【技术专栏】混凝土用砂含泥量检测方法改进与装置设计——绿矿时代年度峰会优秀论文（三）
发布日期：2022-01-25 14:37:23 点击量：1 标签：最新动态
编者按：为加强全省砂石骨料行业同仁及上下游行业人员技术交流，精准服务全省砂石矿业高质量发展，湖南省砂石协会致力于搭建全方位行业信息平台。一是在自媒体平台设立【技术专栏】，不定期推送行业相关论文、技术案例等。二是开设专家服务热线，利用网络、电话等媒体，架设的一条砂石企业和砂石专家信息沟通的桥梁，为您答疑解惑。三是为矿业市场主体提供砂、石原材料常规性能检测服务。今天，继续为大家推荐2021年湖南绿矿时代高质量砂石新发展峰会优秀论文获奖作品。【摘 要】混凝土用砂含泥量的检测试验方法目前采用的是 GB/T 14684—2011《建设用砂》中的标准方法，但工程实践表明，该方法存在一些不甚合理之处。为此，提出了混凝土用砂含泥量检测的改进方法，并设计了一套混凝土用砂含泥量检测装置。试验结果表明，采用该装置检测砂含泥量指标是可靠的，其检测结果比现行标准方法的检测结果稍大。砂是混凝土的重要组成材料，其质量好坏直接影响混凝土的工作性、强度、耐久性等各项性能指标，甚至可能导致严重的工程事故，其中，砂的含泥量即砂中粒径小于 0.075mm 的颗粒含量，对混凝土性能的影响较大，是混凝土用砂重点控制指标[1-3]，所以，必须严谨、准确地测定砂的含泥量。目前，因外部政策环境等不可抗力因素的影响，混凝土用砂短缺，质量参差不齐，因此，对砂的检测提出了更高的要求[4]。而现行标准中的手工检测砂含泥量方法存在砂粒易于流失、 细颗粒不能充分排出等缺陷， 使得含泥量检测结果并不一定十分准确。而人为因素的存在，又往往使得砂石供应方与使用方之间产生争议， 因此， 对现行混凝土用砂含泥量检测标准方法进行改进是非常必要的。文献[5]曾提出采用“筛中冲洗法”对砂进行含泥量检测，此法较标准方法具有一定的改进，可以减少砂粒反复倒来倒去的操作，从而降低砂粒流失的概率；文献[6]和文献[7]也对混凝土用砂含泥量检测方法存在的问题提出了改进方法，主要是将按标准方法处理后的砂粒进行筛分，筛除水洗过程中未能排出的小于 0.075mm 颗粒，从而使砂含泥量检测结果更为准确。若结合上述两种方法进行含泥量检测，其准确性必会有所增加，但流失砂粒的可能性仍然存在，且操作较为繁琐。鉴于此，笔者设计了一套混凝土用砂含泥量检测装置，可使砂在装置内清洗、烘干及称量，解决了砂粒易于流失的问题，排除了人为因素的影响，对控制产品质量，避免质量争议具有重要意义。目前，测定砂中含泥量一般采用 GB/T 14684— 2011《建设用砂》中的标准方法，实践证明，按标准方法测定砂含泥量的过程中，由于人工反复淘洗易造成砂粒流失，1.18mm 与 0.075mm 方孔筛中也易嵌入或粘附较细的砂粒，因而造成检测结果的不准确；在对试样进行反复淘洗过程中， 有部分小于0.075mm 的颗粒因悬浮于水面或溶于水， 使得在倒出浑水时又大多沉淀于砂中而不可能被充分淘洗出去，从而造成了含泥量测定值偏低。此外，因人工洗砂存在上述缺陷， 实验员需非常小心操作而耗费大量精力，特别是在冬季进行试验时， 冰冷的淘洗用水给实验员增加了操作难度， 而戴手套操作会因手失去对砂粒的触觉而更易洒落。因此，非常有必要设计出一种混凝土用砂含泥量测试装置， 以解决标准方法测试中存在的问题， 提高试验结果的准确性和工作效率。GB/T 14684—2011 中的砂含泥量检测方法，大致是称取烘干后的砂试样， 注入清水搅拌后浸泡2h，然后用手在水中淘洗砂粒，使尘屑、淤泥和黏土与砂粒分离， 用 1.18mm 筛及 0.075mm 筛虑去小于0.075mm 的颗粒，洗净后烘干试样，称出其质量，从而计算出砂含泥量。此试验方法原理固然正确，但问题在于其操作的过程中容易出现砂粒流失的现象，以及部分小于 0.075mm 的颗粒因悬浮于水面或溶于水中，不可能被充分淘洗出去。因此，改进的思路应该从试验操作入手， 笔者设计了一套混凝土用砂含泥量测试装置，并申请了国家发明专利，专利号为：201610861203.9。该装置可使砂在装置内清洗、烘干及称量，且烘干过程能同时筛除小于 0.075mm 颗粒，从而弥补按现行检测标准操作易于流失砂粒导致结果不准确的不足，以及按现行检测标准操作不能充分洗掉小于 0.075mm 颗粒导致结果不精确的缺陷，减少人工淘洗、二次烘干等操作步骤，提高工作效率。