GB/T 50123—2019《土工試驗方法標準》相關試驗方法探析

劉學芹， 張建根， 劉夢琳

（1．天津市市政工程設計研究院，天津 300392；2．天津市基礎設施耐久性企業重點實驗室，天津 300201；3．中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222）

工程建設中需要了解地基土的性質和組成，為地基基礎設計和施工提供依據，室內土工試驗是最基本的手段［1］。為測定土的工程性質，統一試驗方法，中華人民共和國住房和城鄉建設部與國家市場監督管理總局聯合發布了GB/T 50123—2019《土工試驗方法標準》，原GB/T 50123—1999《土工試驗方法標準》同時廢止［2］。其中土的易溶鹽和有機質試驗是兩項重要的試驗方法，本文就GB/T 50123—2019中這兩項試驗存在的一些問題進行探討與分析。

1 存在的問題

1.1 公式問題

1.1.1 碳酸根的測定

GB/T 50123—2019第269頁，式（53.4.5-2）

1.1.2 重碳酸根的測定

GB/T 50123—2019第270頁,式（53.4.6-1）

Vhb2前面的系數2 應去掉，因為：碳酸根和重碳酸根的測定分兩步：第一步用酚酞作指示劑，試樣中發生反應pH 值＜8.3，酚酞由紅色變為無色，指示試樣中碳酸鹽均轉化為重碳酸鹽；第二步用甲基橙做指示劑，試樣中發生反應H2CO3，pH 值＜4.4，甲基橙由橙黃色變為橙紅色，指示試樣中全部重碳酸鹽（包括原有的重碳酸鹽和由碳酸鹽轉化而來的重碳酸鹽）被中和。

根據同一試樣中，用酚酞和甲基橙作指示劑，到達滴定終點時滴定所消耗的標準硫酸溶液體積，即可計算出的含量。的含量相當于第二步與第一步硫酸消耗量之差，Vhb2前面的系數2應去掉，正確的應為

1.1.3 鎂離子的測定

GB/T 50123—2019 第 279 頁 ,式（53.8.5-1）和（53.8.5-2）

式（53.8.5-1）中 鎂離子前加了1/2 的系數且式（53.8.5-2）中鎂離子的摩爾質量選用0.012 2 kg·mol-1，為1/2鎂離子的摩爾質量，故式（53.8.5-1）分子應乘以2才能計算出正確的與ω(Mg2+)，正確的應為

1.2 測試結果單位的選用

GB/T 50123—2019 第 646 頁“53 條易溶鹽試驗”條文說明中“在現行國家標準《巖土工程勘察規范》GB 50021中有關鹽漬土分類規定：……鹽漬土按含鹽量分類是采用含鹽質量分數（g·kg-1）進行分類”，正確的是采用含鹽質量百分數（%）來分類的。

GB 50021—2001《巖土工程勘察規范》第12章《水和土對混凝土結構的腐蝕性評價》：水的單位是mg·L-1；土的則乘以 1.5 系數，以 mg·kg-1來表示，而非 g·kg-1；對混凝土結構中鋼筋的腐蝕性評價則直接用CL-的含量（mg·kg-1）來評價不再乘以系數。因此GB/T 50123—1999 用 0.01 mmol/kg、0.001%、1 mg/kg 三種土的單位表示，更方便技術人員編寫勘察報告使用。制定標準應有利于產品的通用互換及標準的協調配套等，由此可見GB/T 50123—2019 將mg/kg 和%兩種結果表示單位改為 g·kg-1欠妥。

1.3 對滴定讀數準確度的要求

以“53.4 碳酸根及重碳酸根的測定”為例，53.4.1條所用儀器設備第1 款規定酸式滴定管容量為25 mL，分度值0.1 mL；而在53.4.4條第1款中卻要求將滴定消耗量準確至0.01 mL，第2款中又將消耗量準確至0.05 mL，用最小刻度0.1 mL 的滴定管無法準確至0.05 mL 甚至0.01 mL。準確度要求應與儀器精度0.1 mL 一致；GB/T 50123—1999 一般要求估讀至0.05 mL是比較合理。GB/T 50123—2019 中一樣的問題還存在于53.6.3條第4款、53.7.4條第2款、53.8.4條第1款、56.3.3條中。

1.4 碳酸根和重碳酸根的測定中硫酸標準溶液的標定方法

硫酸標準溶液的濃度C（1/2H2SO4）約為0.02 mol/L，根據GB/T 50123—2019式（53.4.3）

若用0.1 g 無水碳酸鈉標定Vhb1約為94 mL，若用25 mL 的滴定管消耗硫酸標準溶液接近4 滴定管，三次平行試驗消耗硫酸標液近300 mL,既浪費硫酸標液又不便操作，GB/T 50123—1999 中C（1/2H2SO4）的濃度是 GB/T 50123—2019 的 5 倍，消耗量在 19 mL 左右是合理的。若用0.02 g 無水碳酸鈉標定，硫酸標液消耗量合理，但稱量的無水碳酸鈉量又太少，GB/T 50123—2019 既然降低了硫酸標液的濃度，標定方法也應適當調整。

建議采用同樣濃度的碳酸鈉標液標定，0.02 mol/L(1/2Na2CO3)的配制方法如下：精確稱取1.059 9 g 無水Na2CO3經160～180 ℃烘干2～4 h，用經煮沸除去CO2后冷卻的純水，溶于1 000 mL 容量瓶中。標定時取該溶液10 mL 置于250 mL 的錐形瓶中，用待標定的硫酸溶液滴定，以甲基橙為指示劑，以由橙黃變橙紅色作為終點，記錄硫酸標液的用量，以三次測量的平均值計算出硫酸標液的濃度。

