浅谈EDTA滴定法在水泥稳定碎石基层检测中的影响因素

谢雨珊

(海南公路工程公司)

1 EDTA滴定法的定义以及主要化学原理概述

EDTA滴定法是在公路工程中用于快速检定水泥稳定碎石基层中水泥剂量的化学方法。EDTA又称乙二胺四乙酸，采用本方法检测具有精确、严谨、实效、安全等效果，是目前在公路工程中应用较为广泛的化学检定方法。EDTA滴定法可以随时在施工现场中使用，可以为公路工程施工中水泥稳定层的施工质量控制以及管理提供切实依据，是一种非常有效而又快速的检测方法，可以确保公路工程水泥稳定层的施工质量。

EDTA滴定法的主要化学原理:先用10%的NH4Cl弱酸溶出水泥稳定材料中的Ca2+，再用EDTA二钠标准溶液夺取Ca2+，通过测定EDTA二钠标准溶液消耗量计算Ca2+含量，从而得出水泥的剂量。

2 EDTA滴定法在公路水泥稳定层检测中的实例应用

以海南省中线海口至屯昌高速公路工程HTGS-9标为例，该公路稳定层主要使用P·C 32.5水泥，其要求水泥稳定土水泥剂量4.5%，由于水泥含量过高容易造成水化热引起的裂缝，所以水泥剂量不宜超过5%，因此在施工过程中，水泥剂量的控制成为了关键。这也是为什么要对拌和水泥以及相应的集料以EDTA滴定法进行检定。

2.1 准备工作

在测定水泥剂量之前，首先，准备好试验中需要的0.1 mol/m3乙二胺四乙酸二钠(EDTA二钠)标准溶液、10%氯化铵溶液、1.8%氢氧化钠溶液和钙红指示剂;其次，通过击实试验得出混合料的最大干密度为2.330 g/cm3和最佳含水量为6.3%，从而计算出标准曲线设计水泥剂量5个剂量档，即0%、2%、4%、6%、8%所需的备料质量，见表1。

表1 测定标准曲线、水泥剂量、集料用料表

2.2 绘制标准曲线

在所制的标准曲线中，现场具备条件时已经取消筛孔硬性要求。但是在此前的检定中，要使用均匀的混合料，避免其影响实际检定结果。

根据表1称取试样，每种水泥剂量准备2组，将10组试样放入10个大口聚乙烯桶内，加入两倍试样质量体积的10%氯化铵溶液均匀搅拌，时长5 min(每分钟搅110～120次)，静置10 min以上，直至溶液澄清。用移液管吸取上层清液10 ml，加入1.8%的氢氧化钠溶液50 ml。加入起调节溶液的pH值作用的氢氧化钠溶液，将溶液的pH值控制在12.5～13.0之间。然后加入钙红指示剂，摇匀，溶液呈玫瑰红色。记录滴定管中EDTA二钠标准溶液的体积V1，然后用EDTA二钠标准溶液滴定，边滴定边摇匀，并仔细观察溶液的颜色;在溶液颜色变为紫色时，放慢滴定速度，并摇匀;直到纯蓝色为终点，记录滴定管中EDTA二钠标准溶液体积V2以ml计，精确读至0.1 ml。计算V1-V2，即为EDTA二钠标准溶液的消耗量。对其它几个盛样器中的试样，用同样的方法进行试验，并记录各自的EDTA二钠标准溶液的消耗量，见表2。以同一水泥剂量EDTA二钠标准溶液消耗量的平均值为纵坐标，以水泥剂量百分比力横坐标制图。两者的关系应是一根顺滑的曲线，见图1。

表2 标准曲线EDTA结果

图1 标准曲线

2.3 现场滴定水泥剂量

在出料现场均匀取样1 000 g，进行滴定，获得EDTA二钠标准溶液消耗量，利用绘制的标准曲线，确定混合料的水泥剂量。这样可以即时控制现场的水泥用量，整理结果，允许重复性误差均不大于5%。这样既避免由于水泥剂量过多产生的基层开裂，也杜绝施工过程中的偷工减料。

