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【摘 要】本文结合工程实际，阐述了高等级公路底基层石灰稳定土中石灰剂量的快速检测方法化学反应原理、测定步骤等，为有效地控制石灰稳定土的施工质量提供了科学的方法。
【关键词】EDTA；石灰剂量；化学反应；方法
1. 前言
1.1 石灰稳定土具有较高的整体强度，其形成原理较复杂，主要有二点：
（1）石灰水溶液中的钙离子（Ca++）取代土粒表面的钾、钠离子（K+、Na+）， 使土颗粒的结合水膜变薄而聚结成集粒（团粒），增大了石灰土的内摩阻力。
（2）石灰土经过压实，粘土颗粒表面少量的活性氧化硅（SiO2）和氧化铝（A1203）与Ca（OH）2反应，生成不溶性含水硅酸钙和含水铝酸钙，将粘土颗粒粘结起来，从而改善了石灰土的强度和水稳性。以上二条中的（Ca++）或Ca（OH）2都来自于石灰土中的石灰材料，目前我国广泛采用石灰土作为高等级路面底基层材料，所以快速、准确快速地测定石灰稳定土中的石灰剂量，对保障高等级公路路面底基层的强度及经济施工有着重要的作用。
1.2 笔者根据现行规范对石灰剂量检测定方法EDTA滴定法的化学反应机理及方法进行了探讨。
2. EDTA滴定法使用的试剂及其作用
2.1 EDTA。
学名叫乙二胺四乙酸二钠，简称EDTA二钠或EDTA。白色结晶性粉末，不溶于有机溶剂，微溶于水（22°C 100ml水中溶0.2g），易溶于苛性碱或氨溶液中，所以一般用EDTA滴定时要求PH>l2。它是一种常用的络合指示剂，在土壤、水质、水泥及粉煤灰等的化学分析中都经常用到，它的水稳性较好。其分子式结构式如下：
2.2.2 钙红、钙指示剂、钙羧酸指示剂、钙试剂羧酸钠、钙羧酸钠、钙羧酸是指同一种物质，只是叫法不同，而钙试剂是指铬蓝黑R，我们在购买试剂时一定要弄清它们的分子式，否则容易买错试剂。
2.3 三乙醇胺。
分子式：C6H15N03，结构式：（H0CH2CH2）3N，无色粘稠液体，微有氨的气味，极易吸潮，能吸收空气中的C02，露置空气中及在光线下变成棕色，所以要密封保存在避光阴凉处。它主要起金属掩蔽剂的作用。石灰土的NH4Cl浸提液中若含有Fe+++、AL+++等其它金属离子，会影响滴定终点，而在强碱的条件下，三乙醇胺可与Fe+++、AL+++、Ti4+、Mn4+等金属离子反应，且比EDTA反应强，这样就剔除了Fe+++、AL+++ 、Ti4+、Mn4+等离子对Ca++的影响。
2.4 氯化胺（NH4Cl）。
强酸弱碱盐，在水中强烈水解生成NH4OH，而NH40H常温下就分解生成NH3（气）和水，所以配制时常有刺激性（难闻的NH3气味），平时配制时，不要放置过久，使用前均应先摇匀最好当天用完。反应中它主要起浸提剂作用，将石灰土中的活性CaO转变为Ca++。
2.5 氢氧化钠（NaOH）。
强碱，主要调节pH值，因EDTA反应中要求pH>12，而石灰土被NH4 Cl浸提后一般pH=9～10，所以要加NaOH溶液提高pH值。
3. EDTA 滴定法的化学反应机理
EDTA滴定法是采用经典化学分析中的络合滴定法，它的反应机制即络合反应（螯合反应），其具体过程如下：
4. EDTA滴定法的改进优化
4.1 在长期的工程实践中，我们不断积累和总结，将规程中25%NaOH和20%三乙醇胺两种试剂合并为1.8%NaOH～0.2%三乙醇胺一种混合试剂，滴定时不再按规程加75ml蒸馏水。这样不但节省了配溶液，减少了试验步骤，而且使滴定液减少，便于摇动充分，利于终点观察。使这种方法更加省力省时，有效服务于工程施工。
4.2 经过大量的经验我们得出，混合溶液的加入量，一般石灰剂量2～16%加50ml即可，石灰剂量>16%可酌情多加些，加到什么程度用精密pH试纸或酸度计试到pH=13～13.5即可。水泥稳定土剂量2～12%加50ml即可。
4.3 混合溶液的配制方法：用架盘天平（感量0.1g称化学纯氢氧化钠36g，溶于2升蒸馏水中，边溶边搅动，待溶液冷却至室温后，再加入4m1分析纯三乙醇胺，充分搅拌均匀，倒入塑料桶中保存。
