone principalmente de cemento, agregados, agua de mezcla y aditivos para hormigón. Los iones cloruro contenidos en los aditivos para hormigón representan una fuente importante de iones cloruro en el hormigón. Por lo tanto, la detección de iones cloruro en los aditivos para hormigón es de gran importancia.

En este estudio, se empleó un cromatógrafo iónico Wayeal equipado con una columna de intercambio aniónico NovaChrom HS-5A-P2 para separar los iones objetivo de otros iones interferentes. Se estableció un método analítico altamente sensible, preciso, rápido y exacto para la determinación de iones cloruro en aditivos para hormigón.

Palabras clave:Cromatografía iónica, Aditivos para hormigón, Iones cloruro.

1. Método experimental

1.1 Configuración del instrumento

Tabla 1 Lista de configuración del sistema de cromatografía iónica

1.2 Material experimental y equipo auxiliar

Solución estándar de iones cloruro en agua: 1000 mg/L

Ácido nítrico: GR

Muestra: Agente de tratamiento del hormigón

Filtro de jeringa de base acuosa (0,22 μm)

Balanza analítica con precisión de 0,0001 g

El agua experimental se preparó con un sistema de purificación de agua ultrapura Wayeal, con una conductividad de 18,25 MΩ·cm (a 25 °C).

1.3 Condiciones de ensayo

Tabla 2 Condiciones de cromatografía iónica

1.4 Pretratamiento de la muestra

Pesar exactamente 0,5 g de la muestra de aditivo, con una precisión de 0,1 mg. Colocarla en un tubo de centrífuga de 50 mL, añadir 25 mL de agua y 5 gotas de ácido nítrico para disolver la muestra. Si la muestra es soluble en agua, añadir 25 mL adicionales de agua. Vortex para mezclar a fondo y luego dejar reposar. Pasar la muestra a través de un cartucho de pretratamiento RP y un filtro de jeringa desechable de 0,22 μm antes de introducirla en el cromatógrafo iónico para su análisis. Mantener las mismas condiciones analíticas y realizar un ensayo en blanco.

2. Resultados y discusión

2.1 Ensayo lineal

Se pipetearon secuencialmente una serie de soluciones de trabajo estándar de iones cloruro con concentraciones de 1 mg/L, 2 mg/L, 4 mg/L, 6 mg/L y 8 mg/L. Siguiendo las condiciones analíticas especificadas en la Sección 1.3, los cromatogramas superpuestos para la curva estándar se muestran en la Figura 1. La ecuación lineal se muestra en la Tabla 3. En estas condiciones cromatográficas, la curva de calibración de iones cloruro exhibió un coeficiente de correlación (R) superior a 0,999, lo que indica una excelente linealidad.

Fig. 1 Cromatograma superpuesto de la curva estándar

Fig. 2 Curva estándar de iones cloruro

Tabla 3 Ecuación lineal de la curva estándar

2.2 Límite de detección

Según el “GB/T 8077-2023 Método de ensayo para la uniformidad de los aditivos para hormigón”, el límite de detección de iones cloruro por cromatografía iónica es de 0,01 mg/L. En este método, la relación señal-ruido para los iones cloruro a 0,01 mg/L es significativamente mayor que 3, lo que cumple con los requisitos de sensibilidad de la norma nacional. Las relaciones señal-ruido para el límite de detección de iones cloruro se enumeran en la Tabla 4, y el cromatograma correspondiente se muestra en la Figura 3.

Tabla 4 Relación señal-ruido del límite de detección de iones cloruro

Fig. 3 Cromatograma del límite de detección de iones cloruro

2.3 Ensayo de muestra

2.3.1 Ensayo de contenido de la muestra

En las condiciones analíticas especificadas en la Sección 1.3, se realizaron ensayos paralelos en las muestras pretratadas descritas en la Sección 1.4. Los resultados mostraron una buena reproducibilidad de las muestras. Los cromatogramas de las muestras paralelas se muestran en las Figuras 4 y 5, y el contenido de iones cloruro obtenido en las muestras se presenta en la Tabla 5.

Fig. 4 Cromatograma del ensayo de iones cloruro para la muestra paralela 1 del agente de tratamiento

Fig. 5 Cromatograma del ensayo de iones cloruro para la muestra paralela 2 del agente de tratamiento

Tabla 5 Análisis de resultados de la muestra

Notas: ① Los resultados de los ensayos se han corregido para los valores en blanco; ② Puede existir variabilidad entre los resultados obtenidos utilizando diferentes métodos o en diferentes laboratorios.

2.3.2 Límite de repetibilidad de la muestra

De acuerdo con los requisitos de la norma nacional, el límite de repetibilidad para el ensayo de muestras deberá cumplir con las especificaciones de la Tabla 6 a continuación:

Tabla 6 Requisitos del límite de repetibilidad de la muestra

Basado en los datos de ensayo de las muestras en la Sección 2.3.1, el límite de repetibilidad para el agente de tratamiento se calcula como |0,0487% – 0,0469%| = 0,0018%, que es menor que 0,02% y cumple con los requisitos de la norma nacional.

2.3.3 Ensayo de repetibilidad de la muestra

En las condiciones de ensayo de trabajo especificadas en la Sección 1.3, se realizaron ensayos de repetibilidad en las muestras pretratadas descritas en la Sección 1.4. Los cromatogramas superpuestos obtenidos de múltiples inyecciones se muestran en las Figuras 6 y 7. Los resultados de los ensayos se presentan en la Tabla 7, lo que indica que la desviación estándar relativa (RSD) del área del pico para los iones cloruro en los ensayos de repetibilidad osciló entre 0,238% y 0,243%, y la RSD del tiempo de retención osciló entre 0,015% y 0,028%. Los resultados son fiables, lo que demuestra una buena repetibilidad.

Fig. 6 Cromatogramas superpuestos de iones cloruro para la muestra paralela 1 del agente de tratamiento (6 inyecciones)

Fig. 7 Cromatogramas superpuestos de iones cloruro para la muestra paralela 2 del agente de tratamiento (6 inyecciones)

Tabla 7 Resultados de repetibilidad de la muestra

3. Conclusión

Este experimento se refirió al método de cromatografía iónica especificado en la próxima norma GB/T 8076-2025 “Aditivos para hormigón”. Los resultados experimentales indican que para seis inyecciones consecutivas de la solución de muestra, la RSD del tiempo de retención osciló entre 0,015% y 0,028%, y la RSD del área del pico osciló entre 0,238% y 0,243%. El método demostró buenos límites de detección por inyección y una excelente linealidad, con un coeficiente de correlación R² de 0,99911. Todos los datos anteriores cumplen con los requisitos del método de la norma nacional para el rendimiento instrumental. Se estableció un método de cromatografía iónica para la determinación del contenido de iones cloruro en aditivos para hormigón utilizando un cromatógrafo iónico Waayeal equipado con un detector de conductividad. Después del pretratamiento de la muestra, la separación se realizó en una columna de cromatografía iónica, y la cuantificación se llevó a cabo utilizando el método del estándar externo. Este enfoque permite tanto el análisis cualitativo como el cuantitativo de los iones cloruro en los aditivos para hormigón. El método es sencillo, muestra una buena repetibilidad y cumple con los criterios requeridos para la sensibilidad, el paralelismo y los límites de repetibilidad. Puede adoptarse para la determinación del contenido de iones cloruro en aditivos para hormigón. La validación del método de cromatografía iónica para la determinación de iones cloruro especificado en el recientemente publicado GB/T 8076-2025 “Aditivos para hormigón” se ha completado con éxito.