水泥稳定砂砾水泥剂量测定 ( ED TA 滴定法) 正确操作方法的探讨

JOURNALOFNORTHWESTHYDROELECTRICPOWER

Vol.22　No.2Jun.2006

文章编号:167124768(2006)0220102203

水泥稳定砂砾水泥剂量测定(EDTA滴定法)

正确操作方法的探讨

王向利

(中国水电建设集团十五工程局有限公司一公司,陕西咸阳712000)

摘　要:本文对路面基层水泥稳定砂砾施工中水泥剂量测定方法(EDTA滴定法)及存在问题进行了分析,提出了统一的操作步骤,对某些试验步骤作了补充。关键词:水泥稳定砂砾;水泥剂量正确测定;方法;探讨中图分类号:TV42文献标识码:B　　在某一级公路建设中,由于水泥稳定砂砾(以　　(100+5)×1.06下同样适用于二灰砂砾、综合稳定砂砾等无机结=(100×x󰃗5+x)×1.05合料稳定粗集料)剂量测定方法出现不一致,致使=(100×y󰃗5+y)×1.07=111.3某合同段7km长基层无侧限强度达不到设计要求,造成返工。但究竟何种试验操作方法才是正确的?公路界对此争议较大。笔者结合自己多年来的工程实践和经验,提出以下见解,以供参考。

解得

x=5.05g　　y=4.95g

1　水泥剂量测定的主要影响因素

水泥稳定砂砾由三部分组成:水、水泥、砂砾。水泥剂量测定的主要影响因素应是含水量及砂砾级配(本文任何分析的前提条件是试验用仪器设备、试剂和操作方法完全满足规程要求)。

首先,分析含水量对水泥剂量测定的影响。在测定标准曲线时,因为完全按最佳含水量配制混合料,所以在施工时如混合料保持最佳含水量,那么含水量对水泥剂量测定不影响,但施工中含水量不可能控制在最佳含水量,总有一定的偏差。假使最佳含水量为6%,控制在±1%,设计水泥剂量5%,取111.3g混合料,含水量为6%时,水泥质量为5g,设含水量为5%,水泥质量为Xg,设含水量为7%时,水泥质量为yg,则有下式:

　　由上式可以看出设计水泥剂量5%,如含水量控制最差时,测定水泥剂量比实际水泥剂量相差0.05%,因此可据此判定含水量对水泥剂量测定影响不大,可以忽略不计。

其次,分析砂砾级配对水泥剂量测定的影响。为了便于分析,试验室做了以下两种情况水泥剂量标准曲线测定:

(1)过筛;

(2)过4.75mm筛,从筛底取样。

试样制备:取5kg砂砾,根据最佳含水量加水拌和,闷料一天(主要是集料经风干或烘干后,孔隙内没有水分,加水拌和后,水分不能迅速进入孔隙,因此必须闷料1d,才能保证水分充满孔隙),加设定剂量水泥拌和均匀立即试验。

测定结果如表1。

收稿日期:2005211201

作者简介:王向利(19712),女,陕西泾阳人,中国水电建设集团十五工程局有限公司一公司工程师。

第2期王向利　水泥稳定砂砾水泥剂量测定(EDTA滴定法)正确操作方法的探讨

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表1　水泥剂量标准曲线测定表

水泥剂量

(%)246810

12.9

14.821.519.9

EDTA耗量(ml)

不过筛不过筛

过4.75mm筛(大颗粒多)(大颗粒少)

8.9

19.1

12.620.126.231.234.4

(大颗粒少)标准曲线相关性不显著,而不过筛(大

颗粒多)标准曲线相关性也仅仅刚达到显著,如何

解决标准曲线相关性不显著和现场检测变异大的问题呢?

注:“不过筛”中4%剂量随机取了两份300g样本,目测一份大颗粒多,一份大颗粒少;其余剂量只随机取了一份300g样本。

从表1可以看到,不过筛的10%剂量的ED2TA耗量反而小于4%剂量的EDTA耗量;同样4%剂量,大颗粒少的样本大于大颗粒少的样本的EDTA耗量。这是什么原因呢?按照数理统计的原理,样本越大,其代表性越高。集料级配筛分试验,当集料最大粒径为37.5mm时,取样5kg;当集料最大粒径为16mm时,取样1kg;细料时,取样500g;二级公路基层集料最大粒径为53mm,应取样8kg。水泥剂量测定中混合料取样只有300g,除去水和水泥的质量,集料只有270g左右,样本不能真实反映其级配。一颗53mm的颗粒大约为160g,是270g集料的60%。这么大的比例,多取少取一颗53mm颗粒甚至次一级尺寸的颗粒,都会使级配变化很大。集料级配变化必然导致比表面积变化,集料越粗,比表面积越小;集料越细,比表面积越大。在这里可以做一个科学假定(以下称表面黏附假定):水泥稳定砂砾中水泥颗粒总是黏附在集料颗粒表面上,且集料单位表面积黏附的水泥颗粒一样多。基于表面黏附假定,就可以分析比表面积变化是怎样影响水泥剂量测定结果的。比表面积越小,黏附的水泥颗粒越少,EDTA耗量越少,测定的水泥剂量越小;反之,测定的水泥剂量越大。这就是同样4%剂量,大颗粒少的样本的EDTA耗量大于大颗粒多的样本的原因。

水泥稳定砂砾剂量测定(不过筛)的样本太小,没有代表性,测定的数据变异太大,同样剂量的两个样本EDTA耗量这么大,如果现场检测,会出现一个样本检测合格,另一个样本检测不合格的现象;而且从图1可以看出标准曲线相关系数为:不过筛(大颗粒少)其相关系数为0.759,不过筛(大颗粒多)其相关系数为0.939,查表得出与显著性水平0.05和自由度n-2相应系数临界值r0.05=0.878,得0.759<0.878,0.939>0.878,不过筛

