მეთილენის ლურჯის ტესტი თიხის, შემავსებლებისა და გრუნტებისთვის

ბეტონის მწარმოებელი უარს ამბობს ქვიშის პარტიის მიღებაზე, რადგან მისი მეთილენის ლურჯის მაჩვენებელი სპეციფიკაციით დადგენილ ზღვარს აღემატება. მიმწოდებელი აპროტესტებს: მისმა ლაბორატორიამ იმავე ქვიშაზე უფრო დაბალი მაჩვენებელი გაზომა. ორივე ლაბორატორიამ მეთილენის ლურჯი გამოიყენა. ორივემ შედეგი გრამებში კილოგრამზე წარმოადგინა. თუმცა მხოლოდ ერთმა გამოსცადა სპეციფიკაციაში დასახელებული ფრაქცია, ამიტომ ეს ორი რიცხვი თავიდანვე შეუდარებელი იყო.

ამ შეცდომას კონცეპტუალური საფუძველი აქვს. „მეთილენის ლურჯის ტესტი“ ისე ჟღერს, თითქოს ერთი ხელსაწყო და ერთი სკალა იგულისხმებოდეს. სინამდვილეში ეს პროცედურების ჯგუფია, რომლებსაც საერთო საღებავი აერთიანებს, მაგრამ სხვადასხვა გასაზომ სიდიდეს განსაზღვრავს: განსხვავებულ მასალებს, ზომით განსხვავებულ ფრაქციებს, განსხვავებულ საბოლოო წერტილებსა და შედეგის გამოსახვის განსხვავებულ საფუძვლებს. შეცდომა სწორედ საერთო საღებავის სახელის საერთო შედეგად აღქმაშია. ქვემოთ მოცემული სექციები ამ ჯგუფის წევრებს ერთმანეთისგან განასხვავებს, რათა მკითხველმა მეთოდი მასალას შეუსაბამოს და თითოეული რიცხვი მის შესაბამის კონტექსტში გაიგოს.

რას ამოწმებს სინამდვილეში საღებავი

მეთილენის ლურჯი კათიონური საღებავია. მაღალი ზედაპირული აქტივობის მქონე თიხოვანი მინერალები მას ძლიერად ადსორბირებს, ხოლო კვარცი და სხვა ინერტული წვრილი ნაწილაკები გაცილებით ნაკლებს შთანთქავს. ამიტომ მორევად სუსპენზიაში საღებავის მცირე ულუფებით დამატება აქტიური ზედაპირის ტიტრაციას ახდენს: თავისუფალი საღებავი ხსნარში მხოლოდ აქტიური უბნების დაკავების შემდეგ ჩნდება. სწორედ ამიტომ თიხის მეთილენის ლურჯის ტესტი აქტიური თიხოვანი მინერალების რაოდენობასა და ბუნებაზე რეაგირებს და არა მხოლოდ წვრილი ნაწილაკების საერთო შემცველობაზე.

აქედან ორი დასკვნა გამომდინარეობს. პირველი: შედეგი დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელი ნაწილაკებია საცდელ ნაწილში. მეთოდი, რომელიც 0/2 mm ფრაქციას ამოწმებს, და მეთოდი, რომელიც მხოლოდ უწვრილეს მტვერს ამოწმებს, ერთსა და იმავე მთლიან ნიმუშზე განსხვავებულ რიცხვებს მოგვცემს, რადგან თიხის კონცენტრაცია მათში განსხვავებულია. მეორე: შედეგის ერთეულს მნიშვნელობა მხოლოდ შესაბამის ფრაქციასთან ერთად აქვს. ზუსტად რის ერთ კილოგრამზე მოდის საღებავის გრამები — ესეც შედეგის ნაწილია. მეთილენის ლურჯის ადსორბციის გაზომვების თანმხლები გზამკვლევი შთანთქმის საფუძვლად არსებულ პროცესებს უფრო დაწვრილებით განიხილავს.