3 EDTA滴定法应用中影响因素

通过海南省中线海口至屯昌高速公路工程HTGS-9标水泥稳定碎石基层的水泥剂量检测，结合长期实践经验，逐步总结出EDTA滴定法在应用过程中影响因素，有以下几点。

3.1 取样方式的影响

水泥稳定碎石基层中的混合料是由不同粒径的集料组成，在施工出料现场，并非时刻保持均匀状态。而在稳定土中的水泥主要是附着在粒料表面，或单独以细颗粒形式存在。且集中在比表面积较大的细颗粒表面的水泥占绝大部分，而附着于粗颗粒表面只有极少数。所以水泥在水泥稳定土中不同粒径部分含量差别很大，依据长期实践经验可知水泥在粗颗粒中含量很少，其大部分集中在4.75 mm以下粒径范围的颗粒中。因此，取样的均匀性在检测过程中就显得至关重要，均匀程度不同的样品滴定值可能相差数倍，所以说取样方式对滴定结果有着很大的影响。

因此，在取样时必须由具有一定经验的试验人员严格的按照有关标准，对样品用无锈的大面铝平盘采用四分法取样，进行取样时应当尽量多选几个具有代表性的取样点，必须避免小范围取样，以尽量减小因为取样不均而对试验结果造成的影响。

3.2 龄期的影响

实践证明，在不同的龄期测出的水泥剂量是不同的。随着龄期的增长，游离钙离子不断减少，用初始的EDTA二钠标准溶液消耗量的标准曲线确定的水泥剂量必然下降，这个变化过程大致可以分为以下三个阶段:

(1)恒等区:水泥稳定土在终凝前(大致6～7 h)，EDTA滴定法测定的水泥剂量与实际水泥剂量相对误差很小，在该段时间内，EDTA滴定法测量的水泥剂量的准确度很高。

(2)衰减区:大致从水泥终凝时间后到水泥稳定土标准龄期(7 d)，这段时间内游离钙离子急速减少，EDTA滴定法测量的水泥剂量随着龄期的增加而减少。

(3)平稳区:龄期从第4 d开始，游离钙离子浸出率趋于平缓，大致在25%左右。在终凝后7 d，EDTA滴定法测量的水泥剂量大约是水泥实际剂量的1/4。

因此，现场水泥剂量应在拌合厂出料后第一时间进行测定，如在施工过程中遇到问题耽搁了，不同龄期应该用对应龄期下EDTA二钠标准溶液消耗量的标准曲线，以此测出实际的水泥剂量。

3.3 化学试剂的影响

EDTA滴定法中用到三种化学溶液，一种指示剂。其中10%氯化铵溶液，极易挥发，特别是在夏天，最好在配置当天使用完，以免影响精度。钙红指示剂在整个滴定试验中扮演着判官的角色，因此，控制好钙红指示剂的用量尤为关键，指示剂的量过大，终点蓝色越深，由深紫色变为纯蓝色的界线不明显，且会使变蓝的溶液在搁置一段时间后又显现出紫色来，滴定终点很难判断;指示剂的量少了，颜色变化不明显，容易滴定过量，所以指示剂一定要适量，质量约为0.2 g。

3.4 试验操作的影响

在滴定过程中，双手对滴定管和锥形瓶的控制是有严格要求的，滴定管的流速过快或者过慢、锥形瓶的摇晃力度大或小都影响到整个试验的精确度。通过实践积累，总结出在摇晃锥形瓶过程中，用力稍重消耗的EDTA二钠标准溶液比用力稍轻消耗的EDTA二钠标准溶液少0.3 ml左右。因此，在滴定过程中，要严格按照试验规程操作，保持前后操作一致，尽可能减小人为产生的误差。

4 结束语

应用EDTA滴定法可以随时测定现场水泥稳定层中水泥剂量和拌和料的拌和均匀程度，为水泥稳定层的施工质量管理提供了有效、快速的检测方法，保证了水泥稳定层的施工质量。在公路工程施工过程中，要严格控制施工质量，采用科学的检定方法对施工结果进行检测，做好每一环节的工作，才能保证公路的质量，延长公路的使用寿命。

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