謝雨珊

(海南公路工程公司)

1 EDTA滴定法的定義以及主要化學原理概述

EDTA滴定法是在公路工程中用于快速檢定水泥穩(wěn)定碎石基層中水泥劑量的化學方法。EDTA又稱乙二胺四乙酸，采用本方法檢測具有精確、嚴謹、實效、安全等效果，是目前在公路工程中應用較為廣泛的化學檢定方法。EDTA滴定法可以隨時在施工現(xiàn)場中使用，可以為公路工程施工中水泥穩(wěn)定層的施工質量控制以及管理提供切實依據(jù)，是一種非常有效而又快速的檢測方法，可以確保公路工程水泥穩(wěn)定層的施工質量。

EDTA滴定法的主要化學原理:先用10%的NH4Cl弱酸溶出水泥穩(wěn)定材料中的Ca2+，再用EDTA二鈉標準溶液奪取Ca2+，通過測定EDTA二鈉標準溶液消耗量計算Ca2+含量，從而得出水泥的劑量。

2 EDTA滴定法在公路水泥穩(wěn)定層檢測中的實例應用

以海南省中線海口至屯昌高速公路工程HTGS-9標為例，該公路穩(wěn)定層主要使用P·C 32.5水泥，其要求水泥穩(wěn)定土水泥劑量4.5%，由于水泥含量過高容易造成水化熱引起的裂縫，所以水泥劑量不宜超過5%，因此在施工過程中，水泥劑量的控制成為了關鍵。這也是為什么要對拌和水泥以及相應的集料以EDTA滴定法進行檢定。

2.1 準備工作

在測定水泥劑量之前，首先，準備好試驗中需要的0.1 mol/m3乙二胺四乙酸二鈉(EDTA二鈉)標準溶液、10%氯化銨溶液、1.8%氫氧化鈉溶液和鈣紅指示劑;其次，通過擊實試驗得出混合料的最大干密度為2.330 g/cm3和最佳含水量為6.3%，從而計算出標準曲線設計水泥劑量5個劑量檔，即0%、2%、4%、6%、8%所需的備料質量，見表1。

表1 測定標準曲線、水泥劑量、集料用料表

2.2 繪制標準曲線

在所制的標準曲線中，現(xiàn)場具備條件時已經(jīng)取消篩孔硬性要求。但是在此前的檢定中，要使用均勻的混合料，避免其影響實際檢定結果。

根據(jù)表1稱取試樣，每種水泥劑量準備2組，將10組試樣放入10個大口聚乙烯桶內，加入兩倍試樣質量體積的10%氯化銨溶液均勻攪拌，時長5 min(每分鐘攪110～120次)，靜置10 min以上，直至溶液澄清。用移液管吸取上層清液10 ml，加入1.8%的氫氧化鈉溶液50 ml。加入起調節(jié)溶液的pH值作用的氫氧化鈉溶液，將溶液的pH值控制在12.5～13.0之間。然后加入鈣紅指示劑，搖勻，溶液呈玫瑰紅色。記錄滴定管中EDTA二鈉標準溶液的體積V1，然后用EDTA二鈉標準溶液滴定，邊滴定邊搖勻，并仔細觀察溶液的顏色;在溶液顏色變?yōu)樽仙珪r，放慢滴定速度，并搖勻;直到純藍色為終點，記錄滴定管中EDTA二鈉標準溶液體積V2以ml計，精確讀至0.1 ml。計算V1-V2，即為EDTA二鈉標準溶液的消耗量。對其它幾個盛樣器中的試樣，用同樣的方法進行試驗，并記錄各自的EDTA二鈉標準溶液的消耗量，見表2。以同一水泥劑量EDTA二鈉標準溶液消耗量的平均值為縱坐標，以水泥劑量百分比力橫坐標制圖。兩者的關系應是一根順滑的曲線，見圖1。

表2 標準曲線EDTA結果

圖1 標準曲線

2.3 現(xiàn)場滴定水泥劑量

在出料現(xiàn)場均勻取樣1 000 g，進行滴定，獲得EDTA二鈉標準溶液消耗量，利用繪制的標準曲線，確定混合料的水泥劑量。這樣可以即時控制現(xiàn)場的水泥用量，整理結果，允許重復性誤差均不大于5%。這樣既避免由于水泥劑量過多產(chǎn)生的基層開裂，也杜絕施工過程中的偷工減料。

