本文引用GB/T 50123-2019《土工试验方法标准》中难溶盐碳酸钙试验
1一般规定
1.1土样为各类土。
1.2本试验方法分为简易碱吸收容量法和气量法两种方法,可根据试验数量和最大允许误差要求选用其中之一。对测定结果要求较准确时宜用简易碱吸收容量法,而气量法适用于大批试样的粗略测定。
2简易碱吸收容量法
2.1本试验使用的仪器设备应符合下列规定:
1简易的碱吸收容量法测定装置(图2.1);
图2.1简易碱吸收容量法测定装置
1—止水夹;2—玻璃珠;3—乳胶管;4一橡皮塞;5一玻璃管;
6一塑料杯;7一橡皮筋;8一广口瓶;9—土样
2分析天平:称量100g,分度值0.0001g;
3其他:容量瓶、250mL三角瓶、酸式滴定管、50mL医用注射器、塑料瓶、点滴瓶。
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2.2本试验使用的试剂应符合下列规定:
1浓度为2mg·L-¹的氢氧化钾(K(H)溶液:应将112g氢氧化钾溶解于700mL煮沸后冷却的纯水中,移至1000mL容量瓶中,用纯水稀释至刻度,摇匀。贮于有隔绝空气中二氧化碳装置(苏打石灰膏)的塑料瓶中。
2浓度为2mol·L⁻¹的盐酸(HC1)溶液:应将167mL盐酸(HCl,p≈1.19g/cm³,分析纯)稀释至1000mL。
3浓度为1mol·L-¹的盐酸溶液:应将83mL盐酸(HCl,p≈1.19g/cm³,分析纯)稀释至1000mL。
4浓度为0.1mol·L-¹的盐酸标准溶液制备应按下列规定进行:
1)浓度为0.1mol·L⁻¹的盐酸标准溶液的配制:应将8.3mL盐酸(HCl,p≈1.19g/cm³,分析纯)稀释至1000mL;
2)盐酸标准溶液的标定应按本标准第53.4.3条的规定进行,并计算其浓度,计算结果表示到小数点后四位;
3)溴甲酚绿指示剂:应将0.1g溴甲酚绿溶解于250mL浓度为0.0006 mol·L-¹的氢氧化钾溶液中;
4)百里酚兰-酚酞试剂:应将1份1.0g·kg⁻¹百里酚蓝的50%的酒精溶液与3份1.0g·kg⁻¹酚酞酒精溶液相混合。
2.3简易碱吸收容量法试验应按下列步骤进行:
1用分析天平准确称取过0.15mm筛孔的风干土样1g~8g(碳酸钙含量不超过0.25g),放置于广口瓶中,在塑料杯中加入5mL浓度为2 mol·L⁻¹的氢氧化钾溶液,塞紧瓶塞勿使漏气。将50mL医用注射器连接在乳胶管上端,捏开玻璃珠开关,从广口瓶中抽出50mL空气。
2用注射器通过乳胶管向广口瓶中注入20mL浓度为2mol·L-¹的盐酸溶液,乳胶管上端用止水夹夹紧,轻轻旋转广口瓶使试样与盐酸充分接触均匀,在室温下放置16h~24h。
3打开瓶塞,细心取出塑料杯,用50mL无二氧化碳的纯水,将塑料杯中的氢氧化钾溶液洗入200mL三角瓶中。加百里酚兰-酚酞混合指示剂20滴,用1mol·L⁻¹盐酸溶液滴定至溶液由紫色变为淡红色时,改用0.1mol·L-¹盐酸标准溶液滴定至溶液刚出现黄色而红色乂未完全消失(pH=8.3)为止(不记用量)。然后加入16滴钾溴酚绿指示剂,用浓度为0.1mol·L⁻¹的盐酸标准溶液滴定至溶液由蓝色变为亮黄色(pH=3.9)为止,记下这次滴定用量。
4应按本条第3款的规定进行空白试验。
2.4碳酸钙含量应按下式计算,计算结果表示到小数点后一位,平行最大允许差值应为±2g·kg⁻¹,试验结果取算术平均值:
ω(CaCO3)=2Cb1(Vhb6-Vhb7)×0.05/(md×10-3) (2.4)
式中:ω(CaCO3)——难溶盐碳酸钙含量(g·kg⁻¹);
2——因V₁只是酸中和重碳酸根时的用量,故中和
碳酸根的用量应为2倍V₁;
Cb1——盐酸标准滴定溶液浓度(mol·L-¹);
Vhb6——以钾溴酚绿为指示剂时盐酸滴定标准溶液滴定溶液的体积的数值(mL);
Vhb7——空白试验,以钾溴酚绿为指示剂时盐酸标准滴定溶液的体积的数值(mL);
0.050——碳酸钙摩尔质量的一半因1mmol盐酸仅能与0.5mmol碳酸钙作用;10-³——将g换算成kg的因数。
2.5本试验碱吸收容量法的记录格式应符合本标准附录D
表D.96的规定。
3气量法
3.1本试验所用的仪器设备应符合下列规定:
1二氧化碳约测计,装置如图3.1所示;
2气压计、温度计;
3天平:称量200g,分度值0.01g;
4其他:瓷坩埚、指形管等。
