公路填料易溶盐SO42-离子含量试验检测方法分析.doc

1、1公路填料易溶盐 SO42-离子含量试验检测方法分析【摘要】 ；介绍了新疆盐渍土地区易溶盐的形成、分布、试验方法以及其对高速公路路基的溶陷性和盐胀性危害，主要分析了粗粒土硫酸盐渍土中 SO42-离子的试验方法和操作过程，最终达到准确测定 SO42-离子含量，正确指导路基施工填料。 【关键词】：盐渍土; 易溶盐; 试验; 施工 中图分类号：C33 文献标识码：A 文章编号： 新疆气候，夏季高温，冬季严寒，干旱少雨，蒸发量大于降雨量十倍甚至更多。这就决定了土壤中上升水流占优势，使土中可溶性盐随着毛细管水上升积聚于表层；而在自然条件下，淋溶与脱盐过程十分微弱，导致土壤遍地积盐，形成大面积盐渍土【1】

2、 。 盐渍土对道路破坏有两种方式溶陷性和盐胀性。盐胀对道路破坏程度较大，组成虽然也可以用气相、液相和固相来表示,但其液相不是水,而是一种盐溶液，其固相除土的固体颗粒外，还有不稳定的结晶盐，盐渍土的液相与固相因外界条件而相互转化，从而导致公路表面裂缝、起包、塌陷等病害，对公路尤其是高速公路危害甚大，严重的影响了公路的质量和行车安全。 为确保公路路基填筑施工，易溶盐的试验检测工作至关重大，针对新疆克拉玛依至铁厂沟段沿线易溶盐含量较多、分布不均匀，经设计勘2测多以硫酸盐渍土为主，个别地区还存在少量氯盐渍土，而硫酸盐渍土易溶盐试验中，SO42-离子的含量不能及时、准确的测定，试验时间长。往往会出现阴阳

3、离子总质量之和与易溶盐总盐量结果不相符，进而影响判定结果，导致易溶盐盐性判定不准确，不能正确指导路基施工填料。 本文主要介绍了 EDTA 络合滴定法间接测定 SO42-离子含量的试验方法，总结了不同盐渍土钡镁混合液用量与 EDTA 消耗量之间的关系，快速、准确的测定了 SO42-离子的含量，表明了 SO42-离子和钡镁混合液之间量的关系，提高了试验效率和精确度。 1.试验准备及原理 1.1 试验仪器 YC7124 旋片式真空泵（温岭市速力电机厂） ；DZKW-S-6 恒温水浴（北京市永光明医疗仪器厂） ；FA2004 分析天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司） ；HY-4 调速多用振荡器（金坛市

4、医疗仪器厂） ；101-4 型加热鼓风干燥箱（北京市科伟永兴仪器有限公司） 。 1.2 溶液的配制 001mol/L EDTA 溶液；K-B 指示剂；001mol/L Ba-Mg 混合液；1:4 盐酸；PH=10 氨缓冲溶液；三乙醇胺 1.3 试验原理 第一步：在酸性溶液条件下加入钡镁混合液，将滤液中的 SO42-离子全部转化成 BaSO4 沉淀。反应方程式如下： SO42-+Ba2+ BaSO4 第二步：在 PH=10 缓冲条件下，用 EDTA 溶液夺取 BaSO4 中的 Ba2+离3子，从而通过 EDTA 的消耗量间接得出 SO42-离子的含量。反应方程式如下： Y2-+BaSO4 Ba-

5、Y+SO42- 用 K-B 指示剂指示终点。 2.试验部分及过程分析 2.1 水浸提液的制备 被测土样与蒸馏水按 1：5 的质量比混合后，在振荡器上充分摇匀3min。然后，用真空泵抽滤装置进行抽滤，提取滤液【2】 。若滤液浑浊应再进行离心操作，直至滤液清澈透明为止。 2.2 试验步骤 取滤液 25ml 于锥型瓶中，加入 5 滴 1:4 的盐酸，加热至沸。趁热用移液管缓缓的准确加入钡镁混合液，继续煮沸 5min，然后放 2h 以上。 加 PH=10 的缓冲溶液 5ml，加 K-B 指示剂约 0.1g，摇匀，用001mol/L EDTA 标准溶液滴定由酒红色变为浅蓝色为终点，记录 EDTA消耗体积

