EDTA滴定法测定水泥剂量的影响因素分析

达瓦　王秀枚　姜哲

摘要：在工程实践中，EDTA滴定法是一种工地快速测定水泥土中水泥剂量的标准方法，水泥剂量过高或过低，都会对水泥土整体性能的影响较大。

关键词：EDTA滴定法；水泥剂量；影响因素

水泥土技术具有强度高，稳定性好，施工方便，价格低廉的优点，广泛应用于修建路面基层及各种大小型水利工程的底基层等，在砂、砾料缺乏地区的经济效益更加明显。但随着不断的广泛使用，也暴露出了许多的缺点和不足，其中水泥剂量的控制不准确会带来很大负面作用，剂量过高则干缩性较大容易产生收缩裂缝，剂量过低则达不到水泥稳定碎石的强度要求，因此，精确测定水泥剂量，减少测定误差尤为重要。但是由于一些客观因素，如不同试验者对验方法理解和本人操作水平的差异，粒径大小的影响，环境的影响等，往往使试验结果与实际存在较大的偏差，难以起到保证施工质量的目的。为准确测量水泥剂量，减少试验误差，文章对EDTA滴定法测定水泥剂量的误差因素和一些细节问题进行了较为全面的阐述。

1.EDTA滴定法原理

在工程实践中，EDTA滴定法是一种快速检测水泥稳定土中水泥剂量的方法，既能够测定水泥稳定土中的水泥剂量，也可以检验水泥与土拌合的均匀性。由于施工现场条件限制，EDTA滴定法能够高效率地测定水泥剂量，应用非常普遍。

EDTA滴定法的原理是利用乙二胺四乙酸盐与水泥土中的Ca2+发生络合反应，用钙红作指示剂，滴定终点颜色由玫瑰红色变为纯蓝色。溶液变色为终点，以变色时消耗的EDTA二钠标准液的毫升数，结合水泥剂量与EDTA二钠消耗量的标准曲线，查出相应的水泥剂量。

2.EDTA滴定法的影响因素

在深入研究了EDTA滴定法原理及对现场大量水泥稳定土水泥剂量测试结果汇总分析的基础上，归纳出以下几点误差产生的来源及需要注意的细节问题。

2.1试验过程的影响

滴定试验中，需要用10%的NH4CI溶液浸取试样，以溶解水泥稳定土中ca（OH），，生成易溶的CaCl2，玻璃棒搅拌3rain后静置4min，保证ca（OH），充分溶出并形成清液，但搅拌和静置的时间也不可太长，否则有更多的水泥水化形成ca（OH），使得实际滴定值偏大，因此试验中需要严格控制时间，保证准确度。

2.2pH值的影响

水泥稳定土中的其他干扰离子，如Fe3+、Al3+、Mn2+、Mg2+等能与钙红指示剂形成稳定的络合物，并且这些络合物的稳定常数大于与EDTA二钠标准液所形成的络合物的稳定常数，使得钙红指示剂出现“封闭现象”，即到达滴定终点不产生颜色突变。调节pH值，可排除干扰离子的影响。可加入NaOH溶液（含三乙醇胺）调节溶液的pH值，使其pH值稳定在12.5-13.0之间。在pH值>11时，集料中的Mg2+形成Mg（OH），沉淀，避免了对滴定试验结果的干扰；三乙醇胺的作用是它能够跟集料中的Fe3+、A13+形成更为稳定的络合物，从而避免了对ca2+滴定结果的干扰。

2.3标准曲线的影响

EDTA滴定法标准曲线，是施工现场检测水泥剂量的重要标准，它是通过标准规定的方法测出多组不同水泥剂量下所消耗EDTA溶液（按m1计）来建立的“水泥剂量-EDTA消耗量的标准曲线”，见表一。如果标准曲线绘制不准确，就会使测定的水泥剂量准确度明显降低，无法有效的控制现场施工质量。

从化学原理的角度分析，EDTA本身是一个非基准试剂，其自身浓度的准确度是无法达到化学分析要求的精度的，只能通过另外基准物质标定的方法加以确定。标准中采用的标准曲线法，是免除溶液浓度标定的过程且确保每次EDTA溶液浓度不变的基础上确定的，显然非基准的EDTA试剂是达不到这个要求的。

标准曲线同样也会随集料种类、集料级配与含水量，水泥品种，拌合的均匀性等因素不同而变化，这些变化都会带来误差。因此盲目使用同一标准曲线是不合适的，必须根据现场实际情况绘制对应的标准曲线，这样才能准确检测出水泥剂量，更好的指导现场施工。

2.4拌合土料粒径大小的影响

水泥稳定料中，水泥颗粒总是粘附在集料颗粒表面的，因此比表面积的大小会直接影响水泥剂量测定的结果。集料越粗，比表面积越小，反之，比表面积越大。比表面积小，附着的水泥颗粒就少，EDTA消耗量就少，测出的结果就偏小。这也就造成了不同级配的试样进行滴定试验，EDTA消耗量会相差数倍。很多研究表明水泥颗粒主要集中在粒径小于4.75mm集料中。要减少此类误差对施工的错误指导，就要求配置标准曲线时土颗粒应尽量和施工现场拌合土的颗粒大致接近，如果土颗粒大于4.75mm，结果就会造成检测结果离散性增大，错误的指导现场施工，所以在拌合用土时土料必须经过严格过筛。

2.5制备过程、取样方法的影响

在水泥土制备过程中含水率的控制是最为关键的，含水率偏大或者偏小都都会对水泥剂量测定有一定的影响。最优含水量是通过多次室内试验确定的，然而现场施工条件下一般的是不可能达到准确值的，如果现场拌合达不到最优含水量，水泥颗粒的附着程度就不同，当现场含水量大于最优含水量时，测出的水泥稳定土的水泥剂量就偏小；反之，测定的结果就偏小。取样要具有代表性，取样后要做好保湿措施，避免运送到试验室过程中水分的损失，在大多现场试验中，很多检测人员取样具有随意性，因此在检测过程中数据结果失去对现场施工的指导意义。要严格控制集料的含水率和适当的增加取样数量，以减少误差。

3.结语

EDTA滴定法操作简单，能够高效的测定水泥剂量，因而在工程建设中应用越来越广泛，但测定结果的准确性受很多因素的影响，如人员操作的影响、PH值的影响、标准曲线的标定、集料粒径、取样的代表性和均匀性等，为提高检测的准确度，提出以下几点建议：（1）检测过程中尽量避免试验误差，对可疑数据进行剔除；（2）加强检测及取样人员的培训，严格按照标准要求执行；（3）集料不同，标准曲线也不同，每批次的集料采用与其对应的标准曲线；（4）水泥土所用土源进行多次过筛处理，尽量使土料粒径一致；（5）严格控制土源的含水率，对于出现可疑时可以增加取样数量。

只有减少EDTA滴定法测定水泥剂量的误差，才能使检测结果可靠性大幅提升，更好的指导现场施工。