EDTA法测定稳定土中石灰剂量的影响因素分析

EDTA法测定稳定土中石灰剂量的影响因素分析

李杨

中铁四局集团第二工程有限公司 江苏·苏州 215000

摘要：我国道路路基施工主要采用石灰稳定土类材料，其中石灰剂量是影响稳定土施工质量的重要因素之一。研究发现，影响石灰剂量检测结果的因素众多，包括不同的含水率、压实度、龄期等。本文以路基施工为基础，对稳定土中的影响石灰剂量测定的因素进行了研究与分析。

关键词：灰剂量；EDTA滴定

石灰稳定土材料是我国现阶段路基施工的典型材料之一，具有成本低廉、拌合简单等特点，且其具有良好的强度、稳定性，满足路基施工的基本要求。在石灰稳定土施工过程中，石灰剂量是决定稳定土性能的重要原因之一，也是控制路基质量的一项重要指标。目前，我国现行的石灰剂量检测方法采用的是《公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTG E51-2009）》中T0809-2009（EDTA滴定法）。

结合实际工作环境，现以苏州某快速化改造项目为依托，通过试验分析影响稳定土中石灰剂量测定结果出现偏差的原因，从而提高石灰剂量检测结果的准确度，指导现场施工。

1、试验原理

EDTA滴定法常应用于快速测定稳定土中石灰的剂量。其工作原理是用10%的NH4CI溶液溶解出稳定土中Ca2+，使Ca2+呈游离态，然后在pH值为12-13的碱性环境中，采用EDTA二钠标准溶液与游离态的Ca2+，发生洛合现象。利用已知不同剂量的稳定土EDTA二钠标准溶液的消耗量绘制出标准曲线，对施工现场的稳定土材料取样检测，根据其消耗的EDTA二钠溶液的量对应标准曲线，确定出现场稳定土中的石灰剂量。然而，通过试验发现通过EDTA滴定法检测出的石灰剂量结果往往与实际掺灰量存在较大的偏差，影响了试验结果的准确性，给施工过程控制带来一定影响。

2、试验原材料及性质

素土基本性质：液限WL =41%；塑限Wp=24%；塑性指数Ip= 17；有机质含量：1.75%；比重2.336g/cm3。

石灰基本性质：有效氧化钙镁含量80.44%；氧化镁含量：0.88%。

3、影响因素分析

3.1稳定土含水率对石灰剂量检测的影响

研究表明，以最佳含水率为基础，随着稳定土中的含水率增加，测得石灰剂量会相应减少。试验测得稳定土最佳含水率为15.6%，采用4%的石灰剂量不变，分别制作含水率为11.6%，13.6%，15.6%，17.6%和19.6%的稳定土。采用EDTA滴定的法对试样进行检测，试验结果如表1所示。

图1：不同含水量时EDTA消耗量(mL)

由表1可见，相同石灰掺量的稳定土在不同含水率情况下检测结果不同，含水率越低，其EDTA溶液的消耗量愈大；反之，EDTA消耗量愈少。这是由于当稳定土中的含水率增加时，相同湿质量的稳定土中所含的干质量减少，即土跟石灰的量减少，试验所需的EDTA溶液也就相应减少。故标准曲线的制作应处于最佳含水率的状态下，避免与施工现场含水率不同引起误差。

3.2稳定土状态对石灰剂量检测的影响

压实度是否满足要求直接决定了路基的施工质量，稳定土类材料的压实状态对灰剂量的检测结果有着不同的影响。在石灰稳定土材料的拌合、闷料、压实过程中，石灰中的Ca2+不断的与土颗粒之间发生反应，从而增强了土颗粒之间的作用力。随着反应的不断进行，稳定土中的Ca2+逐渐减少，强度随之增长。故试验中可以通过测定不用时期、状态下的石灰剂量，在一定程度上反应稳定土强度形成的过程。

本文研究了相同龄期、不同压实状态下稳定土的EDTA消耗量。在保持石灰品种（有效钙镁含量：80.44%）、石灰掺量（4%）及最佳含水率（15.6%）相同的条件下。第一组拌合后不进行压实，模拟现场松铺状态；第二组按规范要求制作稳定土试样，模拟现场压实状态。试验结果如图1所示。

图1：不同压实状态时EDTA消耗量(mL)

由图1可见，相同龄期时，未经压实的稳定土EDTA消耗量明显高于压实后的稳定土消耗量[1]，这是由于压实状态下Ca2+更容易与土颗粒进行物理、化学反应，加快了Ca2+消解速度。因此在进行EDTA滴定试验时，制作标准曲线的试样必须模拟现场实际情况，其试验压实度应与现场实际压实度相近；同时，制作松铺、压实两组标准曲线作为现场路基压实前、后灰剂量控制的标准。

3.3试验时间对石灰剂量检测的影响

石灰与土颗粒的反应在拌和开始时即进行，故在测定稳定土中石灰剂量时要明确试验时间。根据上述试验结果，不难发现在其它条件保持不变的情况下，不同龄期的稳定土所消耗的EDTA溶液略有差别，且随着时间的增长，稳定土所消耗的EDTA溶液显著减少。这是由于石灰中游离态Ca

2+与土颗粒连续发生反应使Ca2+含量逐渐减少；第7天以后，试验所需EDTA标准溶液的消耗量变化速度逐渐减缓，这是因为石灰中游离态Ca2+与土颗粒发生反应主要在前7天。因此，在施工开始前，应绘制出不同剂量、不同龄期、不同压实状态的稳定土在相应最佳含水率的状态下的EDTA溶液消耗量曲线，在进行稳定土灰剂量检测时，应做到随拌随取，随取随测。

稳定土灰剂量的检测还会受到材料状态、试剂性能、测试时间、人员熟练度等一系列因素的影响[2]。测试结果的稳定性即在试验过程中避免或减少上述因素的影响，使试验的重复性和复现性满足要求。总结得出，以下方法可有效提高试验结果的稳定性，避免由试验不稳定带来的测试误差。

(1)试验试样的影响：在制作标准曲线的时候，应在干燥状态下将材料拌和均匀，再加入拌和用水搅拌；现场取样时，应按照规范随机取样。

(2)试验试剂的影响：NH4CI试剂应当天配制，其余试剂应在有效期内使用。

(3)试验人员的影响：试验人员应操作操作准确、熟练，尽可能由同一人来完成。滴定至溶液由玫瑰红变为紫色时，应放慢滴定速度，准确读数。

4、结语

施工前，应采取标准击实法确定出石灰稳定土的最大干密度及最佳含水率，并采用EDTA滴定法绘制出标准曲线；当施工现场稳定土的含水率在最佳含水率±2%的允许范围内时，可以忽略含水率对测试结果的影响；尽量缩短石灰的储存期，同时储存条件应符合规范要求，石灰在使用前应进行必要的检测；压实状态对灰剂量的检测有一定影响，因此试验过程中应严格按照规范进行制样，保证样品状态的一致性；时间是影响灰剂量的另一大因素，掌握合适的测试的时间对检测结果具有重要意义。

5、参考文献

[1]边加敏,蔡晓飞.改进的石灰土灰剂量检测制样方法及验证.水文地质工程地质,2018,(1):111-115

[2]刘凤翰.EDTA滴定法测定石灰稳定土石灰剂量影响因素分析.施工技术,2014,(3):51-54