1.5 鈣離子的測定中指示劑選用

鈣離子的測定53.7.2中選用的是K.B指示劑，而在53.7.3第2款試驗步驟及649頁53.7.2條文說明中描述的卻是鈣指示劑。K.B指示劑為酸性鉻藍K與萘酚綠B 混合使用，而鈣指示劑為鉻藍黑R（C20H13N2NaO5S）；二者雖然作用相同但卻是兩種不同的指示劑，應將上述兩處鈣指示劑更改為K.B指示劑。

1.6 硫酸根比濁法與鉀鈉離子火焰光度法中單位

GB/T 50123—2019 硫酸根比濁法第276 頁53.6.4條第3款“標準曲線的繪制：用移液管分別準確吸取硫酸根標準溶液（濃度為0.1 mg/mL）倒入25 mL容量瓶中，加水定容后，即成硫酸根含量為0 mL、0.1 mL、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0 mg/25mL的標準系列溶液。”標準系列溶液濃度的單位均應為mg/25 mL，故應將0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8后的mL去掉或改為mg/25 mL。

GB/T 50123—2019鉀鈉離子火焰光度法第280頁53.9.4 條式（53.9.4-1）中Kn與281 頁式（53.9.5-1）中Kk的單位為mg·mL-1，與標準曲線中鉀鈉的濃度mg·L-1不一致，使用起來不方便，故建議將Kn與Kk的單位改為mg·L-1更合理。

1.7 有機質試驗中硫酸亞鐵前的系數

GB/T 50123—2019 第 292 頁 56.2.2 條 第 2 款 中0.2 mol/L 的 1/2FeSO4應該為 0.2 mol/L 的 FeSO4，配制時用56 g硫酸亞鐵定容至1 000 mL；因FeSO·47H2O 分子量為278.03 g/mol，故FeSO4溶液的摩爾濃度為56/278.03=0.20（mol/L）。若在FeSO4前加上1/2，那濃度就應該是0.4 mol/L,況且重鉻酸鉀與硫酸亞鐵反應配比為1∶6，重鉻酸鉀已加上1/6 的系數，硫酸亞鐵前系數應為1，二者反應式

由此可見將FeSO4前加上1/2 的系數是不正確的，正文有五處，附錄D98 一處，其中式（56.2.2）和式（56.4.1）需修正為

2 標準溶液及指示劑濃度變化的探討

表1 不同標準標準溶液濃度的比較 mol/L

表2 不同標準指示劑濃度的比較 %

易溶鹽和有機質試驗中各標準溶液濃度和指示劑不同規范不盡相同［2～5］，見表1和表2。

GB/T 50123—2019 和 GB/T 50123—1999 比較，只有硫酸和重鉻酸鉀兩種標液濃度有變化，其中硫酸標液濃度是原濃度的1/5，改變比較合理。這是因為易溶鹽中的碳酸根和重碳酸根含量較少，硫酸標液濃度低,滴定時消耗量會大一些，更利于操作，減小讀數誤差，提高測量準確度。

重鉻酸鉀溶度改為0.133 3 mol/L 有待商榷：一是因為GB/T 50123—1999 只需在試管中加入10 mL 的重鉻酸鉀標液一次，而GB/T 50123—2019 卻要加一次5 mL的重鉻酸鉀標液，再加一次5 mL的濃硫酸，將重鉻酸鉀和濃硫酸分開加入，增加了操作步驟，降低了效率，濃硫酸還會冒煙，增加了操作難度；二是重鉻酸鉀加入量實際減少了，每次試驗加入量為0.1333×5=0.67（mmol），GB/T 50123—1999 的加入量為0.075×10=0.75（mmol），重鉻酸鉀的實際加入量減少，導致當土樣中有機質含量較高時（＞13.8%），即使土樣只取0.1 g，0.2 mol/L 硫酸亞鐵標液的消耗量也會小于空白消耗量的1/3，有氧化不完全的可能，使測試結果偏小，而GB/T 50123—1999 則不會有這種情況發生。為了避免這種情況發生，對有機質含量為10%～15%的土樣可減少取土質量至0.05 g或選用其他行業標準來測定有機質，以保證測量結果的準確性。

指示劑在GB/T 50123—2019 的兩項試驗中只有鈣指示劑有變化，改為了K.B 指示劑。由于酸性鉻藍K 的水溶液不穩定，故通常將指示劑用固體NaCl粉末稀釋后使用，混合指示劑中的萘酚綠B 在滴定過程中沒有顏色變化，只起襯托終點顏色的作用。K.B 指示劑可用于測定Ca2+、Mg2+總量，也可以用于單獨測定Ca2+量，使用方便，滴定顯色明顯。JTGE 40—2007《公路土工試驗規程》在鈣離子的測試中也采用K.B 指示劑。

3 結語

易溶鹽試驗中計算公式存在的問題會分別導致碳酸根、重碳酸根和鎂離子計算結果錯誤，從而進一步影響土對建筑結構的腐蝕性評價；易溶鹽分析中各離子的測試結果的單位表征，GB/T 50123—1999 與GB 50021—2001更匹配；易溶鹽和有機質測試過程中滴定讀數的準確度要求不合理，滴定時消耗量讀數應準確至0.1 mL而非0.01 mL；有機質試驗中硫酸亞鐵的系數應為1而非1/2，重鉻酸鉀標液的濃度及配制方法的變化，不利于同其他行業標準比較，不利于測有機質含量較高的土且操作步驟和難度增加，效率降低，值得商榷。希望本文列舉到的所有問題能引起重視并能得到及早改進，以使標準起到對行業的引領作用。