懸浮面積法在人工砂油性碳物質(zhì)含量測試中的應(yīng)用研究

吳為健　謝嚴君

摘 要：本文提出了用單位質(zhì)量人工砂中油性碳物質(zhì)懸浮物面積的概念來評價某種物質(zhì)的含量。該方法與傳統(tǒng)的質(zhì)量比、數(shù)量比或體積比法得到的結(jié)果相關(guān)性較好，重復(fù)性試驗誤差小，結(jié)果可靠，且試驗成本和試驗周期要遠低于傳統(tǒng)方法。測得的結(jié)果可用于評價人工砂的品質(zhì)，為生產(chǎn)質(zhì)量控制提供必要的手段。

關(guān)鍵詞：懸浮面積法;油性碳物質(zhì);人工砂

0 引言

兩河口水電站人工骨料加工過程中發(fā)現(xiàn)，人工砂用水浸泡后水面存在黑色油性懸浮物，初步試驗（化學(xué)分析、微觀測試）分析認定該物質(zhì)的主要成分為油性碳顆粒[1]。該物質(zhì)的存在是由于料場砂巖中夾雜著少量的粉砂質(zhì)含碳泥板巖，毛料開采過程中，難以完全剔除所導(dǎo)致。通過混凝土拌合物的相關(guān)試驗發(fā)現(xiàn)，該懸浮油性碳顆粒含量對外加劑的效能和混凝土和易性及其他性能有較大影響，油性碳顆粒的含量與混凝土單位用水量、引氣劑摻量在一定范圍內(nèi)存在線性相關(guān)。

人工砂中油性碳物質(zhì)含量的測定和控制是該項目混凝土工程能否順利實施的重要措施。目前現(xiàn)行規(guī)范中還沒有針對人工砂中油性碳物質(zhì)含量測定的試驗方法，一般采用質(zhì)量法，即收集油性碳物質(zhì)測定質(zhì)量，該方法需要的樣品數(shù)量大、時間長，耗費人力物力，因此需提出一種準確、快速測定人工砂中油性碳物質(zhì)的試驗方法，以便于后續(xù)施工過程中人工砂的品質(zhì)的控制。

1 方法設(shè)計

本文針對上述問題，設(shè)計了一種人工砂中油性碳物質(zhì)含量的測試方法，提供測定人工砂中油性碳物質(zhì)含量的方法以及評價人工砂中油性碳物質(zhì)含量的度量（即單位質(zhì)量人工砂中油性碳物質(zhì)面積，cm2/g），下面對本方法的操作步驟作進一步說明。

（1）取經(jīng)縮分的砂樣500 g（G1）四份。

（2）隨機取其中兩份分別裝入搪瓷盤中，在105℃±5℃的烘箱中烘至恒重，冷卻后稱其質(zhì)量（G2）。

（3）取另外兩份試樣分別裝入兩個容器內(nèi)，灌入潔凈水至距容器頂2 cm左右，將樣品浸泡于其體積50倍以上的水中，用玻璃棒攪拌5 min。蓋上玻璃板，靜置2 h。觀察油性碳物質(zhì)的懸浮聚結(jié)情況，通過靜態(tài)成像或手繪的方式描繪出油性碳物質(zhì)的邊界線，通過求積儀或其他手段算出油性碳物質(zhì)的懸浮面積S。若果油性碳物質(zhì)的面積大于容器開口面積的70%時，宜更換更大開口面積的容器。

（4）試驗結(jié)果處理：

2 方法測試與評價

目前國家級行業(yè)現(xiàn)行規(guī)范內(nèi)對油性碳物質(zhì)并未給出相關(guān)定義，更無相關(guān)的試驗方法測試其結(jié)果。故引用傳統(tǒng)的質(zhì)量比概念以評價其含量的多少，與本方法進行對比，分析其相關(guān)性，見表1、圖1。

對于檢測結(jié)果的可靠性采用同一樣品分兩種狀態(tài)重復(fù)試驗，分析其標準差及變異系數(shù)。

由表1、2 可知：本方法測試結(jié)果與傳統(tǒng)概念的方法測得結(jié)果有較強的線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.991，相關(guān)系數(shù)的平方0.982，用于評價油性碳物質(zhì)的含量具備可行性;根據(jù)重復(fù)性試驗結(jié)果2，兩個樣品，十次試驗的變異系數(shù)均在2%以內(nèi)，說明采用該方法檢測油性碳物質(zhì)含量是可靠的。

另外，懸浮物面積法的關(guān)鍵在于確保懸浮物在水面的排列滿足試驗要求，即處于自由排列狀態(tài)。而不同的懸浮物，由于粒徑和成分的差異，懸浮物的厚度會有差別，而此時用懸浮物面積來代替懸浮物的含量，對不同的樣品來說可能會引入偏差。但是，油性碳顆粒存在具有特殊性，且不同料場的油性碳物質(zhì)對混凝土性能的影響程度也不盡相同，只有建立特定油性碳物質(zhì)的含量與混凝土性能（單位用水量、引氣劑摻量、坍落度經(jīng)時變化、含氣量經(jīng)時變化）的相關(guān)性，才能確定油性碳物質(zhì)的控制目標，因此對于特定的油性碳物質(zhì)含量的測定，該方法是適用的。

與傳統(tǒng)概念方法經(jīng)濟效益對比見表3。本方法成本要遠低于傳統(tǒng)質(zhì)量比法，僅在試驗過程中需采集懸浮物的面積，并在后期進行面積求取。

3 結(jié)論

本文所提出了用單位質(zhì)量人工砂中油性碳物質(zhì)懸浮物面積的概念來評價某種物質(zhì)的含量，避開了傳統(tǒng)的質(zhì)量比、數(shù)量比或體積比來衡量含量的方法，且與傳統(tǒng)方法的相關(guān)性較好。這樣利用此方法可以簡潔、準確、快速地來測定人工砂中的油性碳物質(zhì)含量。

參考文獻：

[1]李名川.人工砂中碳顆粒對混凝土性能影響的試驗研究[J].人民長江，2018，49（24）：86-89.