Выпрабаванне гліны, запаўняльнікаў і грунтоў метыленавым сінім

Вытворца бетону адхіляе партыю пяску, бо яе паказчык метыленавага сіняга перавышае патрабаванне спецыфікацыі. Пастаўшчык пярэчыць: яго ўласная лабараторыя атрымала ніжэйшы лік для таго ж пяску. Абедзве лабараторыі выкарыстоўвалі метыленавы сіні. Абедзве падалі вынікі ў грамах на кілаграм. Але толькі адна з іх выпрабоўвала фракцыю, указаную ў спецыфікацыі, таму гэтыя два лікі ад пачатку былі непараўнальнымі.

У аснове гэтай памылкі ляжыць няправільнае разуменне паняцця. «Выпрабаванне метыленавым сінім» гучыць як назва аднаго прыбора з адной шкалой. На практыцы гэта сямейства працэдур, якія выкарыстоўваюць адзін фарбавальнік, але вызначаюць розныя вымяраныя велічыні: для розных матэрыялаў, розных фракцый паводле памеру часціц, розных канчатковых пунктаў і розных баз выражэння вынікаў. Памылка — лічыць, што агульная назва фарбавальніка азначае агульны вынік. У наступных раздзелах гэтыя метады разглядаюцца асобна, каб чытач мог выбраць метад для свайго матэрыялу і правільна інтэрпрэтаваць кожны лік.

Што насамрэч вызначае фарбавальнік

Метыленавы сіні — катыённы фарбавальнік. Гліністыя мінералы з высокай паверхневай актыўнасцю моцна яго адсарбуюць, тады як кварц і іншыя інертныя дробныя часціцы паглынаюць значна менш. Таму даданне фарбавальніка невялікімі порцыямі да суспензіі пры перамешванні тытруе актыўную паверхню: свабодны фарбавальнік з'яўляецца ў растворы толькі пасля таго, як актыўныя цэнтры занятыя. Менавіта таму выпрабаванне гліны метыленавым сінім рэагуе на колькасць і характар актыўных гліністых мінералаў, а не толькі на агульнае ўтрыманне дробных часціц.

З гэтага вынікаюць дзве высновы. Па-першае, вынік залежыць ад таго, якія часціцы ўваходзяць у пробу для выпрабавання. Метад для фракцыі 0/2 mm і метад толькі для найтанчэйшага пылу дадуць розныя лікі для адной і той жа агульнай пробы, бо канцэнтрацыя гліны ў гэтых фракцыях розная. Па-другое, адзінка выніку мае сэнс толькі разам з указаннем фракцыі. Грамы фарбавальніка на кілаграм чаго менавіта — гэта частка выніку. У дадатковым кіраўніцтве па вымярэннях адсорбцыі метыленавага сіняга падрабязней разглядаюцца заканамернасці гэтага паглынання.

Выпрабаванне запаўняльнікаў: EN 933-9 вызначае два паказчыкі, а не адзін

Еўрапейскі нарматыўны дакумент — EN 933-9, «Выпрабаванні геаметрычных уласцівасцей запаўняльнікаў. Частка 9: Ацэнка дробных часціц. Выпрабаванне метыленавым сінім». Чынная рэдакцыя — EN 933-9:2022, якая замяніла рэдакцыю 2009 года з папраўкай 2013 года; кароткае апісанне вобласці яе прымянення пададзена на партале стандартаў CEN і CENELEC. Стандарт вызначае два асобныя паказчыкі. MB вызначаюць на фракцыі 0/2 mm. MB_F, апісаны ў нарматыўным дадатку, вызначаюць на фракцыі 0/0.125 mm. Назваць вынік для 0/2 mm «MB_F» — гэта памылка ў вызначэнні катэгорыі, а не выбар спосабу акруглення.

Паводле працэдуры, пробу суспендуюць прыкладна ў 500 mL вады і пры перамешванні дадаюць фарбавальнік з раствору канцэнтрацыяй 10 g/L. Пасля кожнага дадання аператар наносіць кроплю суспензіі на прадпісаную фільтравальную паперу. Канчатковы пункт вызначаюць класічнай пробай на пляму: свабодны фарбавальнік утварае вакол цэнтральнай плямы светла-блакітны арэол шырынёй каля 1 mm, які захоўваецца на працягу пяці хвілін. Вынік падаюць у грамах метыленавага сіняга на кілаграм сухой выпрабаванай фракцыі. Такім чынам, MB выражаецца ў g/kg матэрыялу 0/2 mm, а MB_F — у g/kg матэрыялу 0/0.125 mm. Адзін і той жа пясок можа адпавядаць патрабаванням паводле MB і не адпавядаць паводле MB_F; менавіта таму спецыфікацыя павінна называць канкрэтны паказчык.