5. EDTA滴定法的测定步骤
5.1 配制标准曲线。
5.1.1 仪器的洗涤和准备。
5.1.2 确定剂量。
使工地实际所用的灰剂量位于准备标准曲线所用剂量的中间，使两种剂量大于工地实用剂量，两种剂量小于工地实用剂量，按2%剂量级差配试样。如工地所要求用剂量为12%，则至少应配8%、10%、12%、14%、16%五种剂量。
5.1.3 计算材料用量。
用于稳定的土若为细粒土，混合料重取100g，若为粗粒土，混合料重取300g，石灰剂量一律采用外掺法计算。混合料的含水量应等于工地预计的含水量（100g或300g为湿重）。以100g混合料为例，设混合料含水量为6%、灰剂量为12%，则：
（1） 干混合料重= 湿混合料 1+W = 100 1+0.06= 94.34g
（2）干土重量= 湿混合料 1+灰剂量 = 94.34 1+0.12 = 84.23g
（3）干石灰用量=干混合料-干土重 = 10.11g
（4）风干土用量=干土×（1+W1）， W1——土的含水量
（5）湿石灰用量=干石灰（1+ W2）， W2——石灰的含水量
（6）加水量=100-风干土重-湿石灰重
5.1.4 称样、加NH4C1浸提。
若为100g混合料加200ml NH4C1液，300g混合料加600ml NH4C1液，总之NH4C1的加入量是试样重的两倍。 5.1.5 转移溶液、调pH值。
加混合溶液调pH值时，既不能少加也不能多加，若少加会过早出现紫蓝色，再滴3～5滴滴定液颜色变化不大，这时再稍加些混合液还可补救；但如果加多了，也会过早出现紫蓝色，再滴3～5滴EDTA标准液颜色也无大的变化，这时就只有重新吸取浸提液，重新滴定，因此加混合液后一定要用精密pH试纸或酸度计检验溶液的pH值，使之在13～13.5之间即可。
5.1.6 加指示剂滴定。
此反应的纯蓝色终点应在1分钟内不褪色算稳定，所谓不褪色即不再出现紫头，终点呈现深蓝色或浅蓝色只与钙红指示剂加的多少有关，与EDTA滴定液滴入量无关。钙红加多终点就深，加少即浅。我们平时检验时，钙红指示剂可稍多加点，终点颜色深比较好观察，但注意钙红也不能加的太多，太多在滴定中会出现假终点，即在滴定EDTA时，刚滴一点就会出现蓝色，稍停一段时间又恢复红色，影响终点。接近终点时滴定速度要控制得慢些，最后要一滴一滴地滴，而且要不断振荡，因为这时每滴一滴EDTA液，指示剂转变的颜色复原较慢，如果滴的速度太快，会使EDTA液用量增多致使测出的灰剂量偏高。
5.1.7 绘制标准曲线。
5.1.7.1 由前述反应式（1）-（3），根据当量定律（或等物质的量反应规则），灰剂量即CaO量与（Ca++）成线性正比关系；由反应式（4）-（5），根据当量定律（或等物质的量反应规则），（Ca++）与消耗EDTA体积成线性正比关系.因此，灰剂量与消耗EDTA体积成线性正比，标准曲线应是一条直线。但是，由于操作条件限制，增加的灰剂量不可能全部被溶解掉，Ca++不可能全部提取出来，所以直线就成为一条顺滑的曲线（见图2）。
5.1.7.2 理论上讲各试验点都应该在曲线上，但在工地条件较差的情况下，每个点往往不都在线上，这时不能连接各点成折线，而要通过各试验点的中间连成顺滑的曲线，使各试验点尽量靠近曲线。
5.2 现场实际试样的测定。
取有代表性的待测试样，按上述步骤试验，利用所绘制的标准曲线，根据所消耗的EDTA毫升数，即可确定待测混合料的灰剂量。
6. 结语
6.1 EDTA滴定法是工地快速测定石灰稳定土中石灰剂量、检查石灰土拌合均匀性的有效方法.经过大量的工程实践，该方法具有下优点：
（1）不受温度的影响。因为它不涉及体系的能量，所以一般情况下温度对它的影响不大。
（2）范围广。用于稳定的土可以是细粒土，中粒土或粗粒土。
（3）速度快。约12分钟即可完成一次石灰剂量的测定。
6.2 因此，EDTA滴定法测定高等级公路底基层石灰稳定土中石灰剂量的方法值得我们在公路工程施工中推广和应用。
参考文献
[1] 《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000人民交通出版社 2000.
