一种快速测定机制砂中含泥量的试验方法与流程

本发明涉及材料性能检测技术领域，具体涉及一种快速测定机制砂中含泥量的试验方法。

背景技术：

细集料是混凝土中的重要组成材料，以往在混凝土中使用的细集料主要为天然砂。随着各地环保政策的相继实施，致使有些地区甚至出现

无砂可用的状况，所以机制砂代替天然砂已势在必行。但机制砂在开采和运输以及储存的过程中往往会混入有害黏土成分，因为有害黏土具有较大的吸附性以及吸附水之后会产生体积膨胀，从而严重影响混凝土的工作性，甚至会危及混凝土的耐久性。行业关于细集料中黏土矿物的测试方法较多，目前普遍采用的方法主要为砂当量(se)法、亚甲蓝法(mb)。

其中砂当量法对石粉和黏土成分的区分效果不明显，此外，砂当量测试也不能有效的区分膨胀性黏土矿物(蒙脱石)和非膨胀性黏土矿物(高岭石)。而亚甲蓝法与细集料中黏土矿物含量的相关性较好，但规范中给出的亚甲蓝测试方法操作过于繁琐、耗时以及适用范围有限，而且亚甲蓝法的滴定终点是通过观察滤纸上是否出现晕圈进行判断，图2为某实验人员进行利用亚甲蓝测试后的实验结果，从图中可以看出35ml、40ml以及45ml都出现了晕圈，但滴定终点确定为45ml，所以人为误差较大。为此，找到一种快速测定细集料中有害黏土存在的方法成为细集料质量控制的关键。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中测定细集料中有害黏土存在的方法中存在的问题，提供了一种测试简单、误差较小的快速测定机制砂中含泥量的试验方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种快速测定机制砂中含泥量的试验方法，包括以下步骤：

1)准备干燥的机制砂样品并碾碎，之后将细集料过4.75mm筛并将处理好的样品放入密封袋内待用；

2)称取待测样品20g，并称取质量浓度为0.5％的亚甲基蓝溶液30ml，然后将二者加入试管后混合；

3)吸取上层液体1-2ml并过滤到洁净试管中；

4)移取130μl步骤3)中的滤液并倒入带有刻度的试管中，并用水稀释至45ml混合均匀；

5)将装有质量浓度为0.5％的标准亚甲基蓝溶液的比色皿放入比色计的样品槽内，利用比色计并选择相对应的测试模式对参比的溶液吸光度进行清零；

6)之后将步骤4)中的待测液装入比色皿并放入比色计样品槽内，测试样品的mbv值，单位为mg/l，若测得的mbv小于7mg/g，则为有效的mbv；

7)若步骤6)测定的mbv大于7mg/g，则20g样品由10g待测机制砂样品和10g标准砂共同组成，之后按照步骤2)-步骤6)进行测试，若步骤6)测定的mbv大于14mg/g，则20g样品将由5g待测机制砂样品和15g标准砂共同组成，之后按照步骤2)-步骤6)进行测试。

进一步地，步骤2)中利用比色计对初始亚甲基蓝溶液的浓度进行校正，确定初始亚甲基蓝溶液的质量浓度是否为0.5％，确定步骤如下：

a)移取130μl初始亚甲基蓝溶液并倒入带有刻度的试管中，并用水稀释至45ml后混合均匀；

b)在比色计上选择相对应测试模式并在样品槽内插入装有水的比色皿并盖上仪器盖，按调零键进行调零；

c)将步骤b)中样品槽内的比色皿换成装有步骤a)中亚甲基蓝参比液的比色皿并测试，若比色计显示读数为14.44ppm，即说明起始亚甲基蓝溶液浓度为0.5％；

步骤a)中稀释前初始亚甲基蓝溶液的质量浓度cinitial-actual通过下面方程得到：

式中：cmethod106——为比色计610abs610nm模式测试的浓度值，ppm；

cinitial-actual——起始亚甲基蓝溶液浓度，mg/g；

d)若初始亚甲基蓝溶液浓度不为0.5％，则用下式对亚甲基蓝测试值进行修正：

式中：mbvcorrected——修正的亚甲蓝值，mg/g；

cinitial-theoretical——理论亚甲基蓝溶液浓度，0.5％；

mbvmeasured——用错误的亚甲蓝浓度测试得到的亚甲蓝值，mg/g。

进一步地，步骤3)中用注射器吸取上层液体1-2ml，将注射器针头取下，并在注射器尖端安装滤膜，将混合液过滤到洁净试管中。

进一步地，步骤4)中用微量移液器移取130μl过滤后的滤液并倒入带有刻度的试管中。

进一步地，步骤4)中液体混合后，用秒表开始计时，同时摇晃装有混合液的塑料试管1min，然后静止3min，之后再次摇晃装有混合液的塑料试管1min，样品与亚甲基蓝溶液混合时间共计5min。

