GBT 50123-2019《土工试验方法标准》相关试验方法探析

工程建设中需要了解地基土的性质和组成，为地基基础设计和施工提供依据，室内土工试验是最基本的手段［1］。

为测定土的工程性质，统一试验方法，中华人民共和国住房和城乡建设部与国家市场监督管理总局联合发布了GB/T 50123—2019《土工试验方法标准》，原GB/T 50123—1999《土工试验方法标准》同时废止［2］。

其中土的易溶盐和有机质试验是两项重要的试验方法，本文就GB/T 50123—2019中这两项试验存在的一些问题进行探讨与分析。

1存在的问题
1.1公式问题
1.1.1碳酸根的测定
GB/T 50123—2019第269页，式（53.4.5-2）ω（CO 2-3）=0.030×b （CO 2-3）
式中：b （CO
2-3
）的CO
2-3
前应有1/2的系数，正确
的应为ω（CO 2-3）=0.030×b （1/2CO 2-3）。

1.1.2重碳酸根的测定
GB/T 50123—2019第270页,式（53.4.6-1）
b （HCO -3
）=（V hb 3-2V hb 2）C (12
H 2SO 4)V
w
V x 2m d ×10-3
式中：b （HCO -3）
为重碳酸根的质量摩尔浓度，mmol ·kg -1；V hb 2为酚酞指示剂达到终点时消耗硫酸标准溶液的量，mL，此时碳酸盐只是半中和；V hb 3为甲基橙为指示剂滴定时的硫酸标准溶液用量，mL；V w 为制浸出液加纯水量，mL；V X 2为试验时吸取土浸出液量，mL。

V hb 2前面的系数2应去掉，因为：碳酸根和重碳酸根的测定分两步：第一步用酚酞作指示剂，试样中发生反应CO 2-+H +→HCO -3，pH 值＜8.3，酚酞由红色变为无色，指示试样中碳酸盐均转化为重碳酸盐；第二
步用甲基橙做指示剂，试样中发生反应HCO -3+H +
→
H 2CO 3，pH 值＜4.4，甲基橙由橙黄色变为橙红色，指示试样中全部重碳酸盐（包括原有的重碳酸盐和由碳酸盐转化而来的重碳酸盐）被中和。

根据同一试样中，用酚酞和甲基橙作指示剂，到达滴定终点时滴定所消耗的标准硫酸溶液体积，即可
计算出CO 2-3和HCO -3的含量。

HCO -3的含量相当于第二步与第一步硫酸消耗量之差，V hb 2前面的系数2应去掉，正确的应为
b （HCO 3-）=（V hb 3-V hb 2）C (12
H 2SO 4)V
w
V x 2m d ×10
-3
GB/T 50123—2019《土工试验方法标准》
相关试验方法探析
【摘要】：文章针对GB/T 50123—2019《土工试验方法标准》中易溶盐和有机质试验存在的
问题展开研究，通过对易溶盐试验中碳酸根、重碳酸根、镁离子等计算公式的讨论、各离子测试结果单位表征、易溶盐和有机质试验滴定读数准确度、硫酸标准溶液的标定方法、有机质试验重铬酸钾标液浓度及配制方法的操作等问题的论证分析，提出GB/T 50123—2019相关规定的不足和改进建议，为易溶盐和有机质试验提供指导，为《土工试验方法标准》的修正提供借鉴。

【关键词】：土工试验；易溶盐；有机质；试验方法；标准【中图分类号】：TU414
【文献标志码】：C
【文章编号】：1008-3197（2020）05-01-04
【DOI 编码】10.3969/j.issn.1008-3197.2020.05.001收稿日期：2020-03-06
作者简介：刘学芹（1971-），女，高级工程师，从事土工及
水、土化学试验工作。