[2] 《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTGESI-2009 人民交通出版社 2009.
[3] 《道路建筑材料》同济大学出版社 1992.
【关键词】EDTA；石灰剂量；化学反应；方法
1. 前言
1.1 石灰稳定土具有较高的整体强度，其形成原理较复杂，主要有二点：
（1）石灰水溶液中的钙离子（Ca++）取代土粒表面的钾、钠离子（K+、Na+）， 使土颗粒的结合水膜变薄而聚结成集粒（团粒），增大了石灰土的内摩阻力。
（2）石灰土经过压实，粘土颗粒表面少量的活性氧化硅（SiO2）和氧化铝（A1203）与Ca（OH）2反应，生成不溶性含水硅酸钙和含水铝酸钙，将粘土颗粒粘结起来，从而改善了石灰土的强度和水稳性。以上二条中的（Ca++）或Ca（OH）2都来自于石灰土中的石灰材料，目前我国广泛采用石灰土作为高等级路面底基层材料，所以快速、准确快速地测定石灰稳定土中的石灰剂量，对保障高等级公路路面底基层的强度及经济施工有着重要的作用。
1.2 笔者根据现行规范对石灰剂量检测定方法EDTA滴定法的化学反应机理及方法进行了探讨。
2. EDTA滴定法使用的试剂及其作用
2.1 EDTA。
学名叫乙二胺四乙酸二钠，简称EDTA二钠或EDTA。白色结晶性粉末，不溶于有机溶剂，微溶于水（22°C 100ml水中溶0.2g），易溶于苛性碱或氨溶液中，所以一般用EDTA滴定时要求PH>l2。它是一种常用的络合指示剂，在土壤、水质、水泥及粉煤灰等的化学分析中都经常用到，它的水稳性较好。其分子式结构式如下：
2.2.2 钙红、钙指示剂、钙羧酸指示剂、钙试剂羧酸钠、钙羧酸钠、钙羧酸是指同一种物质，只是叫法不同，而钙试剂是指铬蓝黑R，我们在购买试剂时一定要弄清它们的分子式，否则容易买错试剂。
2.3 三乙醇胺。
分子式：C6H15N03，结构式：（H0CH2CH2）3N，无色粘稠液体，微有氨的气味，极易吸潮，能吸收空气中的C02，露置空气中及在光线下变成棕色，所以要密封保存在避光阴凉处。它主要起金属掩蔽剂的作用。石灰土的NH4Cl浸提液中若含有Fe+++、AL+++等其它金属离子，会影响滴定终点，而在强碱的条件下，三乙醇胺可与Fe+++、AL+++、Ti4+、Mn4+等金属离子反应，且比EDTA反应强，这样就剔除了Fe+++、AL+++ 、Ti4+、Mn4+等离子对Ca++的影响。
2.4 氯化胺（NH4Cl）。
强酸弱碱盐，在水中强烈水解生成NH4OH，而NH40H常温下就分解生成NH3（气）和水，所以配制时常有刺激性（难闻的NH3气味），平时配制时，不要放置过久，使用前均应先摇匀最好当天用完。反应中它主要起浸提剂作用，将石灰土中的活性CaO转变为Ca++。
2.5 氢氧化钠（NaOH）。
强碱，主要调节pH值，因EDTA反应中要求pH>12，而石灰土被NH4 Cl浸提后一般pH=9～10，所以要加NaOH溶液提高pH值。
3. EDTA 滴定法的化学反应机理
EDTA滴定法是采用经典化学分析中的络合滴定法，它的反应机制即络合反应（螯合反应），其具体过程如下：
4. EDTA滴定法的改进优化
4.1 在长期的工程实践中，我们不断积累和总结，将规程中25%NaOH和20%三乙醇胺两种试剂合并为1.8%NaOH～0.2%三乙醇胺一种混合试剂，滴定时不再按规程加75ml蒸馏水。这样不但节省了配溶液，减少了试验步骤，而且使滴定液减少，便于摇动充分，利于终点观察。使这种方法更加省力省时，有效服务于工程施工。
4.2 经过大量的经验我们得出，混合溶液的加入量，一般石灰剂量2～16%加50ml即可，石灰剂量>16%可酌情多加些，加到什么程度用精密pH试纸或酸度计试到pH=13～13.5即可。水泥稳定土剂量2～12%加50ml即可。
4.3 混合溶液的配制方法：用架盘天平（感量0.1g称化学纯氢氧化钠36g，溶于2升蒸馏水中，边溶边搅动，待溶液冷却至室温后，再加入4m1分析纯三乙醇胺，充分搅拌均匀，倒入塑料桶中保存。
5. EDTA滴定法的测定步骤
5.1 配制标准曲线。
5.1.1 仪器的洗涤和准备。
5.1.2 确定剂量。