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图3.1二氧化碳约测计示意图
A、B一量管;C--三角瓶;D一试管;E—广口瓶;F一夹子;G一活塞;H一打气球;1—温度计;J一橡皮塞;K—活塞
3.2试剂应符合下列规定:
1 1:3盐酸溶液:将1份盐酸(HCl,p≈1.19g/cm³,分析纯)与3份纯水混合;
2浓度约为0.5mol·L⁻¹的H₂SO₄有色溶液,每100mL纯水中加硫酸(H₂SO₄,p=1.84g/cm³,化学纯)3mL,加甲基红指示剂数滴,装入量气管;
3含量为1.0g·kg⁻¹的甲基红指示剂。
3.3气量法试验应按下列步骤进行:
1称取过0.25mm筛,经105℃~110℃烘干的试样1g~5g(CaCO₃含量0.1g~0.2g),准确至0.01g,小心地将土样倒入三角瓶底。在试管D中装入盐酸溶液(1:3)约至2/3处,将试管用镊子小心地立在已盛有土样的三角瓶C中。
2给广口瓶中装入浓度为0.5 mol·L-¹的H₂SO₄有色溶液,关闭活塞G,打开夹子F,用打气球打气,使有色溶液装满滴定管。检查是否漏气:关闭活塞K,将橡皮塞J塞紧,此时B管液面略低于A管,稍等片刻,检查是否漏气。如果漏气,两管液面会慢慢齐平,应仔细检查各接头并用石蜡溶液密封,使不漏气。
3打开活塞K,使A、B两管液面在同一平面,记录B管液面读数,再关好活塞K,同时打开活塞G。
4将三角瓶C中的试管D的盐酸倒于瓶底,此时即有CO₂气体产生,B管液面下降,应及时用夹子F调节A管中液面,使A管液面始终略高于B管。当B管液面停止下降时,用长柄夹子夹住三角瓶C颈部,间歇摇动三角瓶C四至五次,直到B管液面不下降为止。
5用夹子F或上下变动A管高低来调节A、B两管液面使之在同一水平面上,记录B管液面读数。最终读数与起始读数之差即为产生的二氧化碳体积的数值,并同时记录温度和气压。
3.4碳酸钙的含量应按下式计算,计算结果表示到个位,平行最大允许差值应为±5g·kg⁻¹,取算术平均值:
ω(CaCO3)=VCO2ρCO2×10-6×2.272/(Md×10-3) (3.4)
式中:ω(CaCO3)——碳酸钙含量(g·kg⁻³);
VCO2——二氧化碳的体积(mL);
ρCO2——在试验的温度和气压下二氧化碳的密度(μg·mL⁻¹),可查表3.4确定;
2.272——由二氧化碳换算成碳酸钙的系数(100/44);
10-6——μg与kg的换算系数;
10-3——g与kg的换算系数。
表3.4不同温度及大气压力下二氧化碳密度Pco₂(μg·mL⁻¹)
温度 (℃) | 大气压力[kPa(mmHg)] | |||||||||||||
98.925 (742) | 99.258 (744.5) | 99.591 (747) | 99.858 (749) | 100.125 (753.5) | 100.458 (751) | 100.791 (756) | 101.059 (758) | 101.325 (760) | 101.658 (762.5) | 101.991 (756) | 102.258 (767) | 102/525 (769) | 102.79 (771) | |
28 | 1778 | 1784 | 1791 | 1797 | 1804 | 1810 | 1817 | 1823 | 1828 | 1833 | 1837 | 1842 | 1847 | 1852 |
27 | 1784 | 1790 | 1797 | 1803 | 1810 | 1816 | 1823 | 1829 | 1834 | 1839 | 1843 | 1848 | 1853 | 1858 |
26 | 1791 | 1797 | 1803 | 1809 | 1816 | 1822 | 1829 | 1835 | 1840 | 1845 | 1849 | 1854 | 1859 | 1864 |
25 | 1797 | 1803 | 1810 | 1816 | 1823 | 1829 | 1836 | 1842 | 1847 | 1852 | 1856 | 1861 | 1866 | 1871 |
24 | 1803 | 1809 | 1816 | 1822 | 1829 | 1835 | 1842 | 1848 | 1853 | 1858 | 1862 | 1867 | 1872 | 1877 |
