公路填料易溶盐SO42-离子含量试验检测方法分析

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【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】。

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

0．01mol/L EDTA溶液；K-B指示剂；0．01mol/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-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0．01mol/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0．01mol/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0．01mol/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）。

2.3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。

式中： V钡镁混合液：------------所加钡镁混合液的体积；

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0.01mol/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的倍数关系递增，当总盐量为0~0.3%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5~10ml，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10~20ml。

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1.971%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10~20ml。

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量10~20ml。

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10~20ml。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 ,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: 378～381.

[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 : 82～83.