图1　水泥剂量标准曲线

水泥稳定砂砾里的砂砾集料必须符合规范级配要求,即使在二级公路及以下公路建设中,规范级配要求较宽泛,但某一料场的砂砾的天然组成是一致的或变化不大。我们知道最大粒径越小,具有代表性的样本量可以越小。如果将混合料通过某一细筛孔后取样测定水泥剂量,那么样本所含集料具有足够的代表性,完全能反映出某一料场砂砾某一细筛孔通过部分的实际级配,也就是说样本所含级料的比表面积不会因取样方法的差异而产生较大变化,只会产生微小的变化,对水泥剂量的测定结果影响甚微。当然,过细筛后样本集料比表面积会增加,黏附的水泥颗粒自然会增多,EDTA耗量会增加,水泥剂量自然就变大。从表1可以看出4.75mm筛标准曲线各剂量EDTA耗量比不过筛的要多,因为同一单位质量细颗粒表面积要比粗颗粒表面积大得多,根据表面黏附假定,细颗粒所黏附水泥颗粒比粗颗粒多得多,况且部分粗颗粒黏附的水泥颗粒在摇筛的过程中脱落,过筛后在细颗粒范围内。如果现场检测也过4.75mm筛,操作过程以标准曲线操作过程为标

准,所取300g样本黏附的水泥颗粒与标准曲线某一剂量样本一样多,测定值就会是这个剂量,也是混合料实际水泥剂量。只有测定标准曲线时过筛,现场检测时也过细筛,就能解决标准曲线相关性不显著和现场检测变异大的问题。

综上所述,由于目前规定的样本太小,样本难

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以具有代表性,不能真实反映混合料各组成掺加比例。只有通过过筛的方法,才能使样本具有代表性,使混合料各组成的实际掺加比例得到真实反映,尤其是水泥剂量。

(3)标准曲线时过4.75mm筛,现场检测时不过筛。我们用图1不过筛(大颗粒多)、过0.75mm筛的两个标准曲线来分析,首先,标准曲

2　过细筛的筛孔尺寸的选择

筛孔尺寸的选择应能使300g样本具有代表

性,且易于通过。过2.36mm、4.75mm筛后样本都能具有代表性,根据实践经验,2.36mm筛孔由于拌和料湿润,容易堵塞,不易通过,因此,4.75mm是最佳的筛孔尺寸。

线与现场检测没有一致性,标准曲线不能称为标准曲线;其次,假使现场检测不过筛测得EDTA耗量为14.8mL,如果采用过4.75mm筛的标准曲线查得水泥剂量为2.4%,要保证一致性的话,采用未过筛法标准曲线查的水泥剂量为5.5%,这种情况测出的水泥剂量偏低,会导致把合格的样本定为不合格。

(4)标准曲线时不过筛,现场检测时过筛。首先,两个过程保证一致性;其次,检测结果变异小,应是最佳的水泥稳定砂砾的测定步骤。

标准曲线是为现场检测提供标准,现场检测时,采用样本量、取样方法、搅动时间、搅动速率等操作细节和是否过筛都应与测定标准曲线时一样,保持一致性,也就是要以标准曲线的操作方法为标准,这样标准曲线才能称其为标准。目前水泥稳定砂砾施工中水泥剂量测定经常会出现以下四种情况,下面予以分析。(1)标准曲线时不过筛,现场检测时不过筛。两个过程保持了一致性,应该说大方面没有什么问题,但由于其在测定结果上变异较大,作为检测手段难以具有说服性。

(2)标准曲线时不过筛,现场检测时过4.75mm筛。我们用图1不过筛(大颗粒多)、过4.75mm筛的两个标准曲线来分析,首先,标准曲线与现场检测没有一致性,标准曲线不能称为标准;其次,假使现场检测过4.75mm筛,测得EDTA耗量为14.8mL,如果我们采用不过筛的标准曲线查得水泥剂量为5.5%,水泥剂量合格,要保证一致性的话,采用过4.75mm筛的标准曲线查得水泥剂量只有2.4%。这种情况测出的水泥剂量偏高,会导致把不合格的样品测定为合格。

3　结　语目前,公路界水泥稳定砂砾水泥剂量测定的

操作步骤各种各样,造成试验结果的严重误差和错误,进而影响工程质量和进度。为确保工程质量,总结水泥稳定砂砾水泥剂量测定的操作步骤如下:标准曲线时,必须取5kg砂砾,根据最佳含水量加水拌和,闷料1d,加设定剂量水泥拌和制备成试样,然后过4.75mm筛后取300g样本,测定其EDTA耗量,绘制标准曲线;现场检测时,过4.75mm筛后取300g样本,测定其EDTA耗量,根据标准曲线确定其水泥剂量。参考文献:

[1]　JTJ05822000,公路工程集料试验规程[S].

[2]　JTJ057294,公路工程无机结合料稳定材料试验规程

[S].

[3]　JTJ03422000,公路路面基层施工技术规范[S].

CorrectManipulationofMeasuringCementDosagetoStabilizingGrit

withTitrationMethodEDTA

WANGXiang2li

(No.15SinohydroEngineeringBureauCo.Ltd,No.1Division,ShaanxiXianyang,712000,China)Abstract:TheproblemsexistedinmeasuringcementdosagetostabilizinggritwithtitrationmethodbyEDTAwereexpoundedforthesurfacelayerofroadbed.Basedonwhich,theuniformoperationalprocedurewasputforward,andthetestingprocedureswererecruited.

Keywords:Cementfoestabilizinggrit;testingdosageofcement;method;discussion