Próf með metýlenbláu fyrir leir, fylliefni og jarðveg

Steypuframleiðandi hafnar sandafhendingu vegna þess að metýlenblágildi sandsins fer yfir mörkin í verklýsingunni. Birgirinn mótmælir: hans eigin rannsóknarstofa mældi lægra gildi í sama sandi. Báðar rannsóknarstofurnar notuðu metýlenblátt. Báðar gáfu niðurstöður upp í grömmum á kílógramm. Aðeins önnur þeirra prófaði kornastærðarhlutann sem tilgreindur var í verklýsingunni og tölurnar tvær voru aldrei samanburðarhæfar.

Þessi mistök eiga rætur í hugtakaskilningi. „Prófið með metýlenbláu“ hljómar eins og eitt mælitæki með einum kvarða. Í reynd er þetta hópur aðferða sem nota sama litarefni en skilgreina ólíkar mælistærðir: ólík efni, ólíka kornastærðarhluta, ólíka endapunkta og ólíkan viðmiðunargrunn niðurstaðna. Mistökin felast í að líta svo á að sameiginlegt heiti litarefnis þýði að niðurstöðurnar séu sambærilegar. Kaflarnir hér að neðan greina aðferðirnar að svo lesandinn geti valið aðferð við hæfi efnisins og túlkað hverja tölu á eigin forsendum.

Hvað litarefnið kannar í raun

Metýlenblátt er katjónískt litarefni. Leirsteindir með mikla yfirborðsvirkni aðsoga það mjög, en kvars og önnur óvirk fínefni taka upp mun minna. Þegar litarefni er bætt í hrærða sviflausn í litlum skrefum er virka yfirborðið því títrað: frjálst litarefni birtist ekki í lausninni fyrr en virku sætin eru fullsetin. Þess vegna bregst leirpróf með metýlenbláu við magni og eiginleikum virkra leirsteinda en ekki eingöngu heildarmagni fínefna.

Af þessu leiðir tvennt. Í fyrsta lagi fer niðurstaðan eftir því hvaða agnir eru í prófhlutanum. Aðferð sem prófar 0/2 mm hlutann og aðferð sem prófar aðeins fínasta rykið gefa ólíkar tölur fyrir sama heildarsýni vegna þess að leirinn er í mismiklum styrk. Í öðru lagi hefur einingin sem niðurstaðan er gefin upp í aðeins merkingu í samhengi við þann kornastærðarhluta. Grömm af litarefni á hvert kílógramm af hverju nákvæmlega? Það er hluti af niðurstöðunni. Í tengdri leiðbeiningagrein um aðsogsmælingar með metýlenbláu er fjallað nánar um hegðunina sem liggur að baki þessari upptöku.

Prófun fylliefna: EN 933-9 skilgreinir tvö gildi, ekki eitt

Evrópski viðmiðunarstaðallinn er EN 933-9, Prófanir á rúmfræðilegum eiginleikum fylliefna, 9. hluti: Mat á fínefnum, Próf með metýlenbláu. Núgildandi útgáfa er EN 933-9:2022, sem leysti af hólmi útgáfuna frá 2009 með breytingunni frá 2013, og gildissvið hennar er tekið saman í staðlagátt CEN og CENELEC. Staðallinn skilgreinir tvö aðskilin gildi. MB er ákvarðað á 0/2 mm hlutanum. MB_F, sem lýst er í bindandi viðauka, er ákvarðað á 0/0.125 mm hlutanum. Að kalla niðurstöðu fyrir 0/2 mm „MB_F“ er flokkunarvilla, ekki val um námundun.

Í aðferðinni er prófhlutinn settur í sviflausn í um 500 mL af vatni og litarefni úr 10 g/L lausn bætt út í við hræringu. Eftir hverja viðbót setur prófunaraðilinn dropa af sviflausninni á tilgreindan síupappír. Endapunkturinn er ákvarðaður með hefðbundnu blettaprófi: frjálst litarefni birtist sem ljósblár geislabaugur, um 1 mm breiður, umhverfis miðblettinn og helst þar í fimm mínútur. Niðurstaðan er gefin upp í grömmum af metýlenbláu á kílógramm af þurra kornastærðarhlutanum sem var prófaður. MB er því gefið upp í g/kg af 0/2 mm efni og MB_F í g/kg af 0/0.125 mm efni. Sami sandur getur staðist kröfur sem MB en fallið sem MB_F, og einmitt þess vegna verður verklýsingin að tilgreina við hvaða gildi er átt.

