Metüleensinise katse savile, täitematerjalidele ja pinnastele

Betoonitootja lükkab liivatarne tagasi, sest selle metüleensinise väärtus ületab spetsifikatsioonis sätestatud piiri. Tarnija vaidleb vastu: tema labor mõõtis samal liival väiksema väärtuse. Mõlemad laborid kasutasid metüleensinist. Mõlemad esitasid tulemuse grammides kilogrammi kohta. Kuid ainult üks neist katsetas spetsifikatsioonis nimetatud fraktsiooni ning need kaks arvu ei olnudki võrreldavad.

Selle eksimuse põhjus on mõisteline. „Metüleensinise katse” kõlab nagu üks mõõtevahend ühe skaalaga. Tegelikult on see meetodite rühm, millel on ühine värvaine, kuid erinevad mõõtesuurused: erinevad materjalid, suurusfraktsioonid, lõpp-punktid ja tulemuse väljendamise alused. Viga seisneb selles, et ühist värvaine nimetust peetakse ühise tulemuse tagatiseks. Järgmistes jaotistes eristatakse selle rühma meetodeid, et lugeja saaks valida materjalile sobiva meetodi ja tõlgendada iga arvu selle enda tingimustel.

Mida värvaine tegelikult mõõdab

Metüleensinine on katioonne värvaine. Suure pinnaaktiivsusega savimineraalid adsorbeerivad seda tugevalt, kvarts ja muud inertsed peenosised aga märksa vähem. Värvaine lisamine väikeste koguste kaupa segatavasse suspensiooni tiitrib seega aktiivset pinda: vaba värvaine ilmub lahusesse alles siis, kui aktiivsed kohad on hõivatud. Seetõttu reageerib metüleensinise savikatse aktiivsete savimineraalide kogusele ja omadustele, mitte üksnes peenosiste kogusisaldusele.

Sellest tuleneb kaks järeldust. Esiteks sõltub tulemus sellest, millised osakesed katsekogusesse kuuluvad. Meetod, millega katsetatakse 0/2 mm fraktsiooni, ja meetod, millega katsetatakse ainult kõige peenemat tolmu, annavad sama üldproovi puhul erinevad arvud, sest savi kontsentratsioon on erinev. Teiseks on esitatud ühikul tähendus ainult koos selle fraktsiooniga. Tulemus peab sisaldama täpsustust, mille kilogrammi kohta värvaine grammid käivad. Täiendav juhend metüleensinise adsorptsiooni mõõtmise kohta käsitleb adsorptsioonikäitumise aluseid üksikasjalikumalt.

Täitematerjalide katsetamine: EN 933-9 määratleb kaks väärtust, mitte ühe

Euroopa võrdlusstandard on EN 933-9 „Täitematerjalide geomeetriliste omaduste katsetamine. Osa 9: Peenosiste hindamine. Metüleensinise katse”. Kehtiv väljaanne on EN 933-9:2022, mis asendas 2009. aasta väljaande koos selle 2013. aasta muudatusega, ning selle käsitlusala on kokku võetud CEN-i ja CENELEC-i standardiportaalis. Standard määratleb kaks eraldi väärtust. MB määratakse 0/2 mm fraktsioonil. Normatiivses lisas kirjeldatud MB_F määratakse 0/0.125 mm fraktsioonil. 0/2 mm fraktsiooni tulemuse nimetamine väärtuseks „MB_F” on kategooriaviga, mitte ümardamise küsimus.

Protseduuri käigus suspendeeritakse katsekogus ligikaudu 500 mL vees ning segamise ajal lisatakse värvainet 10 g/L lahusest. Pärast iga lisamist asetab katsetaja suspensioonitilga ettenähtud filterpaberile. Lõpp-punkt määratakse klassikalise laiktestiga: vaba värvaine avaldub keskmise laigu ümber ligikaudu 1 mm laiuse helesinise halona, mis püsib viis minutit. Tulemus esitatakse metüleensinise grammides katsetatud kuiva fraktsiooni kilogrammi kohta. Seega on MB ühik g/kg 0/2 mm materjali kohta ning MB_F ühik g/kg 0/0.125 mm materjali kohta. Sama liiv võib MB alusel nõuetele vastata ja MB_F alusel mitte vastata, mistõttu peab spetsifikatsioonis olema selgelt nimetatud, millist väärtust silmas peetakse.