შემავსებლების გამოცდა: EN 933-9 განსაზღვრავს ორ მაჩვენებელს და არა ერთს

ევროპული საცნობარო სტანდარტია EN 933-9 — შემავსებლების გეომეტრიული თვისებების გამოცდები, ნაწილი 9: წვრილი ნაწილაკების შეფასება, მეთილენის ლურჯის ტესტი. მოქმედი გამოცემაა EN 933-9:2022, რომელმაც 2009 წლის გამოცემა და მისი 2013 წლის ცვლილება ჩაანაცვლა; მისი გამოყენების სფერო შეჯამებულია CEN-ისა და CENELEC-ის სტანდარტების პორტალზე. სტანდარტი ორ განსხვავებულ მაჩვენებელს განსაზღვრავს. MB განისაზღვრება 0/2 mm ფრაქციაზე. MB_F, რომელიც ნორმატიულ დანართშია აღწერილი, განისაზღვრება 0/0.125 mm ფრაქციაზე. 0/2 mm ფრაქციაზე მიღებული შედეგის „MB_F“-ად დასახელება მაჩვენებლის კატეგორიის შეცდომაა და არა დამრგვალების საკითხი.

პროცედურის მიხედვით, საცდელი ნაწილი დაახლოებით 500 mL წყალში სუსპენზიის სახით მზადდება და მორევისას ემატება საღებავი 10 g/L ხსნარიდან. ყოველი დამატების შემდეგ ოპერატორი სუსპენზიის წვეთს განსაზღვრულ ფილტრის ქაღალდზე ათავსებს. საბოლოო წერტილი კლასიკური ლაქის ტესტით დგინდება: თავისუფალი საღებავი ცენტრალური ლაქის გარშემო დაახლოებით 1 mm სიგანის ღია ლურჯ არშიას წარმოქმნის, რომელიც ხუთი წუთის განმავლობაში ნარჩუნდება. შედეგი გამოისახება მეთილენის ლურჯის გრამებში მშრალი გამოცდილი ფრაქციის ერთ კილოგრამზე. ამგვარად, MB-ის ერთეულია g/kg 0/2 mm მასალისთვის, ხოლო MB_F-ის — g/kg 0/0.125 mm მასალისთვის. ერთი და იგივე ქვიშა შეიძლება MB-ის მოთხოვნას აკმაყოფილებდეს, ხოლო MB_F-ის მოთხოვნას — ვერა; სწორედ ამიტომ სპეციფიკაციაში უნდა დასახელდეს ის მაჩვენებელი, რომელიც იგულისხმება.

შემავსებლების ამერიკული მეთოდები განსხვავებულ პრინციპებს იყენებს

შეერთებულ შტატებში მსგავსი მიზნისთვის ორი მეთოდი გამოიყენება, თუმცა სხვადასხვა აპარატურით. ASTM C1777-20, რომელსაც ASTM მოქმედ სტანდარტად ასახელებს, 4.75 mm (No. 4) საცერში გასული მასალის მეთილენის ლურჯის მაჩვენებელს განსაზღვრავს კოლორიმეტრის ჩვენებით 610 nm-ზე და არა ფილტრის ქაღალდზე ლაქის ტესტით. AASHTO T 330, რომელიც AASHTO-ს მაღაზიაში არის ხელმისაწვდომი, ინარჩუნებს ლაქის ტესტის ვიზუალურ საბოლოო წერტილს და ამოწმებს 75 µm საცერში გასულ ფრაქციას. ორივე შედეგს გამოსახავს შთანთქმული საღებავის რაოდენობით მასის ერთეულზე, რაც განზომილებით გრამებს კილოგრამზე შეესაბამება, თუმცა ASTM პირდაპირ აფრთხილებს, რომ C1777-ის, AASHTO T 330-ისა და EN 933-9-ის შედეგები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს. საცდელი ნაწილები სხვადასხვაგვარად განისაზღვრება, თიხის კონცენტრაცია განსხვავებულია, ხოლო კოლორიმეტრული ჩვენების აღება იგივე ოპერაცია არ არის, რაც ქაღალდზე არშიის შეფასება.

ამიტომ ქვიშის მყიდველისთვის შემავსებლის მეთილენის ლურჯის ტესტის პრაქტიკული ინტერპრეტაცია პირობებზეა დამოკიდებული: მაჩვენებელი განსაზღვრული პროცედურით განსაზღვრულ ფრაქციაში მავნე აქტიური თიხის არსებობას აფასებს. ლაბორატორია, რომელიც სხვა ფრაქციას ამოწმებს ან საბოლოო წერტილს სხვა პრინციპით ადგენს, განსხვავებულ ტესტს ატარებს, მაშინაც კი, როცა საღებავის ბოთლი იდენტურია.