本文设计的混凝土用砂含泥量检测装置由搅拌系统、电吹风系统、1.18mm 方孔筛、0.075mm 方孔筛、盛水容器、提手、底座和壳体组成。其中，搅拌系统、电吹风系统、1.18mm 方孔筛、0.075mm 方孔筛均位于壳体内，壳体固定于底座上。考虑到试验时需要连同装置一起称量，所以装置制造所用材料均优先选择轻质材料，总重量不宜超过 15kg。装置剖面示意如图 1 所示， 水洗容器示意图如图 2 所示，检测装置实物图见图 3。搅拌系统由电动机、 转动轴及毛刷搅拌叶组成， 由电动机通过转动轴带动置于 1.18mm 与0.075mm 筛上的毛刷搅拌叶在水中旋转， 从而达到清洗砂粒的效果。电吹风系统由两个大功率电吹风组成。待砂粒清洗干净后，启动电吹风系统，可使清洗干净的砂粒在边搅拌边吹热风的条件下快速烘干，并同时排出水洗过程中悬浮于水中或未能排出的小于0.075mm 颗粒。1.18mm 方孔筛与 0.075mm 方孔筛的一侧壳体上均设有小门，以便试验时放料与倒料。本装置中， 盛水容器为测试装置清洗砂粒时的配套设备，其直径略大于测试装置直径，高度稍小于装置上层位置高度，以防止清洗砂粒时，水浸入上层带电系统内。（1）按现行标准规定取样， 并将试样缩分至约1100g，放在干燥烘箱中于（105±5）℃下烘干至恒重， 待冷却至室温后，分为大致相等的两份备用。（2）称取试样 m0g（500g， 精确至 0.1g）， 称量用干毛巾擦拭干净后的装置重量 m1，精确至 0.1g。把试样通过 1.18mm 方孔筛上的小门倒入测试装置中， 轻轻摇动装置使试样尽量均匀分布在方孔筛上，然后将装置放入盛水容器内，注入清水，使水面高于试样面约 150mm， 浸泡 2h 后启动测试装置搅拌清洗试样，使尘屑、淤泥和黏土与砂粒分离，停止搅拌并打开水龙头放掉容器中的污水。（3）再向盛水容器中注入清水，重复步骤（2）的操作，直至容器内的水目测清澈为止。（4）将测试装置从容器中取出， 用干毛巾擦干测试装置壳体外壁上的水珠，启动测试装置，通过搅拌与热风的共同作用，使试样烘干至恒重，然后称出装置与试样的质量 m2，精确至 0.1g。含泥量取两个试样试验结果的算术平均值作为测定值，采用修约值比较法进行评定。为验证本文所设计装置的使用效果， 选择了 6 种不同种类的砂进行了含泥量检测，对比标准方法与装置检测方法之间的差距，分析装置检测方法的可行性，检测结果见表 1。（1）采用装置检测出的不同种类砂含泥量值均比现行标准检测方法测出的值要高，表明标准检测方法并不能充分排出小于 0.075mm 颗粒，导致试验结果减小， 特别是第一组河砂试样的结果差距最大，装置检测值增加了 25.8%，这与此试样中悬浮颗粒较多相吻合，水洗时未能充分排出。对表 1 中不同种类砂的含泥量检测数据进行分析可知：（2）标准检测方法的差值有两组数据较大， 分别为 1.4、1.2， 大大超出了平行试验的误差范围，这很有可能是因为操作中流失了砂粒，导致结果不准确，而装置检测方法中的差值较小， 最大值为 0.5， 这是由试样之间的不均匀性造成的，均在误差范围之内。（3）第三组河砂试样采用标准检测方法得出的含泥量值为 2.8%， 符合Ⅱ类砂含泥量指标的要求， 但其含泥量的实际值应为采用装置方法检测出来的 3.3%， 若按Ⅱ类砂进行混凝土或砂浆的生产，则会带来一些质量安全隐患。（4）装置检测方法具有较好的适用性，机制砂、河砂及其细度模数等因素与含泥量的检测结果无直接联系。砂的含泥量对混凝土的工作性、强度、耐久性均有较大的影响，如果检测不准确，则可能影响建筑物的质量，甚至引发安全事故，因此，必须重视混凝土用砂的含泥量检测。针对现行砂含泥量检测标准方法存在的问题，本文设计出了一种混凝土用砂含泥量检测装置， 并提出了相应的检测方法步骤， 此方法不改变标准检测方法的基本原理，还能弥补其不足，提高试验结果的准确性与可靠性。[1]仇影.含泥量对掺高效减水剂的混凝土性能影响研究[J]. 硅酸盐通报,2014,33(10):2508-2513.[2]明阳,李杰,张凯峰,等.砂含泥量对混凝土性能的影响研究[3]孟书灵,张平.砂含泥量对混凝土性能的影响[J].混凝土世界,2014(6):85-86.[4]于涛,张亮,周钰沦,等.聚羧酸外加剂与砂含泥量的适应性研究