Bandarísku aðferðirnar fyrir fylliefni byggjast á ólíkum meginreglum

Í Bandaríkjunum ná tvær aðferðir yfir svipað svið með ólíkum búnaði. ASTM C1777-20, sem ASTM skráir sem gildandi, ákvarðar metýlenblágildi efnis sem fer í gegnum 4.75 mm (No. 4) sigti með litmælingu við 610 nm í stað blettaprófs á síupappír. AASHTO T 330, sem fæst í vefverslun AASHTO, notar áfram sjónrænan endapunkt blettaprófsins og prófar hlutann sem fer í gegnum 75 µm sigti. Báðar aðferðir gefa upp upptöku litarefnis á massaeiningu, sem er að vídd jafngilt grömmum á kílógramm, en ASTM varar sérstaklega við því að niðurstöður úr C1777, AASHTO T 330 og EN 933-9 geti verið verulega ólíkar. Prófhlutarnir eru skilgreindir á ólíkan hátt, styrkur leirsins er mismikill og aflestur litmælis er ekki sama aðgerð og að meta geislabaug á pappír.

Fyrir sandkaupanda er hagnýt túlkun prófs með metýlenbláu fyrir fylliefni því háð skilyrðum: talan gefur vísbendingu um skaðlegan virkan leir í tilgreindum kornastærðarhluta samkvæmt tilgreindri aðferð. Rannsóknarstofa sem prófar annan kornastærðarhluta eða ákvarðar endapunktinn með annarri meginreglu framkvæmir annað próf, jafnvel þótt litarefnisflaskan sé sú sama.

Jarðvegsprófun: Franska VBS-gildið á heima í jarðvinnu, ekki steypu

Jarðvegur á sína eigin aðferð í þessum hópi. Jarðvegsblágildið, valeur de bleu de sol, skammstafað VBS, mælir upptöku metýlenblás í jarðvegi til flokkunar í jarðvinnu og vegagerð. Eldri aðferðin er franski staðallinn NF P94-068, sem er skráður í staðlaskrá AFNOR. Þessi staðall frá 1998 hefur verið afturkallaður og NF EN 17542-3:2022 leyst hann af hólmi. Aðferð sem vísar til NF P94-068 án þess að kanna núgildandi útgáfu byggist því á úreltu skjali.

VBS-blettaprófið líkist blettaprófinu fyrir fylliefni: litarefni er bætt í sviflausn jarðvegs og vatns í skrefum og dropar settir á síupappír þar til varanlegur geislabaugur birtist við jaðarinn. Mælistærðin er þó önnur. Rannsóknarstofan prófar 0/5 mm hlutann og VBS er venjulega gefið upp í grömmum af bláu litarefni á 100 g af þurrum jarðvegi, miðað við 0/50 mm efnið. Ekki umbreyta VBS í MB-gildi samkvæmt EN 933-9 með því að margfalda eða deila með tíu. Stuðullinn tíu umbreytir einingunum; hann umbreytir ekki kornastærðarhlutanum, undirbúningnum eða viðmiðunargrunninum. VBS fyrir jarðveg og MB fyrir fylliefni svara ólíkum verkfræðilegum spurningum og hver mörk eiga við sína eigin aðferð.

Bentónít og borleðja: Virkni og rýmd, ekki hreinleiki

Þriðja grein aðferðahópsins hefur ekkert með samþykki eða höfnun fylliefna að gera. Í borvökvum mælir próf með metýlenbláu fyrir borleðju hversu mikið af hvarfgjörnum leir leðjan inniheldur þegar, bæði bentónít úr söluvöru og hvarfgjörn föst efni úr boruninni, og áætlar heildarkatjónaskiptarýmd. Núgildandi aðferð er í API RP 13B-1, Prófun vatnsbundinna borvökva, en sjötta útgáfa hans er dagsett í janúar 2026; staðlaskrá API er hin opinbera heimild um hvaða útgáfa er í gildi. Leðjusýnið er sýrt og meðhöndlað með vetnisperoxíði til að fjarlægja lífræn efni sem trufla mælinguna. Síðan er það títrað með litarefni að endapunkti sem sést sem geislabaugur á síupappír. Niðurstaðan, metýlenblárýmd, er gefin upp á rúmmál borvökva og má umbreyta í jafngilt bentónítmagn samkvæmt tilgreindum forsendum um skiptarýmd bentóníts.