Ameerika täitematerjalide meetodid kasutavad erinevaid põhimõtteid

Ameerika Ühendriikides käsitlevad kaks meetodit sarnast valdkonda, kuid kasutavad erinevaid seadmeid. ASTM C1777-20, mille ASTM märgib kehtivaks, määrab 4.75 mm (No. 4) sõela läbiva materjali metüleensinise väärtuse kolorimeetri näidu abil lainepikkusel 610 nm, mitte filterpaberi laiktestiga. AASHTO poest saadav AASHTO T 330 säilitab visuaalse laiktesti lõpp-punkti ning katsetab 75 µm sõela läbivat fraktsiooni. Mõlemad esitavad värvaine adsorptsiooni massiühiku kohta, mis on dimensioonilt võrdväärne grammidega kilogrammi kohta, kuid ASTM hoiatab sõnaselgelt, et C1777, AASHTO T 330 ja EN 933-9 tulemused võivad oluliselt erineda. Katsetatavad osad on määratletud erinevalt, savi kontsentratsioon on erinev ning kolorimeetriline mõõtmine ei ole sama toiming mis paberil oleva halo hindamine.

Liiva ostja jaoks on täitematerjali metüleensinise katse praktiline tõlgendus seega tingimuslik: arv näitab kahjuliku aktiivse savi olemasolu ettenähtud fraktsioonis ettenähtud protseduuri järgi. Labor, mis katsetab teist fraktsiooni või määrab lõpp-punkti teisel põhimõttel, teeb teistsuguse katse, isegi kui värvainepudel on identne.

Pinnase katsetamine: Prantsuse VBS kuulub mullatööde, mitte betooni valdkonda

Pinnastel on selles meetodite rühmas oma katse. Pinnase sinise väärtus ehk valeur de bleu de sol, lühendatult VBS, mõõdab metüleensinise adsorptsiooni pinnasesse, et klassifitseerida pinnast mullatööde ja teedeehituse jaoks. Ajalooline protseduur on Prantsuse standard NF P94-068, mis on loetletud AFNOR-i kataloogis. See 1998. aasta standard on tühistatud ja asendatud standardiga NF EN 17542-3:2022. Seega tugineb protseduur, mis viitab standardile NF P94-068 kehtivat väljaannet kontrollimata, asendatud dokumendile.

VBS-i laiktest sarnaneb täitematerjalide laiktestiga: pinnase ja vee suspensioonile lisatakse järjest värvainet ning filterpaberile kantakse tilku, kuni tekib püsiv halo laigu servas. Mõõtesuurus on aga erinev. Labor katsetab 0/5 mm osa ning VBS väljendatakse tavapäraselt sinise värvaine grammides 100 g kuiva pinnase kohta, taandatuna 0/50 mm materjalile. Ärge teisendage VBS-i standardi EN 933-9 MB väärtuseks kümnega korrutades või jagades. Tegur kümme teisendab ühikuid, kuid mitte fraktsiooni, ettevalmistust ega normaliseerimist. Pinnase VBS ja täitematerjali MB vastavad erinevatele insenertehnilistele küsimustele ning iga piirväärtus kuulub oma meetodi juurde.

Bentoniit ja puurimismuda: aktiivsus ja mahtuvus, mitte puhtus

Meetodite rühma kolmas haru ei ole seotud täitematerjali vastuvõtmise ega tagasilükkamisega. Puurimisvedelike puhul mõõdab puurimismuda metüleensinise katse, kui palju reaktiivset savi muda juba sisaldab — nii kaubanduslikku bentoniiti kui ka reaktiivseid puuritud tahkeid osakesi — ning hindab katioonivahetuse kogumahtuvust. Kehtiv protseduur on esitatud dokumendis API RP 13B-1 „Veepõhiste puurimisvedelike katsetamine”, mille kuues väljaanne pärineb 2026. aasta jaanuarist; kehtiva väljaande ametlik allikas on API standardikataloog. Mudaproov hapestatakse ja seda töödeldakse vesinikperoksiidiga segavate orgaaniliste ainete eemaldamiseks, seejärel tiitritakse värvainega kuni filterpaberil tekib lõpp-punkti tähistav halo. Tulemus, metüleensinise mahtuvus, esitatakse puurimisvedeliku ruumala kohta ning selle saab teisendada bentoniidiekvivalendiks, kui on määratletud eeldused bentoniidi vahetusmahtuvuse kohta.