გრუნტების გამოცდა: ფრანგული VBS მიწის სამუშაოებს ეკუთვნის და არა ბეტონს

ამ ჯგუფში გრუნტებს საკუთარი მეთოდი აქვს. გრუნტის ლურჯის მაჩვენებელი, შემოკლებით VBS, ზომავს გრუნტის მიერ მეთილენის ლურჯის შთანთქმას მიწის სამუშაოებსა და გზების მშენებლობაში მისი კლასიფიკაციისთვის. ისტორიული პროცედურა ფრანგული სტანდარტია NF P94-068, რომელიც AFNOR-ის კატალოგში არის ჩამოთვლილი. ეს 1998 წლის სტანდარტი გაუქმდა და NF EN 17542-3:2022-ით ჩანაცვლდა, ამიტომ პროცედურა, რომელიც NF P94-068-ს უთითებს მოქმედი გამოცემის გადამოწმების გარეშე, ჩანაცვლებულ დოკუმენტს ეყრდნობა.

VBS-ის ლაქის ტესტი შემავსებლების ლაქის ტესტს ჰგავს: გრუნტისა და წყლის სუსპენზიას თანმიმდევრულად ემატება საღებავი, ხოლო წვეთები ფილტრის ქაღალდზე თავსდება, სანამ მდგრადი პერიფერიული არშია არ გამოჩნდება. თუმცა გასაზომი სიდიდე განსხვავებულია. ლაბორატორია ამოწმებს 0/5 mm ნაწილს, ხოლო VBS ჩვეულებრივ გამოისახება ლურჯი საღებავის გრამებში 100 g მშრალ გრუნტზე, 0/50 mm მასალაზე გადაანგარიშებით. ნუ გადააქცევთ VBS-ს EN 933-9-ის MB მაჩვენებლად ათზე გამრავლებით ან გაყოფით. ათის კოეფიციენტი ერთეულებს გარდაქმნის; ის ვერ გარდაქმნის ფრაქციას, მომზადების წესს ან ნორმალიზაციას. გრუნტის VBS და შემავსებლის MB განსხვავებულ საინჟინრო კითხვებს პასუხობს და თითოეული ზღვარი საკუთარ მეთოდს ეკუთვნის.

ბენტონიტი და საბურღი ხსნარი: აქტივობა და ტევადობა და არა სისუფთავე

ამ ჯგუფის მესამე მიმართულება შემავსებლის მიღებასა თუ უარყოფას საერთოდ არ უკავშირდება. საბურღ სითხეებში საბურღი ხსნარის მეთილენის ლურჯის ტესტი ზომავს, რამდენ რეაქტიულ თიხას შეიცავს უკვე ხსნარი — როგორც კომერციულ ბენტონიტს, ისე ბურღვისას წარმოქმნილ რეაქტიულ მყარ ნაწილაკებს — და აფასებს კათიონმიმოცვლის საერთო ტევადობას. მოქმედი პროცედურა მოცემულია API RP 13B-1-ში — წყალზე დაფუძნებული საბურღი სითხეების გამოცდა, რომლის მეექვსე გამოცემა 2026 წლის იანვრით თარიღდება; მოქმედი გამოცემის შესახებ სანდო წყაროა API-ს სტანდარტების კატალოგი. ხსნარის ნიმუშს ამჟავებენ და ხელისშემშლელი ორგანული ნივთიერებების მოსაშორებლად წყალბადის ზეჟანგით ამუშავებენ, შემდეგ კი საღებავით ტიტრავენ ფილტრის ქაღალდზე არშიის წარმოქმნის საბოლოო წერტილამდე. შედეგი, მეთილენის ლურჯის ტევადობა, გამოისახება საბურღი სითხის მოცულობის ერთეულზე და შეიძლება ბენტონიტის ეკვივალენტად გადაიანგარიშოს ბენტონიტის მიმოცვლის ტევადობის შესახებ მითითებული დაშვებების საფუძველზე.

თავად მშრალი ბენტონიტი კიდევ სხვაგვარად ხასიათდება. API RP 13I მოიცავს ლაბორატორიულ გამოცდებს, მათ შორის დისპერგირებული ბენტონიტის მეთილენის ლურჯით გამოცდის პროცედურას, რომელიც მიმოცვლის ტევადობის შეფასებას მილეეკვივალენტებში 100 g-ზე გამოსახავს. ASTM C837 — თიხის მეთილენის ლურჯის ინდექსის განსაზღვრის სტანდარტული გამოცდის მეთოდი, რომლის მოქმედი რედაქციაა C837-09(2024) — ზომავს თავად თიხის მიერ საღებავის ადსორბციას და ინდექსს აღწერს, როგორც კათიონმიმოცვლის ტევადობასა და თიხის სხვა თვისებებთან დაკავშირებულ მაჩვენებელს. ეს თიხის აქტივობის გაზომვებია. შემავსებლის სისუფთავის ზღვრის ბენტონიტის ინდექსზე გამოყენება ან ბენტონიტის ტევადობის საბურღ ხსნარზე მორგება იმავე თავდაპირველ შეცდომას ახალი მასალებით იმეორებს.

