T 0809—2009 水泥或石灰穩(wěn)定材料中水泥或石灰劑量測定方法(EDTA滴定法)
1 適用范圍
本方法適用于快速測定水泥或石灰穩(wěn)定材料及水泥和石灰綜合穩(wěn)定材料中結(jié)合料的劑量，并可用于檢查現(xiàn)場拌和和攤鋪的均勻性。
2 儀器設備
2.1 滴定管(酸式):50mL,1 支 。
2.2 滴定臺：1個。
2.3 滴定管夾：1個。
2.4 大肚移液管：10mL、50mL,10 支。
2.5 錐形瓶(即三角瓶):200mL,20 個。
2.6 燒杯：2000mL(或1000mL),1 只；300mL,10 只 。
2.7 容量瓶：1000mL,1 個。
2.8 搪瓷杯：容量大于1200mL,10 只 。
2.9 不銹鋼棒(或粗玻璃棒):10根。
2.10 量筒：100mL和 5mL,各一只；50mL,2 只 。
2.11 棕色廣口瓶：60mL,1只(裝鈣紅指示劑)。
2.12 電子天平：量程不小于1500g, 感量0.01g。
2.13 秒表：1 只 。
2.14 表面皿：φ90mm,10 個 。
2.15 研缽：φ120～130mm,1 個 。
2.16 洗耳球：1個。
2.17 精密試紙：pH12～14。
2.18 聚乙烯桶：20L,3 個(裝蒸餾水和裝氯化銨及 EDTA二鈉標準液);5L,1個(裝氫氧化鈉),5L(大口桶)10個。
2.19 毛刷、去污粉、吸水管、塑料勺、特種鉛筆、厘米紙。
2.20 洗瓶(塑料):500mL,1 只 。
3 試劑
3.1 0.1mol/L 乙二胺四乙酸二鈉(EDTA 二鈉)標準溶液(簡稱EDTA 二鈉標準溶 液):準確稱取 EDTA二鈉(分析純)37.23g, 用40～50℃的無二氧化碳蒸餾水溶解，待全
部溶解并冷卻至室溫后，定容至1000mL。
3.2 10%氯化銨(NH?Cl) 溶液：將500g氯化銨(分析純或化學純)放在10L 的聚乙烯 桶內(nèi)，加蒸餾水4500mL, 充分振蕩，使氯化銨完全溶解。也可分批在1000mL 的燒杯內(nèi)配 制，然后倒入塑料桶內(nèi)搖勻。
3.3 1.8%氫氧化鈉(內(nèi)含三乙醇胺)溶液：用電子天平稱18g 氫氧化鈉(NaOH)(分析 純),放入潔凈干燥的1000mL燒杯中，加1000mL蒸餾水使其全部溶解，待溶液冷卻至室 溫后，加入2mL三乙醇胺(分析純),攪拌均勻后儲于塑料桶中。
3.4 鈣紅指示劑：將0 .2g 鈣試劑羧酸鈉(分子式C21H13N2NaO7S, 分子量460.39)與20g 預先在105℃±1℃烘箱中烘1h 的硫酸鉀混合。一起放入研缽中，研成極細粉末，儲 于棕色廣口瓶中，以防吸潮。
4 準備標準曲線
4.1 取樣：取工地用石灰和被穩(wěn)定材料，風干后用烘干法測其含水率(如為水泥，可假 定含水率為0)。
4.2 混合料組成的計算：
4.2.1 公式：干料質(zhì)量=濕料質(zhì)量/(1+含水率)
4.2.2 計算步驟：
(1)干混合料質(zhì)量=濕混合料質(zhì)量/(1+最佳含水率)
(2)被穩(wěn)定材料的干質(zhì)量=干混合料質(zhì)量(1+石灰或水泥劑量)
(3)干石灰或水泥質(zhì)量=干混合料質(zhì)量-被穩(wěn)定材料的于質(zhì)量
(4)被穩(wěn)定材料的濕質(zhì)量=被穩(wěn)定材料的干質(zhì)量×(1+被穩(wěn)定材料的風干含水率)
(5)濕石灰質(zhì)量=干石灰質(zhì)量×(1+石灰的風干含水率)
(6)石灰穩(wěn)定材料中應加入的水=濕混合料質(zhì)量-被穩(wěn)定材料的濕質(zhì)量-濕石灰 質(zhì)量
4.3 準備5種試樣，每種2個樣品(以水泥穩(wěn)定材料為例),如為水泥穩(wěn)定中、粗粒材 料，每個樣品取1000g 左右(如為細粒材料，則可稱取300g 左右)準備試驗，為了減少中、 粗粒材料的離散，宜按設計級配單份摻配的方式備料。
5種混合料的水泥劑量應為：水泥劑量為0,最佳水泥劑量左右、最佳水泥劑量的 ±2%和+4%①,每種劑量取兩個(為濕質(zhì)量)試樣，共10個試樣，并分別放在10個大口 聚乙烯桶(如為穩(wěn)定細粒材料，可用搪瓷杯或1000mL 具塞三角瓶；如為粗粒材料，可用 5L 的大口聚乙烯桶)內(nèi)。被穩(wěn)定材料的含水率應等于工地預期達到的最佳含水率，被穩(wěn) 定材料中所加的水應與工地所用的水相同。
