淺談EDTA滴定法在水泥穩定碎石基層檢測中的影響因素

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場中使用，可以為公路工程施工中水泥穩定層的施工質量控制以及管理提供切實依據，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，該公路穩定層主要使用P·C 32.5水泥，其要求水泥穩定土水泥劑量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，現場具備條件時已經取消篩孔硬性要求。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;在溶液顏色變為紫色時，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 現場滴定水泥劑量

在出料現場均勻取樣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標水泥穩定碎石基層的水泥劑量檢測，結合長期實踐經驗，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，在施工出料現場，并非時刻保持均勻狀態。而在穩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。所以水泥在水泥穩定土中不同粒徑部分含量差別很大，依據長期實踐經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:水泥穩定土在終凝前(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:大致從水泥終凝時間后到水泥穩定土標準齡期(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)平穩區: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，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，由深紫色變為純藍色的界線不明顯，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，要嚴格按照試驗規程操作，保持前后操作一致，盡可能減小人為產生的誤差。

4 結束語

應用EDTA滴定法可以隨時測定現場水泥穩定層中水泥劑量和拌和料的拌和均勻程度，為水泥穩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，做好每一環節的工作，才能保證公路的質量，延長公路的使用壽命。

［1］ 羅海.EDTA滴定法在公路水泥穩定層施工中的應用探討［J］.廣東公路交通，2003，(S1).

［2］ 郭愛民.水泥穩定砂礫基層裂縫的產生及控制［J］.交通世界，2011，(7).

［3］ 許愛國.EDTA滴定法影響因素的討論［J］.長沙鐵道學院學報(社會科學版)，2012，(2).

［4］ 尹冉.水泥穩定碎石半剛性基層施工與質量控制技術研究［D］.長安大學，2008.

［5］ 劉學德.EDTA法在水泥穩定土中的應用及探討［J］.赤子，2009，(12).