刘学芹1,2，张建根1,2，刘梦琳3
（1.天津市市政工程设计研究院，天津300392；2.天津市基础设施耐久性企业重点实验室，天津300201；
3.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津300222）
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Tianjin Construction Science and Technology 标准规范Standardization
第30卷第5期2020年10月
1.1.3镁离子的测定
GB/T 50123—2019第279页,式（53.8.5-1）和（53.8.5-2）
b （12
Mg 2+）=
C (EDTA)(V E 2-V E 1)
V w
V x 1
m d ×10
-3
ω（Mg 2+）=0.0122b (12
Mg 2+)
式中：b （12
Mg 2+）为镁离子的质量摩尔浓度，
mmol ·kg -1；ω（Mg 2+）为镁离子的含量，g ·kg -1；V E 2为
滴定Ca 2+
、Mg 2+
合量时所用的EDTA 标准溶液体积，
mL；V E 1为滴定Ca 2+
所用EDTA 标准溶液体积，mL；
C （EDTA ）为EDTA 标准溶液浓度，mol ·L -1
；0.0122为
镁离子的摩尔质量，kg ·mol -1。

式（53.8.5-1）中镁离子前加了1/2的系数且式（53.8.5-2）中镁离子的摩尔质量选用0.0122kg ·mol -1，为1/2镁离子的摩尔质量，故式（53.8.5-1）分子应乘以2才能计算出正确的b （12
Mg 2+）与ω（Mg 2+），正确的应为
b （12Mg 2+）=
2C (EDTA)(V E 2-V E 1)V
w
V x 1
m d ×10-31.2测试结果单位的选用
GB/T 50123—2019第646页“53条易溶盐试验”条文说明中“在现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021中有关盐渍土分类规定：……盐渍土按含盐量分类是采用含盐质量分数（g ·kg -1）进行分类”，正确的是采用含盐质量百分数（%）来分类的。

GB 50021—2001《岩土工程勘察规范》第12章《水和土对混凝土结构的腐蚀性评价》：水的单位是mg ·L -1；土的则乘以1.5系数，以mg ·kg -1来表示，而非g ·kg -1；对混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价则直接用CL -的含量（mg ·kg -1）来评价不再乘以系数。

因此GB/T 50123—1999用0.01mmol/kg、0.001%、1mg/kg 三种土的单位表示，更方便技术人员编写勘察报告使用。

制定标准应有利于产品的通用互换及标准的协调配套等，由此可见GB/T 50123—2019将mg/kg 和%两种结果表示单位改为g ·kg -1欠妥。

1.3对滴定读数准确度的要求
以“53.4碳酸根及重碳酸根的测定”为例，53.4.1条所用仪器设备第1款规定酸式滴定管容量为25mL，分度值0.1mL；而在53.4.4条第1款中却要求将滴
定消耗量准确至0.01mL，第2款中又将消耗量准确至0.05mL，用最小刻度0.1mL 的滴定管无法准确至0.05mL 甚至0.01mL。

准确度要求应与仪器精度0.1
mL 一致；GB/T 50123—1999一般要求估读至0.05mL 是比较合理。

GB/T 50123—2019中一样的问题还存在于53.6.3条第4款、53.7.4条第2款、53.8.4条第1款、56.3.3条中。

1.4碳酸根和重碳酸根的测定中硫酸标准溶液的标定
方法
硫酸标准溶液的浓度C （1/2H 2SO 4）约为0.02mol/L，根据GB/T 50123—2019式（53.4.3）
C （1/2H 2SO 4）=m h1/（V hb1×0.053）
若用0.1g 无水碳酸钠标定V hb1约为94mL，若用25mL 的滴定管消耗硫酸标准溶液接近4滴定管，三次平行试验消耗硫酸标液近300mL,既浪费硫酸标液又不便操作，GB/T 50123—1999中C （1/2H 2SO 4）的浓度是GB/T 50123—2019的5倍，消耗量在19mL 左右是合理的。

