EDTA滴定法測定水泥劑量的影響因素分析

達瓦　王秀枚　姜哲

摘要：在工程實踐中，EDTA滴定法是一種工地快速測定水泥土中水泥劑量的標準方法，水泥劑量過高或過低，都會對水泥土整體性能的影響較大。

關鍵詞：EDTA滴定法；水泥劑量；影響因素

水泥土技術具有強度高，穩定性好，施工方便，價格低廉的優點，廣泛應用于修建路面基層及各種大小型水利工程的底基層等，在砂、礫料缺乏地區的經濟效益更加明顯。但隨著不斷的廣泛使用，也暴露出了許多的缺點和不足，其中水泥劑量的控制不準確會帶來很大負面作用，劑量過高則干縮性較大容易產生收縮裂縫，劑量過低則達不到水泥穩定碎石的強度要求，因此，精確測定水泥劑量，減少測定誤差尤為重要。但是由于一些客觀因素，如不同試驗者對驗方法理解和本人操作水平的差異，粒徑大小的影響，環境的影響等，往往使試驗結果與實際存在較大的偏差，難以起到保證施工質量的目的。為準確測量水泥劑量，減少試驗誤差，文章對EDTA滴定法測定水泥劑量的誤差因素和一些細節問題進行了較為全面的闡述。

1.EDTA滴定法原理

在工程實踐中，EDTA滴定法是一種快速檢測水泥穩定土中水泥劑量的方法，既能夠測定水泥穩定土中的水泥劑量，也可以檢驗水泥與土拌合的均勻性。由于施工現場條件限制，EDTA滴定法能夠高效率地測定水泥劑量，應用非常普遍。

EDTA滴定法的原理是利用乙二胺四乙酸鹽與水泥土中的Ca2+發生絡合反應，用鈣紅作指示劑，滴定終點顏色由玫瑰紅色變為純藍色。溶液變色為終點，以變色時消耗的EDTA二鈉標準液的毫升數，結合水泥劑量與EDTA二鈉消耗量的標準曲線，查出相應的水泥劑量。

2.EDTA滴定法的影響因素

在深入研究了EDTA滴定法原理及對現場大量水泥穩定土水泥劑量測試結果匯總分析的基礎上，歸納出以下幾點誤差產生的來源及需要注意的細節問題。

2.1試驗過程的影響

滴定試驗中，需要用10%的NH4CI溶液浸取試樣，以溶解水泥穩定土中ca（OH），，生成易溶的CaCl2，玻璃棒攪拌3rain后靜置4min，保證ca（OH），充分溶出并形成清液，但攪拌和靜置的時間也不可太長，否則有更多的水泥水化形成ca（OH），使得實際滴定值偏大，因此試驗中需要嚴格控制時間，保證準確度。

2.2pH值的影響

水泥穩定土中的其他干擾離子，如Fe3+、Al3+、Mn2+、Mg2+等能與鈣紅指示劑形成穩定的絡合物，并且這些絡合物的穩定常數大于與EDTA二鈉標準液所形成的絡合物的穩定常數，使得鈣紅指示劑出現“封閉現象”，即到達滴定終點不產生顏色突變。調節pH值，可排除干擾離子的影響。可加入NaOH溶液（含三乙醇胺）調節溶液的pH值，使其pH值穩定在12.5-13.0之間。在pH值>11時，集料中的Mg2+形成Mg（OH），沉淀，避免了對滴定試驗結果的干擾；三乙醇胺的作用是它能夠跟集料中的Fe3+、A13+形成更為穩定的絡合物，從而避免了對ca2+滴定結果的干擾。

2.3標準曲線的影響

EDTA滴定法標準曲線，是施工現場檢測水泥劑量的重要標準，它是通過標準規定的方法測出多組不同水泥劑量下所消耗EDTA溶液（按m1計）來建立的“水泥劑量-EDTA消耗量的標準曲線”，見表一。如果標準曲線繪制不準確，就會使測定的水泥劑量準確度明顯降低，無法有效的控制現場施工質量。

從化學原理的角度分析，EDTA本身是一個非基準試劑，其自身濃度的準確度是無法達到化學分析要求的精度的，只能通過另外基準物質標定的方法加以確定。標準中采用的標準曲線法，是免除溶液濃度標定的過程且確保每次EDTA溶液濃度不變的基礎上確定的，顯然非基準的EDTA試劑是達不到這個要求的。

標準曲線同樣也會隨集料種類、集料級配與含水量，水泥品種，拌合的均勻性等因素不同而變化，這些變化都會帶來誤差。因此盲目使用同一標準曲線是不合適的，必須根據現場實際情況繪制對應的標準曲線，這樣才能準確檢測出水泥劑量，更好的指導現場施工。

2.4拌合土料粒徑大小的影響

水泥穩定料中，水泥顆粒總是粘附在集料顆粒表面的，因此比表面積的大小會直接影響水泥劑量測定的結果。集料越粗，比表面積越小，反之，比表面積越大。比表面積小，附著的水泥顆粒就少，EDTA消耗量就少，測出的結果就偏小。這也就造成了不同級配的試樣進行滴定試驗，EDTA消耗量會相差數倍。很多研究表明水泥顆粒主要集中在粒徑小于4.75mm集料中。要減少此類誤差對施工的錯誤指導，就要求配置標準曲線時土顆粒應盡量和施工現場拌合土的顆粒大致接近，如果土顆粒大于4.75mm，結果就會造成檢測結果離散性增大，錯誤的指導現場施工，所以在拌合用土時土料必須經過嚴格過篩。

2.5制備過程、取樣方法的影響

在水泥土制備過程中含水率的控制是最為關鍵的，含水率偏大或者偏小都都會對水泥劑量測定有一定的影響。最優含水量是通過多次室內試驗確定的，然而現場施工條件下一般的是不可能達到準確值的，如果現場拌合達不到最優含水量，水泥顆粒的附著程度就不同，當現場含水量大于最優含水量時，測出的水泥穩定土的水泥劑量就偏小；反之，測定的結果就偏小。取樣要具有代表性，取樣后要做好保濕措施，避免運送到試驗室過程中水分的損失，在大多現場試驗中，很多檢測人員取樣具有隨意性，因此在檢測過程中數據結果失去對現場施工的指導意義。要嚴格控制集料的含水率和適當的增加取樣數量，以減少誤差。

3.結語

EDTA滴定法操作簡單，能夠高效的測定水泥劑量，因而在工程建設中應用越來越廣泛，但測定結果的準確性受很多因素的影響，如人員操作的影響、PH值的影響、標準曲線的標定、集料粒徑、取樣的代表性和均勻性等，為提高檢測的準確度，提出以下幾點建議：（1）檢測過程中盡量避免試驗誤差，對可疑數據進行剔除；（2）加強檢測及取樣人員的培訓，嚴格按照標準要求執行；（3）集料不同，標準曲線也不同，每批次的集料采用與其對應的標準曲線；（4）水泥土所用土源進行多次過篩處理，盡量使土料粒徑一致；（5）嚴格控制土源的含水率，對于出現可疑時可以增加取樣數量。

只有減少EDTA滴定法測定水泥劑量的誤差，才能使檢測結果可靠性大幅提升，更好的指導現場施工。