进一步地，步骤5)中比色计选择001测试模式，所述001测试模式的公式如下：

式中：c0——亚甲蓝标准液质量浓度，5g/l；

c——用于吸光度测试的待测液的亚甲蓝浓度，mg/l；

m——待测样品质量，20g；

30——试验所用亚甲蓝标准液体积，ml；

130——微量移液器吸取滤液体积，μl；

45——滤液稀释后体积，ml；

mbv——亚甲蓝值，表示每千克样品所吸附的亚甲蓝质量，mg/g。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明提供了一种快速测定机制砂中含泥量的试验方法，利用比色计测试被黏土吸附后亚甲基蓝溶液的吸光度，然后，建立吸光度与被黏土吸附后亚甲基蓝溶液浓度的联系，最后将亚甲基蓝溶液浓度的改变转化为mbv。本测试方法，测试一个样品仅需10min，为实验室及工程现场测试提供了一种快速测定细集料中有害黏土矿物存在的方法，膨胀性黏土含量和mbv相关性非常明显，表明快速测定机制砂中含泥量的试验方法是最有效和最快速的方法来鉴别集料中黏土矿物。此方法可以有效的区分黏土的类型，并估计所含黏土成分的含量，可以根据细集料mbv的大小判定是否可以安全用于混凝土生产，进而合理利用被黏土污染的机制砂。

附图说明

图1亚甲蓝溶液吸光度标准曲线；

图2为现有技术中亚甲基蓝测试的示意图；

图3为基于样品量变化的亚甲基蓝测试流程图；

图4本发明与传统测试法结果对比图；

图5黏土种类及含量与mbv的关系。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实验材料：

亚甲基蓝(c16h18n3sci)溶液，质量浓度为0.5％、饮用水、机制砂样品，4.75mm集料筛、分析天平、微量移液器、比色计。

附加装置：两个带有刻度量程为45ml的塑料试管、5ml塑料试管、10ml注射器、0.2μm滤膜、称量盘、两个移液管、微量移液器尖端、秒表、一次性乳胶手套。

实施例1：

在实验前，利用比色计对初始亚甲基蓝溶液的浓度进行校正，确定初始亚甲基蓝溶液的质量浓度是否为0.5％，确定步骤如下：

a)用微量移液器移取130μl初始亚甲基蓝溶液并倒入带有刻度的试管中，并用水将溶液稀释至45ml后混合均匀。

b)在比色计上选择002测试模式，然后在样品槽内插入装有水的比色皿并盖上仪器盖，按调零键进行调零。

注：002测试模式根据以下试验进行设定：

①拟定标准曲线

首先，配制质量分数为5％的亚甲蓝溶液，对配置好的亚甲蓝溶液进行稀释，分别得到0、1.5mg/l、3mg/l、4.5mg/l、6mg/l、7.5mg/l、9mg/l不同亚甲蓝浓度的标准液。然后，用比色计测定各组不同浓度亚甲蓝溶液在610nm处的吸光度值，测试结果见表1，最后，进行标准曲线的拟合，拟合结果见图1：

表1不同浓度亚甲蓝溶液在610nm处的吸光度

①根据试验所建立的吸光度与亚甲基蓝溶液浓度的关系式，在比色计内设置002测试模式。

c)将样品槽内的比色皿换成装有步骤a)中亚甲基蓝参比液的比色皿并测试，若比色计显示读数为14.44ppm，即说明起始亚甲基蓝溶液浓度为0.5％。

步骤a)中稀释前初始亚甲基蓝溶液的质量浓度cinitial-actual通过下面方程得到：

式中：cmethod106——为比色计610abs610nm模式测试的浓度值，ppm；

cinitial-actual——起始亚甲基蓝溶液浓度，mg/g。

d)若初始亚甲基蓝溶液浓度不为0.5％，则用下式对亚甲基蓝测试值进行修正：

式中：mbvcorrected——修正的亚甲蓝值，mg/g；

cinitial-theoretical——理论亚甲基蓝溶液浓度，0.5％；

mbvmeasured——用错误的亚甲蓝浓度测试得到的亚甲蓝值。

实验时：

1)准备200g干燥的机制砂样品，在不破坏集料颗粒的基础上，采用研钵或者橡皮杵或任何其他的方法碾碎集料中团聚结块的细粉。

之后将细集料过4.75mm筛并将处理好的样品放入密封袋内待用。

2)调整好分析天平，称取待测样品20g，并用带有刻度规格为50ml的塑料试管量取质量浓度为0.5％的亚甲基蓝溶液30ml，然后将二者加入试管后混合，并旋紧试管盖，用秒表开始计时，同时摇晃装有混合液的塑料试管1min，然后静止3min，之后再次摇晃装有混合液的塑料试管1min，样品与亚甲基蓝溶液混合时间共计5min。

