本發(fā)明屬于路基工程領(lǐng)域，涉及一種鋼渣土中鋼渣摻量的確定方法。
背景技術(shù)：
鋼渣是煉鋼工業(yè)副產(chǎn)品，是煉鋼時產(chǎn)生的一種大宗固態(tài)廢棄物。我國作為鋼鐵大國，每年產(chǎn)生的上千萬噸鋼渣，但鋼渣的綜合利用率并不高。大量堆積鋼渣占用耕地，污染環(huán)境。
鋼渣內(nèi)部含有c2s、c3s等水硬性礦物，與石灰及水泥活性成分類似，這些為其資源化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外鋼渣的利用主要集中于道路工程、磨細(xì)鋼渣用于水泥熟料、混凝土、制備陶瓷產(chǎn)品、廢水處理吸附劑方式。
在公路路床設(shè)計中，常采用石灰土材料鋪筑。研究表明，鋼渣中的活性成分對于素土強度性能優(yōu)化具有顯著效果。鋼渣穩(wěn)定土作為一種新型路床材料，其在公路建設(shè)中的實際應(yīng)用效果良好，同時可實現(xiàn)變廢為寶、保護環(huán)境、節(jié)約資源，具有廣闊的應(yīng)用前景。在鋼渣土路床鋪筑施工過程中，一般采用鋼渣與土按一定比例進行混合拌勻后使用，從而保證所摻鋼渣比例與設(shè)計文件相符合。對于公路監(jiān)理及檢測部門，鋪筑完成路床中的實際鋼渣摻量是否與路床設(shè)計中的鋼渣摻量相符合則需通過合適的測試方法準(zhǔn)確獲得，從而實現(xiàn)其對公路質(zhì)量的有效控制。
鋼渣摻量是鋼渣土施工的重要技術(shù)參數(shù)之一，其對于判斷鋼渣土拌合均勻性與結(jié)構(gòu)強度有顯著影響。但目前對于鋼渣穩(wěn)定土路床鋪筑中的鋼渣摻量問題沒有一個十分簡單有效的辦法，無法解決施工過程中鋼渣土混合料拌合時的均勻性問題和鋼渣穩(wěn)定土路床鋪筑完成后的鋼渣摻量檢驗問題。若能將鋼渣土路床材料的鋼渣摻量準(zhǔn)確簡便獲得，使鋼渣土路床鋪筑過程中的鋼渣摻量及均勻程度有據(jù)可依，必將大大促進大宗廢棄物鋼渣的資源化利用。因此，為了對公路路床工程實施有效的質(zhì)量管理與監(jiān)控，研究一種準(zhǔn)確測試鋼渣土中鋼渣摻量的方法迫在眉睫。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決鋼渣土路段鋪筑與驗收中遇到的如何檢測鋼渣摻量的技術(shù)問題，公開了一種鋼渣土中鋼渣摻量的確定方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種鋼渣土中鋼渣摻量的確定方法，步驟如下：
（1）確定標(biāo)準(zhǔn)曲線
制備含梯度鋼渣摻量的濕土若干份，每份200-300g，將一份含梯度鋼渣摻量的濕土加入10wt%的氯化銨溶液，攪拌后取上清液，加入1.8wt%的氫氧化鈉溶液中，調(diào)ph為12.5-13.0，然后加入指示劑，用edta二鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定到純藍色為終點，記錄每份edta二鈉的耗量，作出edta二鈉消耗量與鋼渣摻量關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線；
（2）樣品的檢測
將步驟（1）中的含梯度鋼渣摻量的濕土用樣品鋼渣土替代，重復(fù)步驟（1）的操作，記錄edta二鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定到終點時的消耗量，將edta二鈉的消耗量代入步驟（1）中得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出樣品鋼渣土的鋼渣摻量。
所述步驟（1）的具體操作為：
a.制備鋼渣摻量為0wt%、2wt%、4wt%、6wt%、8wt%、10wt%和12wt%的濕土，其中每一鋼渣摻量濕土兩份，每份200g-300g；