23 | 1809 | 1815 | 1822 | 1828 | 1835 | 1841 | 1848 | 1854 | 1859 | 1864 | 1868 | 1873 | 1878 | 1883 |
22 | 1815 | 1821 | 1828 | 1834 | 1841 | 1847 | 1854 | 1860 | 1865 | 1870 | 1875 | 1880 | 1885 | 1890 |
21 | 1822 | 1828 | 1835 | 1841 | 1848 | 1854 | 1861 | 1867 | 1872 | 1877 | 1882 | 1887 | 1892 | 1897 |
20 | 1828 | 1834 | 1841 | 1847 | 1854 | 1860 | 1867 | 1873 | 1878 | 1883 | 1888 | 1893 | 1898 | 1903 |
19 | 1834 | 1840 | 1847 | 1853 | 1860 | 1866 | 1873 | 1879 | 1884 | 1889 | 1894 | 1899 | 1904 | 1909 |
18 | 1840 | 1846 | 1853 | 1859 | 1866 | 1872 | 1879 | 1885 | 1890 | 1895 | 1900 | 1905 | 1910 | 1915 |
17 | 1846 | 1853 | 1860 | 1866 | 1873 | 1879 | 1886 | 1892 | 1897 | 1902 | 1907 | 1912 | 1917 | 1922 |
16 | 1853 | 1860 | 1866 | 1873 | 1879 | 1886 | 1892 | 1893 | 1903 | 1909 | 1913 | 1918 | 1923 | 1928 |
15 | 1859 | 1866 | 1872 | 1879 | 1886 | 1892 | 1899 | 1905 | 1910 | 1915 | 1920 | 1925 | 1930 | 1935 |
14 | 1865 | 1872 | 1878 | 1885 | 1892 | 1899 | 1906 | 1912 | 1917 | 1922 | 1927 | 1932 | 1937 | 1942 |
13 | 1872 | 1878 | 1885 | 1892 | 1899 | 1906 | 1913 | 1919 | 1924 | 1929 | 1934 | 1939 | 1944 | 1949 |
12 | 1878 | 1885 | 1892 | 1899 | 1906 | 1912 | 1919 | 1925 | 1930 | 1935 | 1940 | 1945 | 1950 | 1955 |
11 | 1885 | 1892 | 1899 | 1906 | 1913 | 1919 | 1926 | 1932 | 1937 | 1942 | 1947 | 1952 | 1957 | 1962 |
10 | 1892 | 1899 | 1960 | 1913 | 1919 | 1926 | 1933 | 1939 | 1944 | 1949 | 1954 | 1959 | 1964 | 1969 |
3.5在无气压计情况下采用标准曲线法计算CaCO₃的含量。在分度值为0.01g的天平上称取干燥的分析纯CaCO₃分别为0.05g、0.1g、0.2g、0.3g、0.4g(如果用50mL滴定管收集气体称取的CaCO₃量不要大于0.2g),按上述试验应按下列步骤进行:测定CO₂毫升数,以CO₂的体积为纵坐标,CaCO₃含量为横坐标,画出标准曲线,或求出其回归方程。然后用同一时间测得的土样CO2的体积数求出CaCO₃含量。计算结果表示到个位,平行最大允许差值应为±5g·kg⁻¹,取算术平均值。
ω(CaCO3)=mc1/(md×10-3) (3.5)
式中:mc1——查得CaCO₃的质量(g)。
3.6本试验气量法的记录格式应符合本标准附录D表D.97的规定。
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