L’assaig del blau de metilè per a argiles, àrids i sòls

Un productor de formigó rebutja un lliurament de sorra perquè el seu valor de blau de metilè supera el límit de l’especificació. El proveïdor protesta: el seu laboratori ha mesurat un valor inferior en la mateixa sorra. Tots dos laboratoris han utilitzat blau de metilè. Tots dos han expressat els resultats en grams per quilogram. Només un ha assajat la fracció indicada a l’especificació, i els dos valors no han estat mai comparables.

Aquest error té una arrel conceptual. «L’assaig del blau de metilè» sembla designar un únic instrument amb una única escala. A la pràctica, és una família de procediments que comparteixen un colorant, però defineixen mesurands diferents: materials diferents, fraccions granulomètriques diferents, punts finals diferents i bases d’expressió dels resultats diferents. L’error és tractar el nom compartit del colorant com si impliqués un resultat comú. Les seccions següents distingeixen els membres d’aquesta família perquè el lector pugui triar el mètode adequat per al material i interpretar cada valor en el seu context.

Què avalua realment el colorant

El blau de metilè és un colorant catiònic. Els minerals argilosos amb una activitat superficial elevada l’adsorbeixen intensament, mentre que el quars i altres fins inerts en retenen molt menys. Per tant, afegir colorant en petits increments a una suspensió agitada permet valorar la superfície activa: el colorant lliure només apareix en la solució quan els llocs actius ja estan ocupats. Per això, l’assaig d’argiles amb blau de metilè respon a la quantitat i a les característiques dels minerals argilosos actius, i no únicament al contingut total de fins.

D’això se’n deriven dues conseqüències. En primer lloc, el resultat depèn de les partícules presents a la porció d’assaig. Un mètode que assaja la fracció 0/2 mm i un mètode que assaja només la pols més fina donaran valors diferents per a una mateixa mostra global, perquè la concentració d’argila és diferent. En segon lloc, la unitat indicada només té sentit si s’associa a aquesta fracció. Especificar exactament de què és el quilogram al qual es refereixen els grams de colorant forma part del resultat. Una guia complementària sobre mesuraments d’adsorció del blau de metilè explica amb més detall el comportament de retenció subjacent.

Assaigs d’àrids: EN 933-9 defineix dos valors, no un

La referència europea és EN 933-9, Assaigs per determinar les propietats geomètriques dels àrids, Part 9: Avaluació dels fins, Assaig del blau de metilè. L’edició vigent és EN 933-9:2022, que va substituir l’edició de 2009 amb la seva modificació de 2013, i el seu àmbit d’aplicació es resumeix al portal de normes del CEN i del CENELEC. La norma defineix dos valors diferents. MB es determina sobre la fracció 0/2 mm. MB_F, descrit en un annex normatiu, es determina sobre la fracció 0/0.125 mm. Anomenar «MB_F» un resultat obtingut sobre 0/2 mm és un error de categoria, no una qüestió d’arrodoniment.

El procediment consisteix a suspendre la porció d’assaig en uns 500 mL d’aigua i afegir-hi colorant d’una solució de 10 g/L mentre s’agita. Després de cada addició, l’operador diposita una gota de suspensió sobre el paper de filtre especificat. El punt final es determina amb el clàssic assaig de la taca: el colorant lliure es manifesta com un halo blau clar d’aproximadament 1 mm d’amplada al voltant de la taca central, que persisteix durant cinc minuts. El resultat s’expressa en grams de blau de metilè per quilogram de la fracció seca assajada. Així, MB s’expressa en g/kg de material de 0/2 mm, i MB_F en g/kg de material de 0/0.125 mm. La mateixa sorra pot complir el límit de MB i no complir el de MB_F; precisament per això, l’especificació ha d’indicar a quin valor es refereix.

Els mètodes americans per a àrids utilitzen principis diferents

Als Estats Units, dos mètodes cobreixen un àmbit semblant amb aparells diferents. ASTM C1777-20, que ASTM classifica com a vigent, determina el valor de blau de metilè del material que passa pel tamís de 4.75 mm (núm. 4) mitjançant una lectura amb colorímetre a 610 nm, en lloc de l’assaig de la taca sobre paper de filtre. AASHTO T 330, disponible a través de la botiga d’AASHTO, manté la determinació visual del punt final mitjançant l’assaig de la taca i assaja la fracció que passa per 75 µm. Tots dos expressen la retenció de colorant per unitat de massa, dimensionalment equivalent a grams per quilogram, però ASTM adverteix explícitament que els resultats de C1777, AASHTO T 330 i EN 933-9 poden diferir substancialment. Les porcions assajades es defineixen de manera diferent, l’argila es concentra en graus diferents i la lectura colorimètrica no és la mateixa operació que l’avaluació d’un halo sobre paper.

Per a un comprador de sorra, la interpretació pràctica de l’assaig del blau de metilè per a àrids és, doncs, condicional: el valor serveix per detectar argila activa perjudicial en la fracció especificada i segons el procediment especificat. Un laboratori que assaja una fracció diferent o determina el punt final amb un principi diferent fa un assaig diferent, encara que l’ampolla de colorant sigui idèntica.