Kuiva bentoniiti ennast iseloomustatakse omakorda teisiti. API RP 13I käsitleb laborikatseid, sealhulgas dispergeeritud bentoniidi metüleensinise protseduuri, mille puhul esitatakse vahetusmahtuvuse hinnang milliekvivalentides 100 g kohta. ASTM C837 „Savi metüleensinise indeksi määramise standardmeetod”, mille kehtiv redaktsioon on C837-09(2024), mõõdab värvaine adsorptsiooni savisse endasse ning kirjeldab indeksit seotuna katioonivahetusmahtuvuse ja savi muude omadustega. Need on savi aktiivsuse mõõtmised. Täitematerjali puhtuse piirväärtuse rakendamine bentoniidi indeksile või bentoniidi mahtuvuse rakendamine puurimismudale kordab algset viga uute materjalidega.

Meetodite võrdlus

Järgmine tabel on selle artikli võrdlusmaterjal. Enne kahe arvu võrdlemist veenduge, et need vastavad samale tabelireale.

Enne tabelis oleva protseduuri avaldamist kontrollige iga standardi väljaannet. Standardeid uuendatakse ning tabel kajastab uurimistöö käigus kontrollitud väljaandeid, mitte püsivat bibliograafiat. Värvaine seotud rakendusi materjalide katsetamisel, sealhulgas membraani- ja polümeerikatseid, käsitletakse täiendavas juhendis materjalide katsetamise kohta metüleensinisega.

Miks ühe meetodi piirväärtus ei kehti kunagi teise meetodi puhul

Pöördume tagasi tagasilükatud liiva juurde. Oletame, et spetsifikatsiooni piirväärtus oli määratud standardi EN 933-9 MB jaoks 0/2 mm fraktsioonil, kuid tarnija labor esitas MB_F väärtuse 0/0.125 mm fraktsioonil või standardi ASTM C1777 kohase kolorimeetrilise väärtuse. Peenemas fraktsioonis on savi kontsentratsioon suurem, mistõttu on selle väärtus juba põhimõtteliselt kõrgem; kolorimeeter mõõdab teistsugust füüsikalist signaali kui halo. Kumbki erinevus võib ka üksinda muuta nõuetele vastava tulemuse mittevastavaks. Vaidlus ei käi selle üle, kes tiitris paremini. Küsimus on kahes erinevas mõõtesuuruses, millel on ühine värvaine nimetus.

Seetõttu on reegel range. Spetsifikatsiooni piirväärtus kehtib ainult selle meetodi, fraktsiooni ja tulemuse väljendamise aluse puhul, mille põhjal see määrati. Asendusmeetodi jaoks piirväärtuse kehtestamine nõuab mõlema meetodiga katsetatud esinduslike materjalide põhjal loodud empiirilist korrelatsiooni, mitte ühikute teisendamist. Kuna aktiivse savi metüleensinise katse reageerib nii savi omadustele kui ka kogusele, ei pruugi isegi ühe geoloogilise päritoluga materjali puhul hea korrelatsioon kehtida teise päritoluga materjali puhul.

Lühike kontrollnimekiri enne katsetamist

Enne mis tahes lahuse valmistamist kirjutage üles materjal, standard koos väljaande aastaga, katsetatav fraktsioon, lõpp-punkti määramise reegel ja tulemuse väljendamise alus. Kontrollige väljaandnud organisatsioonilt, et viidatud väljaanne on kehtiv. Seejärel valmistage ette selle meetodi jaoks ette nähtud värvaine kontsentratsioon, kalibreerimine ja kontrollid. Kõiki viit elementi sisaldav aruanne võimaldab igal lugejal mõõtmist korrata ega lase värvaine nimetusel asendada meetodi kirjeldust.