若用0.02g 无水碳酸钠标定，硫酸标液消耗量合理，但称量的无水碳酸钠量又太少，GB/T 50123—2019既然降低了硫酸标液的浓度，标定方法也应适当调整。

建议采用同样浓度的碳酸钠标液标定，0.02mol/L (1/2Na 2CO 3)的配制方法如下：精确称取1.0599g 无水Na 2CO 3经160～180℃烘干2～4h，用经煮沸除去CO 2后冷却的纯水，溶于1000mL 容量瓶中。

标定时取该溶液10mL 置于250mL 的锥形瓶中，用待标定的硫酸溶液滴定，以甲基橙为指示剂，以由橙黄变橙红色作为终点，记录硫酸标液的用量，以三次测量的平均值计算出硫酸标液的浓度。

1.5钙离子的测定中指示剂选用
钙离子的测定53.7.2中选用的是K.B指示剂，而在53.7.3第2款试验步骤及649页53.7.2条文说明中描述的却是钙指示剂。

K.B 指示剂为酸性铬蓝K 与萘酚绿B 混合使用，而钙指示剂为铬蓝黑R （C 20H 13N 2NaO 5S ）；二者虽然作用相同但却是两种不同的指示剂，应将上述两处钙指示剂更改为K.B指示剂。

1.6硫酸根比浊法与钾钠离子火焰光度法中单位
GB/T 50123—2019硫酸根比浊法第276页53.6.4条第3款“标准曲线的绘制：用移液管分别准确吸取硫酸根标准溶液（浓度为0.1mg/mL ）倒入25mL容量瓶中，加水定容后，即成硫酸根含量为0mL、0.1mL、0.2mL、
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0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0mg/25mL的标准系列溶液。

”标准系列溶液浓度的单位均应为mg/25mL，故应将0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8后的mL去掉或改为mg/25mL。

GB/T 50123—2019钾钠离子火焰光度法第280页53.9.4条式（53.9.4-1）中K n 与281页式（53.9.5-1）中K k 的单位为mg ·mL -1，与标准曲线中钾钠的浓度mg ·L -1不一致，使用起来不方便，故建议将K n 与K k 的单位改为mg ·L -1更合理。

对应的式（53.9.4-1）改为ω(Na +)=
0.001N x K n V w
m d
式（53.9.5-1）改为ω(K +)=
0.001N x K k V w
m d
1.7有机质试验中硫酸亚铁前的系数
GB/T 50123—2019第292页56.2.2条第2款中0.2mol/L 的1/2FeSO 4应该为0.2mol/L 的FeSO 4，配制时用56g 硫酸亚铁定容至1000mL；因FeSO 4·7H 2O 分子量为278.03g/mol，故FeSO 4溶液的摩尔浓度为56/278.03=0.20（mol/L ）。

若在FeSO 4前加上1/2，那浓度就应该是0.4mol/L,况且重铬酸钾与硫酸亚铁反应配比为1∶6，重铬酸钾已加上1/6的系数，硫酸亚铁前系数应为1，二者反应式
K 2Cr 2O 7+6FeSO 4+7H 2SO 4=3Fe 2(SO 4)3+Cr 2(SO 4)3+K 2SO 4+7H 2O
由此可见将FeSO 4前加上1/2的系数是不正确的，正文有五处，附录D98一处，其中式（56.2.2）和式（56.4.1）需修正为
C （FeSO 4）=C (16
K 2Cr 2O 7)V K
V F
O.M.=
0.003×1.724×C (FeSO 4)(V hb 8-V nb 9)m d ×10-3
2标准溶液及指示剂浓度变化的探讨
易溶盐和有机质试验中各标准溶液浓度和指示剂不同规范不尽相同［2～5］，见表1和表2。