Assaigs de sòls: el VBS francès correspon als moviments de terres, no al formigó

Els sòls tenen el seu propi membre dins d’aquesta família. El valor de blau del sòl, abreujat VBS, mesura la retenció de blau de metilè per part d’un sòl per classificar-lo en obres de moviment de terres i construcció de carreteres. El procediment històric és la norma francesa NF P94-068, inclosa al catàleg d’AFNOR. Aquesta norma de 1998 s’ha retirat i ha estat substituïda per NF EN 17542-3:2022; per tant, un procediment que cita NF P94-068 sense comprovar l’edició vigent es basa en un document substituït.

L’assaig de la taca per al VBS s’assembla al dels àrids: addicions successives de colorant a una suspensió de sòl i aigua, amb gotes sobre paper de filtre fins que apareix l’halo perifèric persistent. Però el mesurand és diferent. El laboratori assaja la porció de 0/5 mm, i el VBS s’expressa convencionalment en grams de blau per 100 g de sòl sec, referits al material de 0/50 mm. No converteixis un VBS en un valor MB d’EN 933-9 multiplicant o dividint per deu. El factor de deu converteix les unitats; no converteix la fracció, la preparació ni la normalització. El VBS d’un sòl i el MB d’un àrid responen a preguntes d’enginyeria diferents, i cada límit correspon al seu propi mètode.

Bentonita i llots de perforació: activitat i capacitat, no netedat

Una tercera branca d’aquesta família no té res a veure amb l’acceptació o el rebuig d’àrids. En els fluids de perforació, l’assaig del blau de metilè per a llots de perforació mesura quanta argila reactiva ja conté el llot, tant bentonita comercial com sòlids reactius procedents de la perforació, i estima la capacitat total d’intercanvi catiònic. El procediment vigent es troba a API RP 13B-1, Assaigs de fluids de perforació de base aquosa, la sisena edició del qual és de gener de 2026; el catàleg de normes d’API és la font autoritzada per consultar l’edició vigent. La mostra de llot s’acidifica i es tracta amb peròxid d’hidrogen per eliminar la matèria orgànica que interfereix en l’assaig; després es valora amb colorant fins al punt final definit per l’halo sobre paper de filtre. El resultat, la capacitat de blau de metilè, s’expressa per volum de fluid de perforació i es pot convertir en un equivalent de bentonita sota supòsits explícits sobre la capacitat d’intercanvi de la bentonita.

La bentonita seca, al seu torn, es caracteritza d’una altra manera. API RP 13I cobreix assaigs de laboratori, inclòs un procediment amb blau de metilè sobre bentonita dispersada que expressa una estimació de la capacitat d’intercanvi en mil·liequivalents per 100 g. ASTM C837, Mètode d’assaig normalitzat per a l’índex de blau de metilè de l’argila, la revisió actual del qual és C837-09(2024) i continua vigent, mesura l’adsorció del colorant per l’argila mateixa i descriu l’índex com a relacionat amb la capacitat d’intercanvi catiònic i altres propietats de l’argila. Aquests són mesuraments de l’activitat de l’argila. Aplicar un límit de netedat d’àrids a un índex de bentonita, o una capacitat de bentonita a un llot de perforació, repeteix l’error inicial amb materials nous.

Comparació de mètodes

La taula següent és el recurs de referència d’aquest article. Abans de comparar dos valors, confirma que corresponen a la mateixa fila.

Comprova l’edició de cada norma abans de publicar un procediment basat en aquesta taula. Les normes es revisen, i la taula recull les edicions verificades durant la recerca, no una bibliografia permanent. Altres aplicacions del colorant en assaigs de materials, inclosos els experiments amb membranes i polímers, es tracten a la guia complementària sobre assaigs de materials amb blau de metilè.

Per què un límit d’un mètode no es pot traslladar mai a un altre

Tornem a la sorra rebutjada. Suposem que el límit de l’especificació s’havia establert per a EN 933-9 MB sobre 0/2 mm, mentre que el laboratori del proveïdor havia informat d’un MB_F sobre 0/0.125 mm, o d’un valor colorimètric segons ASTM C1777. La fracció més fina concentra l’argila, de manera que el seu valor és més alt per la mateixa definició de l’assaig; el colorímetre llegeix un senyal físic diferent del de l’halo. Qualsevol d’aquestes dues discrepàncies, per si sola, pot fer que un resultat passi de complir a no complir el límit. La disputa no és sobre qui ha fet millor la valoració. És sobre dos mesurands diferents que comparteixen el nom d’un colorant.

La regla és, per tant, estricta. Un límit d’especificació només és vàlid per al mètode, la fracció i la base d’expressió dels resultats que l’han generat. Establir un límit amb un mètode substitutiu requereix una correlació empírica basada en materials representatius assajats amb tots dos mètodes, no una conversió d’unitats. I, com que l’assaig del blau de metilè per a argiles actives respon tant a les característiques de l’argila com a la seva quantitat, fins i tot una bona correlació obtinguda per a un origen geològic pot no ser aplicable a un altre.

Una breu llista de comprovació abans de l’assaig

Anota el material, la norma amb l’any d’edició, la fracció assajada, el criteri del punt final i la base d’expressió dels resultats abans de preparar cap solució. Confirma amb l’organisme emissor que l’edició citada és la vigent. Després, prepara la concentració de colorant, el calibratge i els controls corresponents a aquest mètode. Un informe que indiqui aquests cinc elements permet a qualsevol lector reproduir el mesurament i evita que el nom del colorant faci la feina que hauria de fer la descripció del mètode.