მეთოდების შედარება

ქვემოთ მოცემული ცხრილი ამ სტატიის საცნობარო მასალაა. ორი რიცხვის შედარებამდე დარწმუნდით, რომ მათი შესაბამისი სტრიქონები ერთმანეთს ემთხვევა.

ამ ცხრილიდან პროცედურის გამოქვეყნებამდე გადაამოწმეთ თითოეული სტანდარტის გამოცემა. სტანდარტები გადაიხედება და ცხრილში მოცემულია კვლევისას გადამოწმებული გამოცემები და არა მუდმივად მოქმედი ბიბლიოგრაფია. საღებავის გამოყენება მასალების გამოცდის სხვა მონათესავე სფეროებში, მათ შორის მემბრანებისა და პოლიმერების ექსპერიმენტებში, განხილულია მეთილენის ლურჯით მასალების გამოცდის თანმხლებ გზამკვლევში.

რატომ არ გადადის ერთი მეთოდის ზღვარი მეორეზე

დავუბრუნდეთ უარყოფილ ქვიშას. დავუშვათ, სპეციფიკაციის ზღვარი დაწესებული იყო EN 933-9-ის MB-სთვის 0/2 mm ფრაქციაზე, ხოლო მიმწოდებლის ლაბორატორიამ წარმოადგინა MB_F 0/0.125 mm ფრაქციაზე ან კოლორიმეტრული მაჩვენებელი ASTM C1777-ის მიხედვით. უფრო წვრილ ფრაქციაში თიხა უფრო კონცენტრირებულია, ამიტომ მისი მაჩვენებელი მეთოდის თავისებურებიდან გამომდინარე უფრო მაღალია; კოლორიმეტრი კი არშიისგან განსხვავებულ ფიზიკურ სიგნალს აღრიცხავს. ამ შეუსაბამობებიდან თითოეულს ცალ-ცალკეც შეუძლია შესაბამისობის შედეგი შეუსაბამობად აქციოს. დავა არ ეხება იმას, ვინ უკეთ შეასრულა ტიტრაცია. საქმე ეხება ორ განსხვავებულ გასაზომ სიდიდეს, რომლებსაც საღებავის საერთო სახელი აერთიანებს.

ამიტომ წესი მკაცრია. სპეციფიკაციით დადგენილი ზღვარი ვალიდურია მხოლოდ იმ მეთოდისთვის, ფრაქციისა და შედეგის გამოსახვის საფუძვლისთვის, რომლითაც იგი განისაზღვრა. ჩამნაცვლებელი მეთოდისთვის ზღვრის დადგენა მოითხოვს ორივე მეთოდით გამოცდილ რეპრეზენტაციულ მასალებზე აგებულ ემპირიულ კორელაციას და არა ერთეულების გარდაქმნას. ხოლო რადგან აქტიური თიხის მეთილენის ლურჯის ტესტი თიხის რაოდენობასთან ერთად მის ბუნებაზეც რეაგირებს, ერთი გეოლოგიური წყაროსთვის მიღებული კარგი კორელაციაც კი შეიძლება სხვაზე არ ვრცელდებოდეს.

მოკლე საკონტროლო სია გამოცდამდე

ნებისმიერი ხსნარის მომზადებამდე ჩაიწერეთ მასალა, სტანდარტი მისი გამოცემის წლით, გამოსაცდელი ფრაქცია, საბოლოო წერტილის განსაზღვრის წესი და შედეგის გამოსახვის საფუძველი. გამომცემ ორგანიზაციასთან გადაამოწმეთ, რომ მითითებული გამოცემა მოქმედია. შემდეგ მოამზადეთ ამ მეთოდისთვის გათვალისწინებული საღებავის კონცენტრაცია, კალიბრაცია და საკონტროლო ნიმუშები. ანგარიში, რომელშიც ხუთივე პუნქტია მითითებული, ნებისმიერ მკითხველს საშუალებას აძლევს გაიმეოროს გაზომვა და აღარ აკისრებს საღებავის სახელს იმ ფუნქციას, რომელიც მეთოდის აღწერამ უნდა შეასრულოს.