चिकणमाती, अॅग्रीगेट आणि मातीसाठी मेथिलीन ब्लू चाचणी

एक काँक्रीट उत्पादक वाळूची खेप नाकारतो, कारण तिचे मेथिलीन ब्लू मूल्य विनिर्देशातील मर्यादेपेक्षा जास्त असते. पुरवठादार आक्षेप घेतो: त्यांच्या स्वतःच्या प्रयोगशाळेने त्याच वाळूसाठी कमी मूल्य मोजले होते. दोन्ही प्रयोगशाळांनी मेथिलीन ब्लू वापरले होते. दोघांनीही परिणाम ग्रॅम प्रति किलोग्रॅममध्ये नोंदवले होते. पण त्यांपैकी फक्त एका प्रयोगशाळेने विनिर्देशात नमूद केलेल्या कण-आकार अंशाची चाचणी केली होती, आणि हे दोन आकडे मुळातच तुलना करण्याजोगे नव्हते.

या चुकीच्या मुळाशी एक संकल्पनात्मक गोंधळ आहे. "मेथिलीन ब्लू चाचणी" म्हटल्यावर जणू एकच उपकरण आणि एकच मापनपट्टी आहे असे वाटते. प्रत्यक्षात हा प्रक्रियांचा एक समूह आहे: सर्व प्रक्रियांमध्ये एकच रंगद्रव्य वापरले जाते, पण त्यांत मोजल्या जाणाऱ्या राशी वेगळ्या असतात. सामग्री, कण-आकार अंश, अंतिम बिंदू आणि अहवालाचे आधार वेगवेगळे असतात. रंगद्रव्याचे नाव समान असल्याने परिणामही समान प्रकारचा आहे असे मानणे हीच चूक आहे. खालील विभाग या समूहातील पद्धती वेगळ्या करून सांगतात, जेणेकरून वाचक सामग्रीनुसार पद्धत निवडू शकेल आणि प्रत्येक आकड्याचा अर्थ त्याच्या स्वतःच्या संदर्भात समजून घेऊ शकेल.

रंगद्रव्य नेमके काय तपासते

मेथिलीन ब्लू हे धनायनिक रंगद्रव्य आहे. उच्च पृष्ठीय सक्रियता असलेली चिकणमातीची खनिजे त्याचे मोठ्या प्रमाणात अधिशोषण करतात, तर क्वार्ट्झ आणि इतर निष्क्रिय सूक्ष्म कण ते खूप कमी प्रमाणात ग्रहण करतात. त्यामुळे ढवळल्या जाणाऱ्या निलंबनात रंगद्रव्य थोडेथोडे घातल्याने सक्रिय पृष्ठभागाचे अनुमापन होते: सक्रिय स्थळे व्यापली गेल्यानंतरच द्रावणात मुक्त रंगद्रव्य दिसू लागते. म्हणूनच मेथिलीन ब्लू चिकणमाती चाचणी केवळ एकूण सूक्ष्म कणांच्या प्रमाणाला प्रतिसाद न देता, सक्रिय चिकणमाती खनिजांचे प्रमाण आणि स्वरूप दर्शवते.

याचे दोन परिणाम होतात. पहिला म्हणजे चाचणीसाठी घेतलेल्या भागात कोणते कण आहेत यावर परिणाम अवलंबून असतो. 0/2 mm अंशाची चाचणी करणारी पद्धत आणि केवळ अतिसूक्ष्म धुळीची चाचणी करणारी पद्धत एकाच एकत्रित नमुन्यासाठी वेगवेगळे आकडे देतात, कारण त्या अंशांमध्ये चिकणमातीची एकाग्रता वेगवेगळी असते. दुसरा म्हणजे नोंदवलेल्या एककाला त्या अंशासोबतच अर्थ असतो. नेमक्या कोणत्या सामग्रीच्या प्रति किलोग्रॅमला किती ग्रॅम रंगद्रव्य, हा तपशील परिणामाचाच भाग आहे. मेथिलीन ब्लू अधिशोषण मापनांच्या पूरक मार्गदर्शकात या ग्रहण प्रक्रियेचे अधिक तपशीलवार वर्णन आहे.