使工地实际所用的灰剂量位于准备标准曲线所用剂量的中间，使两种剂量大于工地实用剂量，两种剂量小于工地实用剂量，按2%剂量级差配试样。如工地所要求用剂量为12%，则至少应配8%、10%、12%、14%、16%五种剂量。
5.1.3 计算材料用量。
用于稳定的土若为细粒土，混合料重取100g，若为粗粒土，混合料重取300g，石灰剂量一律采用外掺法计算。混合料的含水量应等于工地预计的含水量（100g或300g为湿重）。以100g混合料为例，设混合料含水量为6%、灰剂量为12%，则：
（1） 干混合料重= 湿混合料 1+W = 100 1+0.06= 94.34g
（2）干土重量= 湿混合料 1+灰剂量 = 94.34 1+0.12 = 84.23g
（3）干石灰用量=干混合料-干土重 = 10.11g
（4）风干土用量=干土×（1+W1）， W1——土的含水量
（5）湿石灰用量=干石灰（1+ W2）， W2——石灰的含水量
（6）加水量=100-风干土重-湿石灰重
5.1.4 称样、加NH4C1浸提。
若为100g混合料加200ml NH4C1液，300g混合料加600ml NH4C1液，总之NH4C1的加入量是试样重的两倍。 5.1.5 转移溶液、调pH值。
加混合溶液调pH值时，既不能少加也不能多加，若少加会过早出现紫蓝色，再滴3～5滴滴定液颜色变化不大，这时再稍加些混合液还可补救；但如果加多了，也会过早出现紫蓝色，再滴3～5滴EDTA标准液颜色也无大的变化，这时就只有重新吸取浸提液，重新滴定，因此加混合液后一定要用精密pH试纸或酸度计检验溶液的pH值，使之在13～13.5之间即可。
5.1.6 加指示剂滴定。
此反应的纯蓝色终点应在1分钟内不褪色算稳定，所谓不褪色即不再出现紫头，终点呈现深蓝色或浅蓝色只与钙红指示剂加的多少有关，与EDTA滴定液滴入量无关。钙红加多终点就深，加少即浅。我们平时检验时，钙红指示剂可稍多加点，终点颜色深比较好观察，但注意钙红也不能加的太多，太多在滴定中会出现假终点，即在滴定EDTA时，刚滴一点就会出现蓝色，稍停一段时间又恢复红色，影响终点。接近终点时滴定速度要控制得慢些，最后要一滴一滴地滴，而且要不断振荡，因为这时每滴一滴EDTA液，指示剂转变的颜色复原较慢，如果滴的速度太快，会使EDTA液用量增多致使测出的灰剂量偏高。
5.1.7 绘制标准曲线。
5.1.7.1 由前述反应式（1）-（3），根据当量定律（或等物质的量反应规则），灰剂量即CaO量与（Ca++）成线性正比关系；由反应式（4）-（5），根据当量定律（或等物质的量反应规则），（Ca++）与消耗EDTA体积成线性正比关系.因此，灰剂量与消耗EDTA体积成线性正比，标准曲线应是一条直线。但是，由于操作条件限制，增加的灰剂量不可能全部被溶解掉，Ca++不可能全部提取出来，所以直线就成为一条顺滑的曲线（见图2）。
5.1.7.2 理论上讲各试验点都应该在曲线上，但在工地条件较差的情况下，每个点往往不都在线上，这时不能连接各点成折线，而要通过各试验点的中间连成顺滑的曲线，使各试验点尽量靠近曲线。
5.2 现场实际试样的测定。
取有代表性的待测试样，按上述步骤试验，利用所绘制的标准曲线，根据所消耗的EDTA毫升数，即可确定待测混合料的灰剂量。
6. 结语
6.1 EDTA滴定法是工地快速测定石灰稳定土中石灰剂量、检查石灰土拌合均匀性的有效方法.经过大量的工程实践，该方法具有下优点：
（1）不受温度的影响。因为它不涉及体系的能量，所以一般情况下温度对它的影响不大。
（2）范围广。用于稳定的土可以是细粒土，中粒土或粗粒土。
（3）速度快。约12分钟即可完成一次石灰剂量的测定。
6.2 因此，EDTA滴定法测定高等级公路底基层石灰稳定土中石灰剂量的方法值得我们在公路工程施工中推广和应用。
参考文献
[1] 《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000人民交通出版社 2000.
[2] 《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTGESI-2009 人民交通出版社 2009.
[3] 《道路建筑材料》同济大学出版社 1992.