Амерыканскія метады для запаўняльнікаў выкарыстоўваюць розныя прынцыпы

У Злучаных Штатах два метады ахопліваюць падобныя задачы, але выкарыстоўваюць рознае абсталяванне. ASTM C1777-20, які ASTM пазначае як чынны, вызначае паказчык метыленавага сіняга для матэрыялу, што праходзіць праз сіта 4.75 mm (No. 4), паводле паказання каларыметра пры 610 nm, а не з дапамогай пробы на пляму на фільтравальнай паперы. AASHTO T 330, даступны ў краме AASHTO, захоўвае візуальнае вызначэнне канчатковага пункта па пляме і выпрабоўвае фракцыю, якая праходзіць праз сіта 75 µm. Абодва метады падаюць паглынанне фарбавальніка на адзінку масы ў адзінках, размернасна эквівалентных грамам на кілаграм, але ASTM выразна папярэджвае, што вынікі C1777, AASHTO T 330 і EN 933-9 могуць істотна адрознівацца. Выпрабаваныя пробы вызначаюцца па-рознаму, ступень канцэнтрацыі гліны ў іх розная, а каларыметрычнае вымярэнне — не тая самая аперацыя, што ацэнка арэола на паперы.

Таму для пакупніка пяску практычная інтэрпрэтацыя выпрабавання запаўняльніка метыленавым сінім залежыць ад умоў: лік служыць для выяўлення шкоднай актыўнай гліны ва ўказанай фракцыі паводле ўказанай працэдуры. Лабараторыя, якая выпрабоўвае іншую фракцыю або вызначае канчатковы пункт паводле іншага прынцыпу, праводзіць іншае выпрабаванне, нават калі бутэлька фарбавальніка тая самая.

Выпрабаванне грунтоў: французскі VBS прызначаны для земляных работ, а не для бетону

Для грунтоў ёсць асобны метад у гэтым сямействе. Паказчык метыленавага сіняга для грунту, скарочана VBS, вымярае паглынанне метыленавага сіняга грунтам для яго класіфікацыі пры земляных работах і дарожным будаўніцтве. Гістарычная працэдура апісана ў французскім стандарце NF P94-068, уключаным у каталог AFNOR. Гэты стандарт 1998 года быў адкліканы і заменены на NF EN 17542-3:2022, таму працэдура, якая спасылаецца на NF P94-068 без праверкі чыннай рэдакцыі, абапіраецца на заменены дакумент.

Проба на пляму для VBS падобная да пробы для запаўняльнікаў: фарбавальнік паслядоўна дадаюць у суспензію грунту ў вадзе, наносячы кроплі на фільтравальную паперу да з'яўлення ўстойлівага перыферыйнага арэола. Але вымяраная велічыня іншая. Лабараторыя выпрабоўвае частку 0/5 mm, а VBS звычайна выражаюць у грамах сіняга фарбавальніка на 100 g сухога грунту з аднясеннем выніку да матэрыялу 0/50 mm. Не пераўтварайце VBS у паказчык MB паводле EN 933-9 множаннем або дзяленнем на дзесяць. Каэфіцыент дзесяць пераўтварае адзінкі, але не фракцыю, падрыхтоўку або нармалізацыю. VBS для грунту і MB для запаўняльніка адказваюць на розныя інжынерныя пытанні, і кожнае гранічнае значэнне адносіцца да свайго метаду.

Бентаніт і буравы раствор: актыўнасць і ёмістасць, а не чысціня

Трэцяя галіна гэтага сямейства не звязаная з прыёмкай або адхіленнем запаўняльніка. Пры аналізе буравых раствораў выпрабаванне метыленавым сінім вымярае, колькі рэакцыйна-актыўнай гліны ўжо змяшчаецца ў растворы — як таварнага бентаніту, так і рэакцыйна-актыўных цвёрдых часціц выбуранай пароды, — і ацэньвае агульную ёмістасць катыённага абмену. Чынная працэдура змяшчаецца ў API RP 13B-1 «Выпрабаванне буравых раствораў на воднай аснове», шостая рэдакцыя якога датаваная студзенем 2026 года; каталог стандартаў API — афіцыйная крыніца звестак пра чынную рэдакцыю. Пробу буравога раствору падкісляюць і апрацоўваюць пераксідам вадароду, каб выдаліць арганічныя рэчывы, якія перашкаджаюць вымярэнню, а затым тытруюць фарбавальнікам да з'яўлення арэола на фільтравальнай паперы. Вынік — ёмістасць па метыленавым сінім — падаюць на адзінку аб'ёму буравога раствору і могуць пералічыць у бентанітавы эквівалент пры ўказаных дапушчэннях адносна абменнай ёмістасці бентаніту.