GB/T 50123—2019和GB/T 50123—1999比较，只有硫酸和重铬酸钾两种标液浓度有变化，其中硫酸标液浓度是原浓度的1/5，改变比较合理。

这是因为易溶盐中的碳酸根和重碳酸根含量较少，硫酸标液浓度低,滴定时消耗量会大一些，更利于操作，减小读数误差，提高测量准确度。

重铬酸钾溶度改为0.1333mol/L 有待商榷：一是因为GB/T 50123—1999只需在试管中加入10mL 的重铬酸钾标液一次，而GB/T 50123—2019却要加一次5mL 的重铬酸钾标液，再加一次5mL 的浓硫酸，将重铬酸钾和浓硫酸分开加入，增加了操作步骤，降低了效率，浓硫酸还会冒烟，增加了操作难度；二是重铬酸钾加入量实际减少了，每次试验加入量为0.1333×5=0.67（mmol ），GB/T 50123—1999的加入量为0.075×10=0.75（mmol ），重铬酸钾的实际加入量减少，导致当土样中有机质含量较高时（＞13.8%），即使土样只取0.1g，0.2mol/L 硫酸亚铁标液的消耗量也会小于空白消耗量的1/3，有氧化不完全的可能，使测试结果偏小，而GB/T 50123—1999则不会有这种情况发生。

为了避免这种情况发生，对有机质含量为10%～15%的土样可减少取土质量至0.05g 或选用其他行业标准来测定有机质，以保证测量结果的准确性。

指示剂在GB/T 50123—2019的两项试验中只有钙指示剂有变化，改为了K.B 指示剂。

由于酸性铬蓝K 的水溶液不稳定，故通常将指示剂用固体NaCl 粉末稀释后使用，混合指示剂中的萘酚绿B 在滴定过程中没有颜色变化，只起衬托终点颜色的作用。

K.B 指示剂可用于测定Ca 2+、Mg 2+总量，也可以用于单独测定Ca 2+量，使用方便，滴定显色明显。

JTGE 40—2007《公路土工试验规程》在钙离子的测试中也采用K.B 指示剂。

指示剂酚酞指示剂甲基橙指示剂铬酸钾指示剂铬黑T 指示剂钙
离子邻啡罗啉指示剂
［Fe （C 12H 8N 2）3]
2+
钙指示剂K.B 指示剂JTGE 40—
2007
0.50.150.50.5+0.11.49
TB 10103—20080.50.1511
1.49
SL 237—19990.50.150.51
1.49
GB/T 50123—19990.50.150.51
1.49
GB/T
50123—
20190.50.150.5
0.5+0.11.49表2
不同标准指示剂浓度的比较
%
刘学芹，等：GB/T 50123—2019《土工试验方法标准》相关试验方法探析
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表1
不同标准标准溶液浓度的比较mol/L
标准溶液1/2硫酸标液硝酸银标液EDTA 标液钡镁混合液重铬酸钾标液硫酸亚铁或硫酸亚铁铵
JTGE 40—
2007
0.10.020.010.020.0750.2
TB 0103—20080.05盐酸0.050.0250.0250.0750.2
SL 237—19990.020.020.010.020.0750.2
GB/T 50123—19990.10.020.010.020.0750.2
GB/T
50123—
2019
0.020.020.010.020.13330.2
3结语
易溶盐试验中计算公式存在的问题会分别导致碳酸根、重碳酸根和镁离子计算结果错误，从而进一步影响土对建筑结构的腐蚀性评价；易溶盐分析中各离子的测试结果的单位表征，GB/T50123—1999与GB 50021—2001更匹配；易溶盐和有机质测试过程中滴定读数的准确度要求不合理，滴定时消耗量读数应准确至0.1mL而非0.01mL；有机质试验中硫酸亚铁的系数应为1而非1/2，重铬酸钾标液的浓度及配制方法的变化，不利于同其他行业标准比较，不利于测有机质含量较高的土且操作步骤和难度增加，效率降低，值得商榷。

希望本文列举到的所有问题能引起重视并能得到及早改进，以使标准起到对行业的引领作用。

□■
参考文献:
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