6、 V1（ml） 。 空白标定：取 25ml 蒸馏水，按照以上步骤，加入同试剂和相同用量，用 001mol/L EDTA 标准溶液滴定由酒红色变为浅蓝色，记录 EDTA 消耗体积 V2（ml） 。 Ga2+、Mg2+总量的测定：取滤液 25ml 于锥型瓶中，加入 2 滴 1:1 的盐酸，摇匀，加热至沸 1min，出去 CO2 冷却。加 PH=10 的缓冲溶液3.5ml，加 K-B 指示剂约 0.1g，摇匀，用 001mol/L EDTA 标准溶液滴定由酒红色变为浅蓝色为终点，记录 EDTA 消耗体积 V3（ml） 。 42.3 过程分析 首先，当溶液加入 1:4 的盐酸加热煮沸后，若有白色沉淀生

7、成时，此时，溶液当中发生了以下化学反应： Al3+3H2OAl(OH)3+3H+ 该反应为可逆反应，它发生必须具备两个条件。第一、酸性条件，加入盐酸后具备此条件；第二、加热到一定温度，加热煮沸满足第二个条件。所以，此反应得以发生，生成 Al(OH)3 沉淀，而 Al(OH)3 为两性物质，再继续加入 H+后反应将向反方向进行，Al(OH)3 沉淀消失。 由此说明，土的水提液中存在 Al3+，它的存在会影响滴定终点，一般在这种情况下，应在酸性条件下，加入 1:2 的三乙醇胺隐蔽剂 2ml，以消除其及其他金属离子对滴定终点的影响。 SO42-离子测定的成功与否，关键在于钡镁混合液的用量。钡镁混合液

8、的用量不够，会导致溶液当中 SO42 离子不能完全转化成 BaSO4 沉淀。在进行 EDTA 络合滴定实验过程中，Ba2+离子数量不够，进而导致 SO42离子含量检测不准确，盐性判断不准确，各个阴阳离子之和跟总盐量相差甚远，不能吻合。因此，钡镁混合液的用量是否足量，可用下式判定：（1）V2 + V3 - V1 =0；表明土中无 SO42-； （2）V2 + V3 - V1 0； 表明操作有误； （3）V2 + V3 - V1 =A ml； A + A*25%V 钡镁混合液，表明加入的沉淀剂足量； A + A*25%V 钡镁混合液，表明加入的沉淀剂不足。 5式中： V 钡镁混合液：-所加钡镁混合

9、液的体积； V1 -滴定 SO42-离子消耗 EDTA 的体积； V2 -空白滴定消耗 EDTA 的体积； V3 -Ga2+、Mg2+总量消耗 EDTA 的体积。 2.4 V 钡镁混合液与 V1、V2、V3 的关系 由于所处新疆克拉玛依至铁厂沟地区料源均为粗粒土，且硫酸盐含量居多。因此，本试验采用土料均为粗粒土的硫酸盐，盐渍土的盐渍化程度分类见表 1： 表 1 盐渍土按盐渍化程度分类【3】 注：离子含量以 100g 干土内的含盐总量计。 2.4.1 非盐渍土中钡镁混合液 V 钡镁混合液的用量 分别提取 25ml 不同易溶盐含量的非盐渍土水提液，准确测定其易溶盐总盐量后，加入钡镁混合液，用 0.