Сам сухі бентаніт характарызуюць яшчэ інакш. API RP 13I ахоплівае лабараторныя выпрабаванні, у тым ліку працэдуру з метыленавым сінім для дыспергаванага бентаніту, якая дае ацэнку абменнай ёмістасці ў міліэквівалентах на 100 g. ASTM C837 «Стандартны метад выпрабавання для вызначэння індэкса метыленавага сіняга ў гліне», чынная рэдакцыя якога — C837-09(2024), вымярае адсорбцыю фарбавальніка самой глінай і апісвае індэкс як звязаны з ёмістасцю катыённага абмену і іншымі ўласцівасцямі гліны. Гэта вымярэнні актыўнасці гліны. Прымяненне гранічнага значэння чысціні запаўняльніка да індэкса бентаніту або ёмістасці бентаніту да буравога раствору паўтарае зыходную памылку на новых матэрыялах.

Параўнанне метадаў

Наступная табліца — асноўны даведачны матэрыял гэтага артыкула. Перш чым параўноўваць два лікі, пераканайцеся, што адпаведныя радкі супадаюць.

Праверце рэдакцыю кожнага стандарту, перш чым публікаваць працэдуру з гэтай табліцы. Стандарты пераглядаюцца, і табліца фіксуе рэдакцыі, правераныя падчас падрыхтоўкі артыкула, а не нязменны бібліяграфічны спіс. Іншыя звязаныя прымяненні фарбавальніка ў выпрабаваннях матэрыялаў, у тым ліку эксперыменты з мембранамі і палімерамі, разгледжаны ў дадатковым кіраўніцтве па выпрабаванні матэрыялаў метыленавым сінім.

Чаму гранічнае значэнне аднаго метаду нельга пераносіць на іншы

Вернемся да адхіленай партыі пяску. Дапусцім, гранічнае значэнне ў спецыфікацыі было зададзена для EN 933-9 MB на фракцыі 0/2 mm, а лабараторыя пастаўшчыка падала MB_F для 0/0.125 mm або каларыметрычнае значэнне паводле ASTM C1777. У больш дробнай фракцыі гліна сканцэнтраваная мацней, таму яе паказчык вышэйшы ў сілу самога падыходу; каларыметр вымярае іншы фізічны сігнал, чым арэол. Кожнае з гэтых несупадзенняў само па сабе можа ператварыць адпаведнасць патрабаванням у неадпаведнасць. Спрэчка не пра тое, хто лепш выканаў тытраванне. Яна пра дзве розныя вымяраныя велічыні з агульнай назвай фарбавальніка.

Таму правіла строгае. Гранічнае значэнне ў спецыфікацыі сапраўднае толькі для таго метаду, фракцыі і базы выражэння вынікаў, на якіх яно было атрымана. Каб усталяваць гранічнае значэнне для метаду, які замяняе зыходны, патрэбная эмпірычная карэляцыя на аснове рэпрэзентатыўных матэрыялаў, выпрабаваных абодвума метадамі, а не пераўтварэнне адзінак. А паколькі выпрабаванне актыўнай гліны метыленавым сінім рэагуе не толькі на яе колькасць, але і на характар, нават добрая карэляцыя для матэрыялу з адной геалагічнай крыніцы можа не падыходзіць для іншай.

Кароткі кантрольны спіс перад выпрабаваннем

Перш чым рыхтаваць любы раствор, запішыце матэрыял, стандарт з годам яго рэдакцыі, выпрабаваную фракцыю, правіла вызначэння канчатковага пункта і базу выражэння вынікаў. Праверце ў арганізацыі, якая выпусціла стандарт, ці з'яўляецца ўказаная рэдакцыя чыннай. Затым падрыхтуйце фарбавальнік патрэбнай канцэнтрацыі, каліброўку і кантрольныя пробы, прадугледжаныя гэтым метадам. Справаздача, у якой указаны ўсе пяць пунктаў, дазваляе любому чытачу паўтарыць вымярэнне і не дае назве фарбавальніка падмяняць апісанне метаду.