Þurrt bentónít sjálft er aftur skilgreint með öðrum hætti. API RP 13I nær yfir rannsóknarstofuprófanir, þar á meðal aðferð með metýlenbláu á dreifðu bentóníti, sem gefur mat á skiptarýmd í millijafngildum á 100 g. ASTM C837, Stöðluð prófunaraðferð fyrir metýlenblástuðul leirs, en núgildandi endurskoðun hans er C837-09(2024) og staðallinn er enn í gildi, mælir aðsog litarefnis í leirnum sjálfum og lýsir stuðlinum sem tengdum katjónaskiptarýmd og öðrum eiginleikum leirs. Þetta eru mælingar á virkni leirs. Að beita hreinleikamörkum fylliefna á bentónítstuðul, eða rýmd bentóníts á borleðju, endurtekur upphaflegu mistökin með nýjum efnum.

Samanburður aðferða

Eftirfarandi tafla er viðmiðunarheimild þessarar greinar. Áður en tvær tölur eru bornar saman skal staðfesta að línurnar samsvari hvor annarri.

Athugaðu útgáfu hvers staðals áður en þú birtir verklag úr þessari töflu. Staðlar eru endurskoðaðir og taflan skráir þær útgáfur sem voru staðfestar við heimildavinnuna, ekki varanlega heimildaskrá. Fjallað er um tengda notkun litarefnisins við efnaprófanir, þar á meðal tilraunir með himnur og fjölliður, í tengdri leiðbeiningagrein um efnaprófanir með metýlenbláu.

Hvers vegna mörk úr einni aðferð flytjast aldrei yfir á aðra

Snúum aftur að sandinum sem var hafnað. Gerum ráð fyrir að mörkin í verklýsingunni hafi verið sett fyrir EN 933-9 MB á 0/2 mm, en rannsóknarstofa birgisins hafi gefið upp MB_F á 0/0.125 mm eða litmæligildi samkvæmt ASTM C1777. Fínni hlutinn hefur meiri leirstyrk og gildi hans verður því hærra vegna skilgreiningar prófhlutans; litmælirinn nemur annað eðlisfræðilegt merki en geislabaugurinn. Hvort ósamræmið um sig getur eitt og sér breytt samþykki í höfnun. Ágreiningurinn snýst ekki um hvor framkvæmdi títrunina betur. Hann snýst um tvær ólíkar mælistærðir sem deila heiti litarefnis.

Reglan er því ströng. Mörk í verklýsingu gilda aðeins fyrir þá aðferð, þann kornastærðarhluta og þann viðmiðunargrunn sem þau voru ákvörðuð út frá. Til að setja mörk fyrir aðferð sem kemur í stað annarrar þarf fylgni byggða á raunmælingum á dæmigerðum efnum sem eru prófuð með báðum aðferðum, ekki umbreytingu eininga. Og þar sem próf með metýlenbláu fyrir virkan leir bregst bæði við eiginleikum leirs og magni hans er ekki víst að jafnvel góð fylgni fyrir efni af einum jarðfræðilegum uppruna gildi fyrir efni af öðrum uppruna.

Stuttur gátlisti fyrir prófun

Skráðu efnið, staðalinn ásamt útgáfuári, prófaða kornastærðarhlutann, regluna um endapunkt og viðmiðunargrunn niðurstaðna áður en þú útbýrð nokkra lausn. Staðfestu hjá útgefanda að útgáfan sem vísað er til sé núgildandi. Undirbúðu síðan styrk litarefnisins, kvörðunina og viðmiðunarprófanirnar sem tilheyra þeirri aðferð. Skýrsla sem tilgreinir öll fimm atriðin gerir hverjum lesanda kleift að endurtaka mælinguna og kemur í veg fyrir að heiti litarefnisins sé látið koma í stað þeirrar vinnu sem aðferðarlýsingin á að sinna.