注①:在此，準備標準曲線的水泥劑量可為：0、2%、4%、6%、8%,如水泥劑量較高或較低，應保證 工地實際所用水泥或石灰的劑量位于標準曲線所用劑量的中間。
4.4 取一個盛有試樣的盛樣器，在盛樣器內(nèi)加入兩倍試樣質(zhì)量(濕料質(zhì)量)體積的 10%氯化銨溶液(如濕料質(zhì)量為300g, 則氯化銨溶液為600mL;濕料重為1000g, 則氯化銨 溶液為2000mL) 。料為300g, 則攪拌3min(每分鐘攪110～120次);料為1000g, 則攪拌 5min。如用1000mL具塞三角瓶，則手握三角瓶(瓶口向上)用力振蕩3min(每分鐘120 次±5次),以代替攪拌棒攪拌。放置沉淀10min②,然后將上部清液轉(zhuǎn)移到300mL 燒杯內(nèi)，攪勻，加蓋表面皿待測。
注②:如10min后得到的是混濁懸浮液，則應增加放置沉淀時間，直到出現(xiàn)無明顯懸浮顆粒的懸浮 液為止，并記錄所需的時間，以后所有該種水泥(或石灰)穩(wěn)定材料的試驗，均應以同一時間為準。
4.5 用移液管吸取上層(液面下10～20mm) 懸浮液10.0mL 放入200mL的三角瓶內(nèi)， 用量筒量取1.8%氫氧化鈉(內(nèi)含三乙醇胺)溶液50mL倒入三角瓶中，此時溶液pH 值為 12.5～13.0(可用pH12～14 精密試紙檢驗),然后加入鈣紅指示劑(質(zhì)量約為0.2g), 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V?,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?yōu)樽仙珪r，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V?(以mL計，讀至0. 1mL) 。計 算V?-V?, 即 為EDTA二鈉標準溶液的消耗量。
4.6 對其他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。
4.7 以同一水泥或石灰劑量穩(wěn)定材料EDTA二鈉標準溶液消耗量(mL) 的平均值為縱 坐標，以水泥或石灰劑量(%)為橫坐標制圖。兩者的關(guān)系應是一根順滑的曲線，如圖T 0809-1所示。如素土、水泥或石灰改變，必須重做標準曲線。
圖T 0809-1 EDTA標準曲線
5 試驗步驟
5.1 選取有代表性的無機結(jié)合料穩(wěn)定材料，對穩(wěn)定中、粗粒材料取試樣約3000g, 對穩(wěn) 定細粒材料取試樣約1000g。
5.2 對水泥或石灰穩(wěn)定細粒材料，稱300g放在搪瓷杯中，用攪拌棒將結(jié)塊攪散，加10%氯化銨溶液600mL;對水泥或石灰穩(wěn)定中、粗粒材料，可直接稱取1000g左右，放入10%氯化銨溶液2000mL,然后如前述步驟進行試驗。
5.3 利用所繪制的標準曲線，根據(jù)EDTA 二鈉標準溶液消耗量，確定混合料中的水泥 或石灰劑量。
6 結(jié)果整理
本試驗應進行兩次平行測定，取算術(shù)平均值，精確至0.1mL, 允許重復性誤差不得大 于均值的5%,否則，重新進行試驗。
7 報 告
報告應包括以下內(nèi)容：
(1)無機結(jié)合料穩(wěn)定材料名稱；
(2)試驗方法名稱；
(3)試驗數(shù)量n;
(4)試驗結(jié)果極小值和極大值；
(5)試驗結(jié)果平均值
;
(6)試驗結(jié)果標準差S;
(7)試驗結(jié)果變異系數(shù)Cv。
8 記錄
本試驗的記錄格式如表T 0809-1。
表T 0809-1 水泥或石灰劑量的測定
工程名稱 試驗方法
結(jié)構(gòu)層名稱 穩(wěn)定劑種類
試樣標號
標準曲線制定
平行試樣 | 1 | 2 | 平均EDTA 二鈉標準 溶液消耗量 (mL) | ||||
劑量 |
V (mL) |
V? (mL) | EDTA二鈉 標準溶液 消耗量(mL) |