b.在燒杯內(nèi)加600ml10%氯化銨溶液，用磁力攪拌器攪拌5min（每分鐘攪拌150次），攪拌均勻后放置5min后，取上層清液300ml移入另一燒杯內(nèi)待用；
c.用移液管吸取上層懸浮液10ml放入200ml的三角瓶內(nèi)，用量筒量取50ml1.8wt%氫氧化鈉溶液倒人三角瓶中，溶液ph值為12.5-13.0，然后加入鈣紅指示劑，搖勻，用edta二鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定到純藍色為終點，記錄edta二鈉的消耗量；
d.重復(fù)步驟c，對其余鋼渣摻量土樣進行滴定，記錄edta二鈉消耗量，根據(jù)edta二鈉消耗量作出edta二鈉消耗量與鋼渣摻量關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線。
所述步驟c中1.8wt%氫氧化鈉溶液的制備方法為：稱取18g氫氧化鈉溶于1l蒸餾水中，待溶液冷卻至室溫后，加入2ml三乙醇胺，攪拌均勻后貯存；鈣紅指示劑的制備方法為：將0.2g鈣試劑羥酸鈉與20g預(yù)先在105℃烘箱中烘1h的硫酸鉀混合，研磨成粉末，過0.074mm篩，即完成鈣紅指示劑的制備，鈣紅指示劑的加入量為0.1~0.2g。
所述步驟d中edta二鈉標(biāo)準(zhǔn)液制備方法為：將37.226gedta二鈉溶于30-50℃的無二氧化碳蒸餾水中，待全部溶解并冷卻至室溫后，定容至1l，制得物質(zhì)的量濃度為0.1mol/l的edta二鈉標(biāo)準(zhǔn)液。
一種鋼渣土中鋼渣摻量的確定方法作為鋼渣土路段鋪筑與驗收標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。
本發(fā)明edta法測試鋼渣土中鋼渣摻量的原理為：edta能與鋼渣土中的ca2+發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過edta的消耗量與標(biāo)準(zhǔn)曲線對照，即可獲得鋼渣土中的鋼渣摻量。
具體為：在氯化銨溶液的酸性條件作用下，鋼渣中的硅酸二鈣（c2s）、硅酸三鈣（c3s）、鐵鋁酸鈣（c4af）等成分分別與氯化銨發(fā)生反應(yīng)，生成cacl2，從而溶出鋼渣土中ca2+。
反應(yīng)方程式為：
進而edta與cacl2中的ca2+發(fā)生反應(yīng)，以鈣紅為指示劑，通過edta消耗量可計算出鈣離子的濃度，進而可用于鋼渣摻量的確定。
本發(fā)明的有益效果在于：
（1）本發(fā)明可用于新型路床材料鋼渣土的鋼渣摻量確定，彌補了鋼渣土路床材料在工程應(yīng)用中鋼渣摻量無法準(zhǔn)確獲得的不足，可按設(shè)計要求的摻鋼渣比例鋼渣土進行施工。同時，本發(fā)明可實現(xiàn)對施工過程中鋼渣土混合料的拌合均勻性的有效控制，保證工程質(zhì)量。。
（2）本發(fā)明可作為鋼渣土路床鋪筑與工程驗收的測試手段，嚴(yán)格鋼渣摻量檢測，能夠及時地測定現(xiàn)場土樣鋼渣摻量進而指導(dǎo)現(xiàn)場施工，為達到可靠的強度與最終的工程驗收提供依據(jù)。
（3）本發(fā)明有利于鋼渣土路床材料的科學(xué)應(yīng)用與推廣，可減小鋼渣堆放對環(huán)境的污染，實現(xiàn)變廢為寶，節(jié)約資源，對于保證公路路床等工程質(zhì)量及減少鋼渣環(huán)境污染等方面具有顯著的經(jīng)濟與社會意義。
附圖說明
圖1為實施例1鋼渣含量與edta二鈉溶液消耗量關(guān)系圖。
具體實施方式
實施例1
1.溶液的配制：
（1）0.1mol/l“乙二胺四乙酸二鈉(簡稱edta二鈉)標(biāo)準(zhǔn)液：用分析天平準(zhǔn)確稱取edta二鈉(分析純)37.226g，用微熱的無二氧化碳蒸餾水溶解，待全部溶解并冷至室溫后，定容至l000ml。