अॅग्रीगेट चाचणी: EN 933-9 एक नव्हे, दोन मूल्ये परिभाषित करते

युरोपीय संदर्भ मानक EN 933-9 आहे: अॅग्रीगेटच्या भूमितीय गुणधर्मांच्या चाचण्या, भाग 9: सूक्ष्म कणांचे मूल्यांकन, मेथिलीन ब्लू चाचणी. सध्याची आवृत्ती EN 933-9:2022 आहे. तिने 2013 मधील दुरुस्तीसह असलेल्या 2009 च्या आवृत्तीची जागा घेतली असून, तिच्या व्याप्तीचा सारांश CEN आणि CENELEC मानक पोर्टलवर दिला आहे. हे मानक दोन स्वतंत्र मूल्ये परिभाषित करते. MB हे 0/2 mm अंशावर ठरवले जाते. मानकात्मक परिशिष्टात वर्णन केलेले MB_F हे 0/0.125 mm अंशावर ठरवले जाते. 0/2 mm च्या परिणामाला "MB_F" म्हणणे ही प्रकारवर्गीकरणातील चूक आहे; ती पूर्णांकनाची निवड नाही.

या प्रक्रियेत चाचणीसाठी घेतलेला भाग सुमारे 500 mL पाण्यात निलंबित केला जातो आणि ढवळत असताना 10 g/L द्रावणातून रंगद्रव्य घातले जाते. प्रत्येक भर घातल्यानंतर, चाचणी करणारी व्यक्ती निलंबनाचा एक थेंब निर्धारित गाळण कागदावर ठेवते. अंतिम बिंदू पारंपरिक ठिपका चाचणीने ठरतो: मुक्त रंगद्रव्यामुळे मध्यवर्ती ठिपक्याभोवती सुमारे 1 mm रुंद, फिकट निळे वलय दिसते आणि ते पाच मिनिटे टिकते. परिणाम चाचणी केलेल्या कोरड्या अंशाच्या प्रति किलोग्रॅमला मेथिलीन ब्लूचे ग्रॅम या स्वरूपात नोंदवला जातो. त्यामुळे MB चे एकक 0/2 mm सामग्रीचे g/kg असते, तर MB_F चे एकक 0/0.125 mm सामग्रीचे g/kg असते. तीच वाळू MB नुसार स्वीकार्य आणि MB_F नुसार अस्वीकार्य ठरू शकते. म्हणूनच विनिर्देशात नेमके कोणते मूल्य अभिप्रेत आहे ते नमूद करणे आवश्यक असते.

अमेरिकन अॅग्रीगेट पद्धती वेगवेगळ्या तत्त्वांचा वापर करतात

अमेरिकेत, दोन पद्धती वेगवेगळ्या उपकरणांनी साधारण समान प्रकारचे परीक्षण करतात. ASTM च्या नोंदीनुसार सक्रिय असलेले ASTM C1777-20, 4.75 mm (No. 4) चाळणीतून जाणाऱ्या सामग्रीचे मेथिलीन ब्लू मूल्य गाळण कागदावरील ठिपका चाचणीऐवजी 610 nm वर वर्णमापीचे वाचन घेऊन ठरवते. AASHTO विक्री संकेतस्थळावरून उपलब्ध असलेले AASHTO T 330 दृश्य ठिपका चाचणीचा अंतिम बिंदू कायम ठेवते आणि 75 µm चाळणीतून जाणाऱ्या अंशाची चाचणी करते. दोन्ही पद्धती प्रति एकक वस्तुमान रंगद्रव्याचे ग्रहण नोंदवतात, जे परिमाणदृष्ट्या ग्रॅम प्रति किलोग्रॅमच्या समतुल्य असते. मात्र C1777, AASHTO T 330 आणि EN 933-9 यांचे परिणाम लक्षणीय प्रमाणात वेगळे असू शकतात, असा ASTM स्पष्ट इशारा देते. चाचणीसाठीचे भाग वेगवेगळ्या प्रकारे परिभाषित केलेले असतात, चिकणमातीची एकाग्रता वेगवेगळी असते, आणि वर्णमापीचे वाचन घेणे ही कागदावरील वलयाचे निरीक्षण करण्यासारखी प्रक्रिया नाही.

त्यामुळे वाळू खरेदीदारासाठी अॅग्रीगेटच्या मेथिलीन ब्लू चाचणीचा व्यावहारिक अर्थ अटींवर अवलंबून असतो: हा आकडा निर्धारित प्रक्रियेनुसार निर्धारित अंशातील हानिकारक सक्रिय चिकणमातीची छाननी करतो. वेगळ्या अंशाची चाचणी करणारी किंवा वेगळ्या तत्त्वाने अंतिम बिंदू ठरवणारी प्रयोगशाळा वेगळीच चाचणी करत असते, भले रंगद्रव्याची बाटली अगदी तीच असली तरी.

