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石料碱值测定方法探究

时间:2017-07-10 材料毕业论文 我要投稿

  【摘 要】近年来,在道路工程建设中,要铺设大量的沥青路面,作为路面的主要材料沥青与石料的性能,直接影响道路的质量。文章分析了石料碱值的测定方法。

  【关键词】石料 碱值测定 方法

  一、前言

  石料与沥青组成混合料,铺筑碾压后形成路面结构。石料与沥青在混合料中起着复杂的物理化学作用,石料的化学性质在很大程度上影响路面的物理力学性质,石料的酸碱性决定着石料与沥青的粘附性。一般情况下碱性较强的石料与沥青结合较好,酸性石料与沥青结合较差。石料的酸碱性通常是按石料化学成分中SiO2含量的多少来区分的,SiO2含量大于65%的石料为酸性石料,SiO2含量小于52%的石料为碱性石料,SiO2含量在52%—65%的石料为中性石料。各种石料中SiO2的含量虽有一定的范围,但要较准确地确定石料的酸碱性,必须对石料的化学组成进行分析。而石料成分分析比较麻烦,需要时间长。另外,石料难溶于水,而且组成复杂,有不能像测定易溶物那样,通过测定水溶液的PH值的方法来确定其酸碱性。因此,目前还没有比较简单的方法来测定石料的酸碱性。本文提出了用相对比较的方法来确定石料的酸碱性。本文提出了用相对比较的方法来确定石料的酸碱性强弱,即用分析纯的碳酸钙作为标准,其它石料的酸碱性强弱都与碳酸钙比较,这样就可得到各种石料的酸碱性相对强弱。该方法的理论依据是酸碱质子理论:“凡能与质子(H+)结合的物质都是碱。”测定方法是采用一定浓度的酸对一定粒径的石料进行侵蚀,然后测定溶液中消耗掉的H+离子浓度进行比较,并定义二者的比值为该石料的“碱值”:

  各种石料接受质子的能力不同,消耗掉的氢离子浓度也不相同,故碱值的大小不一样,因此,可以根据石料的碱值大小,确定其酸碱性的相对强弱。

  二、实验方法

  1.仪器。精密酸度计、100ml移液管、烧瓶、60cm球型冷凝管、控温油浴锅。

  2.试剂。分析纯碱酸钙(粒径0.074mm)0.25M硫酸、0.05M邻苯二甲酸氢钾。

  3.试样。选择有代表性的石料,清洗后烘干,粉碎过筛,取粒径0.074mm的石粉。

  4.分析方法。称取准备好的石料(粉)2+0.0002克,同时称取同样质量的碳酸钙,分别放入两只烧瓶内,用移液管各加入0.25M硫酸溶液1000ml ,随后放入130℃油浴锅中回流煮沸30分钟至完全反应后,冷却至室温。取出烧瓶中的上层清液,用精密酸度计测定清液中H+离子浓度。根据石料和碳酸钙消耗掉的氢离子浓度,计算石料的碱值。

  三、试验结果与讨论

  1.我们用上述方法测定了石灰岩、安山岩、玄武岩、片麻岩、黑色花岗岩、砂岩和红色花岗岩等七种石料的碱值,其结果见表1。

  由表中数据可以看出,从石灰岩至花岗岩(红色)的碱值逐渐减小,说明这几种石料的碱性逐渐减弱、酸性逐渐增强,这与前述石料的酸碱性通常按石料中SiO2 的百分含量分类是吻合的。如典型的石灰岩中SiO2 的含量为1.01%,属碱性石料,碱值大;花岗岩中SiO2含量为69.62%,属酸性石料,其碱值小。

  2.若将表1中几种石料的碱值大小顺序,与80℃水浸法所得到的沥青与这几种石料粘附性的强弱顺序(石灰岩安山岩玄武岩片麻岩砂岩花岗岩)进行比较,可以看出其规律是一致的,即碱值愈大的石料与沥青粘附性愈好。因此,测定石料的碱值,可以作为测定石料与沥青粘附性的一种辅助手段,用于研究和生产中。

  3.用该方法测定的虽是“碱值”,但对碱性石料或酸性石料都适用。因为“碱值”是选择纯的碳酸钙作标准而得到的相对数值,所以不论什么石料都可以与标准物进行比较而得到“碱值”。

  4.用该方法测定各种典型石料的碱值后,如果知道这些典型石料中SiO2 的百分含量,将石料中的碱值与SiO2 的含量对比后,就可以根据石料碱值的大小将石料分成碱性石料、酸性石料和中性石料。这样,只要知道石料与沥青的粘附性强弱。这方面工作有待进一步研究。

  四、结论

  1.本文提出的石料碱值测定方法是一种简便、有效的测定石料酸碱性的方法。

  2.对同一组石料分别测定其碱值和测定其与沥青的粘附性,所得到的结果是一致的。

  3.石料的酸碱性可以根据石料碱值的大小进行分类。

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