3 EDTA滴定法應用中影響因素

通過海南省中線海口至屯昌高速公路工程HTGS-9標水泥穩(wěn)定碎石基層的水泥劑量檢測，結合長期實踐經(jīng)驗，逐步總結出EDTA滴定法在應用過程中影響因素，有以下幾點。

3.1 取樣方式的影響

水泥穩(wěn)定碎石基層中的混合料是由不同粒徑的集料組成，在施工出料現(xiàn)場，并非時刻保持均勻狀態(tài)。而在穩(wěn)定土中的水泥主要是附著在粒料表面，或單獨以細顆粒形式存在。且集中在比表面積較大的細顆粒表面的水泥占絕大部分，而附著于粗顆粒表面只有極少數(shù)。所以水泥在水泥穩(wěn)定土中不同粒徑部分含量差別很大，依據(jù)長期實踐經(jīng)驗可知水泥在粗顆粒中含量很少，其大部分集中在4.75 mm以下粒徑范圍的顆粒中。因此，取樣的均勻性在檢測過程中就顯得至關重要，均勻程度不同的樣品滴定值可能相差數(shù)倍，所以說取樣方式對滴定結果有著很大的影響。

因此，在取樣時必須由具有一定經(jīng)驗的試驗人員嚴格的按照有關標準，對樣品用無銹的大面鋁平盤采用四分法取樣，進行取樣時應當盡量多選幾個具有代表性的取樣點，必須避免小范圍取樣，以盡量減小因為取樣不均而對試驗結果造成的影響。

3.2 齡期的影響

實踐證明，在不同的齡期測出的水泥劑量是不同的。隨著齡期的增長，游離鈣離子不斷減少，用初始的EDTA二鈉標準溶液消耗量的標準曲線確定的水泥劑量必然下降，這個變化過程大致可以分為以下三個階段:

(1)恒等區(qū):水泥穩(wěn)定土在終凝前(大致6～7 h)，EDTA滴定法測定的水泥劑量與實際水泥劑量相對誤差很小，在該段時間內，EDTA滴定法測量的水泥劑量的準確度很高。

(2)衰減區(qū):大致從水泥終凝時間后到水泥穩(wěn)定土標準齡期(7 d)，這段時間內游離鈣離子急速減少，EDTA滴定法測量的水泥劑量隨著齡期的增加而減少。

(3)平穩(wěn)區(qū):齡期從第4 d開始，游離鈣離子浸出率趨于平緩，大致在25%左右。在終凝后7 d，EDTA滴定法測量的水泥劑量大約是水泥實際劑量的1/4。

因此，現(xiàn)場水泥劑量應在拌合廠出料后第一時間進行測定，如在施工過程中遇到問題耽擱了，不同齡期應該用對應齡期下EDTA二鈉標準溶液消耗量的標準曲線，以此測出實際的水泥劑量。

3.3 化學試劑的影響

EDTA滴定法中用到三種化學溶液，一種指示劑。其中10%氯化銨溶液，極易揮發(fā)，特別是在夏天，最好在配置當天使用完，以免影響精度。鈣紅指示劑在整個滴定試驗中扮演著判官的角色，因此，控制好鈣紅指示劑的用量尤為關鍵，指示劑的量過大，終點藍色越深，由深紫色變?yōu)榧兯{色的界線不明顯，且會使變藍的溶液在擱置一段時間后又顯現(xiàn)出紫色來，滴定終點很難判斷;指示劑的量少了，顏色變化不明顯，容易滴定過量，所以指示劑一定要適量，質量約為0.2 g。

3.4 試驗操作的影響

在滴定過程中，雙手對滴定管和錐形瓶的控制是有嚴格要求的，滴定管的流速過快或者過慢、錐形瓶的搖晃力度大或小都影響到整個試驗的精確度。通過實踐積累，總結出在搖晃錐形瓶過程中，用力稍重消耗的EDTA二鈉標準溶液比用力稍輕消耗的EDTA二鈉標準溶液少0.3 ml左右。因此，在滴定過程中，要嚴格按照試驗規(guī)程操作，保持前后操作一致，盡可能減小人為產(chǎn)生的誤差。

4 結束語

應用EDTA滴定法可以隨時測定現(xiàn)場水泥穩(wěn)定層中水泥劑量和拌和料的拌和均勻程度，為水泥穩(wěn)定層的施工質量管理提供了有效、快速的檢測方法，保證了水泥穩(wěn)定層的施工質量。在公路工程施工過程中，要嚴格控制施工質量，采用科學的檢定方法對施工結果進行檢測，做好每一環(huán)節(jié)的工作，才能保證公路的質量，延長公路的使用壽命。

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