मातीची चाचणी: फ्रेंच VBS मृदाकामासाठी आहे, काँक्रीटसाठी नाही

या पद्धतींच्या समूहात मातीसाठी स्वतंत्र पद्धत आहे. मातीचे निळे मूल्य, ज्याला फ्रेंचमध्ये valeur de bleu de sol म्हणतात आणि VBS असे संक्षिप्त रूप दिले जाते, मृदाकाम व रस्ते बांधणीतील वर्गीकरणासाठी मातीचे मेथिलीन ब्लू ग्रहण मोजते. ऐतिहासिक प्रक्रिया म्हणजे AFNOR सूचीमध्ये नोंदवलेले फ्रेंच मानक NF P94-068. हे 1998 चे मानक मागे घेण्यात आले असून त्याची जागा NF EN 17542-3:2022 ने घेतली आहे. त्यामुळे सध्याची आवृत्ती न तपासता NF P94-068 चा संदर्भ देणारी प्रक्रिया कालबाह्य दस्तऐवजावर आधारित असते.

VBS ठिपका चाचणी अॅग्रीगेटच्या ठिपका चाचणीसारखी दिसते: माती आणि पाण्याच्या निलंबनात क्रमाक्रमाने रंगद्रव्य घातले जाते आणि टिकून राहणारे बाह्य वलय दिसेपर्यंत गाळण कागदावर थेंब ठेवले जातात. पण मोजली जाणारी राशी वेगळी असते. प्रयोगशाळा 0/5 mm भागाची चाचणी करते आणि प्रचलित पद्धतीनुसार VBS कोरड्या मातीच्या प्रति 100 g ला निळ्या रंगद्रव्याचे ग्रॅम या स्वरूपात, 0/50 mm सामग्रीच्या आधारावर व्यक्त केले जाते. VBS ला दहाने गुणून किंवा भागून EN 933-9 MB मूल्यामध्ये रूपांतर करू नका. दहाचा गुणक एकके बदलतो; तो कण-आकार अंश, नमुना तयार करण्याची प्रक्रिया किंवा सामान्यीकरण बदलत नाही. मातीचे VBS आणि अॅग्रीगेटचे MB वेगवेगळ्या अभियांत्रिकी प्रश्नांची उत्तरे देतात, आणि प्रत्येक मर्यादा तिच्या स्वतःच्या पद्धतीसाठीच लागू असते.

बेंटोनाइट आणि ड्रिलिंग मड: सक्रियता आणि क्षमता, स्वच्छता नव्हे

या पद्धतींच्या समूहातील तिसऱ्या शाखेचा अॅग्रीगेट स्वीकारण्याशी किंवा नाकारण्याशी काहीही संबंध नाही. ड्रिलिंग द्रवांमध्ये, ड्रिलिंग मडसाठीची मेथिलीन ब्लू चाचणी मडमध्ये आधीपासून किती प्रतिक्रियाशील चिकणमाती आहे हे मोजते. यात व्यावसायिक बेंटोनाइट आणि ड्रिलिंगमधून आलेले प्रतिक्रियाशील घनकण, दोन्ही समाविष्ट असतात. ही चाचणी एकूण धनायन-विनिमय क्षमतेचाही अंदाज देते. सध्याची प्रक्रिया API RP 13B-1, पाण्यावर आधारित ड्रिलिंग द्रवांची चाचणी, यात दिली आहे. त्याची सहावी आवृत्ती जानेवारी 2026 ची आहे; लागू असलेल्या आवृत्तीसाठी API मानक सूची हा अधिकृत स्रोत आहे. मडचा नमुना आम्लीकृत केला जातो आणि व्यत्यय आणणारे सेंद्रिय पदार्थ काढण्यासाठी त्यावर हायड्रोजन पेरॉक्साइडची प्रक्रिया केली जाते. त्यानंतर गाळण कागदावर वलय दिसण्याच्या अंतिम बिंदूपर्यंत रंगद्रव्याने अनुमापन केले जाते. मेथिलीन ब्लू क्षमता हा परिणाम ड्रिलिंग द्रवाच्या प्रति एकक आयतनासाठी नोंदवला जातो आणि बेंटोनाइटच्या विनिमय क्षमतेबाबत नमूद केलेल्या गृहीतकांनुसार त्याचे बेंटोनाइट-समतुल्य मूल्यात रूपांतर करता येते.

कोरड्या बेंटोनाइटचे गुणधर्म पुन्हा वेगळ्या प्रकारे ठरवले जातात. API RP 13I मध्ये प्रयोगशाळेतील चाचण्यांचा समावेश आहे. त्यातील विखुरलेल्या बेंटोनाइटवरील मेथिलीन ब्लू प्रक्रियेत विनिमय क्षमतेचा अंदाज प्रति 100 g मिलीसमतुल्यांमध्ये नोंदवला जातो. ASTM C837, चिकणमातीच्या मेथिलीन ब्लू निर्देशांकासाठी मानक चाचणी पद्धत, याची सध्याची सुधारित आवृत्ती C837-09(2024) असून ती अद्याप सक्रिय आहे. हे मानक चिकणमातीने केलेले रंगद्रव्याचे अधिशोषण मोजते आणि हा निर्देशांक धनायन-विनिमय क्षमता व चिकणमातीच्या इतर गुणधर्मांशी संबंधित असल्याचे सांगते. ही चिकणमातीच्या सक्रियतेची मापने आहेत. अॅग्रीगेटच्या स्वच्छतेची मर्यादा बेंटोनाइटच्या निर्देशांकाला लागू करणे किंवा बेंटोनाइटची क्षमता ड्रिलिंग मडला लागू करणे म्हणजे नव्या सामग्रींसह तीच मूळ चूक पुन्हा करणे होय.