（2）10%氯化銨（nh4cl）溶液：將50g氯化銨(分析純或化學(xué)純)放在1l的聚乙烯桶內(nèi)，加蒸餾水1000ml，充分振蕩，使氯化銨完全溶解。
（3）1.8%氫氧化鈉（內(nèi)含三乙醇胺）溶液：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。
（4）鈣紅指示劑：將0.2g鈣試劑羥酸鈉(分子式c21h13o7n2sna，分子量460.39)與20g預(yù)先在105℃烘箱中烘1h的硫酸鉀混合。一起放入研缽中，研磨成極細(xì)粉末，過0.074mm篩，儲于棕色廣口瓶中，以防吸潮。
2.標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定
選用鋼渣的化學(xué)主要化學(xué)成分為cao、mgo、sio2、al2o3、fe2o3、f-cao，其含量分別為47.61%、5.08%、14.15%、13.64%、2.00%、1.08%。
（1）拌制一定含水率的濕土，根據(jù)所需鋼渣摻量，準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)曲線的鋼渣摻量為：0wt%、2wt%、4wt%、6wt%、8wt%、10wt%和12wt%，其中每一鋼渣摻量濕土兩份，每份200g-300g；
（2）在燒杯內(nèi)加600ml10%氯化銨溶液，用磁力攪拌器攪拌5min（每分鐘攪拌150次），攪拌均勻后放置5min后，取上層清液300ml移入另一燒杯內(nèi)待用；
（3）用移液管吸取上層（液面下1-2cm）懸浮液10ml放入200ml的三角瓶內(nèi)，用量筒量取50ml1.8%氫氧化鈉（內(nèi)含三乙醇胺）溶液倒人三角瓶中，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(0.1-0.2g)，搖勻，溶液呈玫瑰紅色；用edta二鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定到純藍色為終點，記錄edta二鈉的耗量（以ml計，讀至0.1ml）；
（4）重復(fù)步驟（3），對其余鋼渣摻量土樣進行滴定，記錄edta二鈉消耗量；
（5）畫出edta二鈉消耗量（單位ml）與鋼渣摻量（%）的關(guān)系曲線圖如圖1所示，可以看出，鋼渣摻量與edta二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液具有良好的線性相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)r2=0.995，可以利用edta二鈉溶液消耗量來檢測現(xiàn)場路床鋪筑材料鋼渣土中的鋼渣摻量。
表1標(biāo)準(zhǔn)曲線
實施例2
（1）在葉舞高速工程6個典型斷面選取使用代表性鋼渣土300g左右，放入燒杯；
（2）參照實施例1中的步驟（2）、（3），測量edta二鈉消耗量；
（3）利用實施例1得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)edta二鈉消耗量，確定土樣的鋼渣摻量。
表2edta消耗量
測得其edta消耗量為9.7ml，鋼渣摻量為8.1wt%。
實施例3
（1）在實驗室配制鋼渣摻量為8.0wt%的鋼渣土樣5份，含水率與現(xiàn)場鋪筑含水率相同；
（2）參照實施例1中的步驟（2）、（3），測量edta二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量平均值約為9.5ml。
表3edta消耗量
對照標(biāo)準(zhǔn)曲線圖，發(fā)現(xiàn)鋼渣含量約為7.9wt%，符合鋼渣穩(wěn)定土試驗路段鋪筑檢測精度的相關(guān)要求。