3)打开装有混合液的塑料试管盖，用注射器吸取上层液体1-2ml，将注射器针头取下，并在注射器尖端安装滤膜，将混合液过滤到洁净的5ml试管中。

4)用微量移液器移取130μl过滤后的滤液并倒入洁净的带有刻度规格为50ml的塑料试管中，并用水将液稀释至45ml轻轻地摇晃试管使待测溶液混合均匀。

5)取下比色计装置盖，打开比色计电源，选择001测试模式。(根据试验所建立的吸光度与被黏土吸附后亚甲基蓝溶液浓度的联系，在比色计内自行设置的模式)。001测试模式的公式如下：

式中：c0——亚甲蓝标准液质量浓度，5g/l；

c——用于吸光度测试的待测液的亚甲蓝浓度，mg/l；

m——待测样品质量，20g；

30——试验所用亚甲蓝标准液体积，ml；

130——微量移液器吸取滤液体积，μl；

45——滤液稀释后体积，ml；

mbv——亚甲蓝值，表示每千克样品所吸附的亚甲蓝质量，mg/g。

之后将装有质量浓度为0.5％的标准亚甲基蓝溶液的比色皿放入比色计的样品槽内，并盖上仪器盖，然后，按清零键对参比的溶液吸光度进行清零。

6)之后将步骤4)中的待测液装入比色皿并放入比色计样品槽内，测试得样品的mbv为4.235mg/g。该mbv小于7mg/g，为有效的mbv。

实施例2：

实验步骤(1)-(5)同实施例1(1)-(5)。

6)之后将步骤4)中的待测液装入比色皿并放入比色计样品槽内，测试得样品的mbv为7.635mg/g。

7)测定的mbv大于7mg/g，称量的20g样品由10g待测机制砂样品和10g标准砂共同组成，并与质量浓度为0.5％的亚甲基蓝溶液30g混合，之后按照步骤3)-步骤6)进行测试，最终得到样品的mbv为8.367mg/g，该值小于14mg/g，为有效的mbv。

实施例3：

实验步骤(1)-(5)同实施例1(1)-(5)。

6)之后将步骤4)中的待测液装入比色皿并放入比色计样品槽内，测试得样品的mbv为13.356mg/g。

7)由于测定的mbv大于7mg/g，称量的20g样品由10g待测机制砂样品和10g标准砂共同组成，并与质量浓度为0.5％的亚甲基蓝溶液30g混合，之后按照步骤3)-步骤6)进行测试，最终得到样品的mbv为14.257mg/g。

8)此时测定的mbv大于14mg/g，称量的20g样品由5g待测机制砂样品和15g标准砂共同组成，并与质量浓度为0.5％的亚甲基蓝溶液30g混合，之后按照步骤3)-步骤6)进行测试。最终得到样品的mbv为15.473mg/g。

比较例：

图2中采用传统的亚甲蓝法。并使用相同的样品分为a-e五组，采用优化的亚甲基蓝进行测试进行对比，测试结果见表2、图3。从图中可获知优化的亚甲蓝法的测试结果与传统法成线性关系，且拟合度为0.995。

表2传统亚甲蓝法和优化的亚甲基蓝法测试结果。

在洁净的标准砂中分别添加不同百分含量的红土和钠蒙脱土，共计14组待测砂样，利用快速测定机制砂中含泥量的试验方法对14组待测样进行测试，详细内容见表3。图5为细集料黏土种类及含量与mbv的关系图，从图中可获知快速测定机制砂中含泥量的试验方法得到的mbv与黏土含量有明显的相关性，证明测试的mbv越大则对应细集料中黏土含量也越高。还可得到含有不同类型黏土的细集料即使在黏土含量相同时两种类型的细集料mbv也相差较大，证明快速测定机制砂中含泥量的试验方法可以有效的区分黏土的类型，判断膨胀性黏土矿物(蒙脱石)和非膨胀性黏土矿物(高岭石)。

本发明利用比色计测试被黏土吸附后亚甲基蓝溶液的吸光度，然后，建立吸光度与被黏土吸附后亚甲基蓝溶液浓度的联系，最后将亚甲基蓝溶液浓度的改变转化为mbv。

表3快速测定机制砂中含泥量的试验方法对黏土种类及含量测试的结果。