पद्धतींची तुलना

खालील तक्ता या लेखासाठी संदर्भ म्हणून दिला आहे. दोन आकड्यांची तुलना करण्यापूर्वी त्यांच्या संबंधित ओळी जुळतात याची खात्री करा.

या तक्त्यावरून प्रक्रिया प्रकाशित करण्यापूर्वी प्रत्येक मानकाची आवृत्ती तपासा. मानकांमध्ये सुधारणा होत असतात आणि या तक्त्यात संशोधनादरम्यान पडताळलेल्या आवृत्त्यांची नोंद आहे; ही कायमस्वरूपी संदर्भसूची नाही. पडदे आणि पॉलिमरवरील प्रयोगांसह, सामग्रीच्या चाचण्यांमधील रंगद्रव्याचे संबंधित उपयोग मेथिलीन ब्लू वापरून सामग्रीची चाचणी या पूरक मार्गदर्शकात दिले आहेत.

एका पद्धतीची मर्यादा दुसऱ्या पद्धतीला का लागू होत नाही

नाकारलेल्या वाळूकडे पुन्हा वळूया. समजा विनिर्देशातील मर्यादा 0/2 mm वरील EN 933-9 MB साठी दिली होती, पण पुरवठादाराच्या प्रयोगशाळेने 0/0.125 mm वरील MB_F किंवा ASTM C1777 अंतर्गत वर्णमापी मूल्य नोंदवले होते. अधिक सूक्ष्म अंशात चिकणमातीची एकाग्रता जास्त असते, त्यामुळे त्याचा आकडा पद्धतीच्या स्वरूपामुळेच अधिक येतो; वर्णमापी वलयापेक्षा वेगळा भौतिक संकेत मोजते. यापैकी कोणतीही एक विसंगती स्वीकार्य परिणामाला अस्वीकार्य ठरवू शकते. अनुमापन कोणी अधिक चांगले केले हा वादाचा मुद्दा नाही. एकाच रंगद्रव्याच्या नावाखाली दोन वेगवेगळ्या राशी मोजल्या गेल्या आहेत, हा खरा मुद्दा आहे.

म्हणून नियम काटेकोर आहे. विनिर्देशातील मर्यादा ज्या पद्धती, अंश आणि अहवालाच्या आधारातून तयार झाली, फक्त त्यांच्यासाठीच ती वैध असते. पर्यायी पद्धतीसाठी मर्यादा ठरवायची असल्यास, दोन्ही पद्धतींनी चाचणी केलेल्या प्रातिनिधिक सामग्रींवर आधारित अनुभवाधारित सहसंबंध आवश्यक असतो; केवळ एककांचे रूपांतर पुरेसे नसते. शिवाय, सक्रिय चिकणमातीसाठीची मेथिलीन ब्लू चाचणी चिकणमातीच्या प्रमाणाबरोबरच तिच्या स्वरूपालाही प्रतिसाद देते. त्यामुळे एका भूवैज्ञानिक स्रोतासाठी चांगला ठरलेला सहसंबंध दुसऱ्या स्रोतासाठी लागू होईलच असे नाही.

चाचणीपूर्वीची छोटी तपासणी यादी

कोणतेही द्रावण तयार करण्यापूर्वी सामग्री, आवृत्तीच्या वर्षासह मानक, चाचणीचा अंश, अंतिम बिंदू ठरवण्याचा नियम आणि अहवालाचा आधार लिहून ठेवा. संदर्भ दिलेली आवृत्ती अद्ययावत असल्याची खात्री मानक जारी करणाऱ्या संस्थेकडून करा. त्यानंतर त्या पद्धतीसाठी आवश्यक रंगद्रव्याची सांद्रता, अंशांकन आणि नियंत्रण नमुने तयार करा. या पाचही बाबी नमूद करणारा अहवाल कोणत्याही वाचकाला मापन पुन्हा करता येण्यास मदत करतो आणि पद्धतीच्या वर्णनाने द्यायची माहिती केवळ रंगद्रव्याच्या नावावरून गृहीत धरली जाणे टाळतो.