10、01mol/L 的 EDTA 溶液滴定 SO42-离子含量，不同钡镁混合液的用量与 EDTA 标准液的消耗量之间的关系见表2： 表 2 钡镁混合液 V 钡镁混合液的加入量与 EDTA 的消耗量之间的体积关系 由表 2 我们可以看出：V 钡镁混合液和 V2 之间以 1:2 的倍数关系递6增，当总盐量为 00.3%时，消耗 5ml 钡镁混合液；当总盐量为 0.3%0.5%时，消耗 10ml 钡镁混合液；便可准确测定 SO42-离子含量。因此，针对非盐渍土，只需加钡镁混合液 510ml，即可准确测定 SO42-离子含量。 2.4.2 弱盐渍土中钡镁混合液 V 钡镁混合液的用量 取 25ml 弱盐渍土

11、水提液，测定其易溶盐总盐量，用 EDTA 间接滴定法测 SO42-含量，不同钡镁混合液的用量与 EDTA 标准液的消耗量之间的关系见表 3： 表 3 钡镁混合液 V 钡镁混合液的加入量与 EDTA 的消耗量之间的体积关系 由表 3 我们可以看出：V 钡镁混合液和 V2 之间以 1:2 的倍数关系递增，同种水浸体液中，随着钡镁混合液用量的增加，V1 也表现出同比例增长。当总盐量为 0.627%时，消耗 20ml 钡镁混合液；为 0.917%时，消耗 40ml 钡镁混合液；为 1.256%时，消耗 50ml 钡镁混合液，为 1.500%时，消耗 70ml 钡镁混合液,便可准确测定 SO42-离子含

12、量。由此可以得出：当总盐量每增加 0.3%，需增加钡镁混合液用量 1020ml。 2.4.3 中盐渍土中钡镁混合液 V 钡镁混合液的用量 取 25ml 中盐渍土水提液，测定其易溶盐总盐量，用 EDTA 间接滴定法测 SO42-含量，不同钡镁混合液的用量与 EDTA 标准液的消耗量之间的关系见表 4： 表 4 钡镁混合液 V 钡镁混合液的加入量与 EDTA 的消耗量之间的体积7关系 由表 4 我们可以看出：V 钡镁混合液和 V2 之间以 1:2 的倍数关系递增，同种水浸体液中，随着钡镁混合液用量的增加，V1 也表现出同比例增长。当总盐量为 1.759 %时，消耗 70ml 钡镁混合液；为 1.9

13、71%时，消耗 80ml 钡镁混合液；为 2.351%时，消耗 90ml 钡镁混合液，为 2.715%时，消耗 115ml 钡镁混合液,便可准确测定 SO42-离子含量。当总盐量每增加0.3%，需增加钡镁混合液用量 1020ml。 2.4.4 强盐渍土中钡镁混合液 V 钡镁混合液的用量 取 25ml 强盐渍土水提液，测定其易溶盐总盐量，用 EDTA 间接滴定法测 SO42-含量，不同钡镁混合液的用量与 EDTA 标准液的消耗量之间的关系见表 5： 表 5 钡镁混合液 V 钡镁混合液的加入量与 EDTA 的消耗量之间的体积关系 由表 5 我们可以看出：V 钡镁混合液和 V2 之间以 1:2 的倍

14、数关系递增，当总盐量为 3.018 %时，消耗 140ml 钡镁混合液；为 3.367%时，消耗 150ml 钡镁混合液；为 3.668%时，消耗 160ml 钡镁混合液，为 3.998%时，消耗 170ml 钡镁混合液, 为 4.380%时，消耗 190ml 钡镁混合液,便可准确测定 SO42-离子含量。当总盐量每增加 0.3%，需增加钡镁混合液用8量 1020ml。 3.结论 从以上试验结果得出：钡镁混合液的用量和空白滴定消耗 EDTA 的用量之间的关系为：V 钡镁混合液 :V2=1:2；针对不同盐渍土，总盐量每增加 0.3%，需增加钡镁混合液用量 1020ml。准确、及时的测定了 SO42-离子的含量，缩短了试验时间，提高了试验效率和准确性（测定中、强盐渍土中 SO42-离子，可增加钡镁混合液的浓度或者减少水浸体液的用量） 。参考文献 1 罗炳芳 ,李志农等 新疆盐渍土地区公路路基路面设计与施工规范. 新疆维吾尔自治区交通厅发布 ,2001. 2 王园 ,冯瑞玲 ,陈耀等.公路土工试验规程 ,人民交通出版社 ,2007: 378381. 3 吴万平 ,廖朝华 ,汪继泉等.公路路基设计规程. 人民交通出版社,2004 : 8283.