V? (mL) |
V? (mL) | EDTA二鈉 標準溶液 消耗量(mL) | |
標準曲線公式 | |||||||
試樣編號 | V? | V? | EDTA二鈉標準溶液消耗量 (mL) | 平均EDTA二鈉標準溶液 消耗量(mL) | 結(jié)合料劑量 (%) |
1 | |||||
2 |
試驗： 校核： 試驗日期：
條文說明
本辦法適用于在水泥終凝之前的水泥含量測定，現(xiàn)場試樣的石灰劑量應在路拌后盡 快測試，否則需要用相應齡期的 EDTA二鈉標準溶液消耗量的標準曲線確定。
EDTA滴定法的化學原理是：先用10%的NH?Cl 弱酸溶出水泥穩(wěn)定材料中的Ca2+, 然后用EDTA 二鈉標準溶液奪取Ca2+,EDTA 二鈉標準溶液的消耗與相應的水泥劑量(水泥劑量的大小正比于Ca2+ 的數(shù)量)存在近似線性關(guān)系。
由于氯化銨的標裝一瓶為500g,在使用過程中氯化銨必須用電子秤過秤，不可就用 一瓶當500g。瓶裝蒸餾水也是一桶4500mL, 在使用過程中必須重新過量筒。
在試驗操作過程中，每個樣品攪拌的時間、速度和方式應力求相同，以減小試驗誤差。 在做標準曲線時，如工地實際水泥劑量較大，素集料和低劑量水泥的試樣可不做，而直接 用較高的劑量試驗，但應有兩種劑量大于實用劑量和兩種劑量小于實用劑量。配制的氯化銨溶液最好當天用完，不要放置過久，以免影響試驗的精度。如素土、水泥或石灰較長時間沒有改變，應在每天試驗前，增加1~2點對標準曲線進行驗證，以減少原材料的可能的離散對試驗結(jié)果的影響。
控制好滴定的各環(huán)節(jié)。EDTA 滴定過程中，溶液的顏色有明顯的變化過程，從玫瑰紅 色變?yōu)樽仙⒆罱K變?yōu)樗{色。因此要把握好滴定的臨界點，切不可直接將溶液滴到純藍色，因為在滴定過量時，溶液的顏色始終保持為純藍色，因此如果沒有經(jīng)過臨界點的，可能已經(jīng)過量很多。 一般來說在溶液顏色變?yōu)樽仙?，如水泥劑量較低，1～2滴就能徹底變 藍，如水泥劑量較高，可能需要再多些，因此此時的滴定速度務必放慢，逐滴滴入，并保持 搖勻，以免滴定過量。
鈣紅指示劑的作用是用來調(diào)節(jié)溶液的顏色，如果用量太少，顏色的變化不顯著,容易 滴定過量。如果用量太多，就會使變藍的溶液，在擱置較長一段時間后又顯現(xiàn)出紫色來。 如果有經(jīng)驗的工作者也可根據(jù)經(jīng)驗確定，關(guān)鍵是要把握滴定過程中溶液顏色變化的規(guī)律。
工程實踐證明，對水泥和石灰穩(wěn)定材料，在不同齡期測出的灰劑量都在下降。圖T 0809-2為一組水泥穩(wěn)定材料的 EDTA滴定量與齡期的關(guān)系圖。分析其原因是隨著齡期的 增長，石灰穩(wěn)定材料和水泥穩(wěn)定材料中的一部分鈣離子已經(jīng)與被穩(wěn)定材料中的礦物發(fā)生 反應，生成新的化合物，因此游離鈣離子減少，用初始的EDTA 二鈉標準溶液消耗量的標 準曲線確定的摻灰量必然下降。正確的做法是在不同的齡期應用不同的EDTA 二鈉標準 溶液消耗量的標準曲線，只有這樣才能在不同齡期都能測出實際的摻灰量。因此，現(xiàn)場被 穩(wěn)定材料試樣的摻灰率應在路拌后盡快測試，否則即使齡期不超過7天也需要用相應齡 期的 EDTA二鈉標準溶液消耗量的標準曲線確定。對水泥穩(wěn)定材料超出終凝時間(12h 以后)所測定的水泥劑量，需作出相應的齡期校正。
同時EDTA 法的齡期效應曲線與素集料、水泥劑量、水泥品質(zhì)、穩(wěn)定層壓實度、養(yǎng)護、 溫度等因素有關(guān)，應按工地具體使用的材料和配合比，通過試驗，制備好齡期效應標準曲 線，為實際檢測工作提供依據(jù)。水泥穩(wěn)定材料的齡期修正以小時計，石灰及二灰修正以天計，水泥劑量測定不宜超過終凝，石灰劑量測定不宜超過火山灰反應開始時間， 一般為7d.
圖T 0809-2 反應齡期與EDTA二鈉標準溶液消耗量的關(guān)系
注：系列1、系列2、系列3、系列4、系列5分別為水泥劑量是4.0%、4.5%、5.0%、5.5%6.0%時混合料拌和后水泥劑 量隨時間變化的曲線。
