悬浮面积法在人工砂油性碳物质含量测试中的应用研究

吴为健　谢严君

摘 要：本文提出了用单位质量人工砂中油性碳物质悬浮物面积的概念来评价某种物质的含量。该方法与传统的质量比、数量比或体积比法得到的结果相关性较好，重复性试验误差小，结果可靠，且試验成本和试验周期要远低于传统方法。测得的结果可用于评价人工砂的品质，为生产质量控制提供必要的手段。

关键词：悬浮面积法;油性碳物质;人工砂

0 引言

两河口水电站人工骨料加工过程中发现，人工砂用水浸泡后水面存在黑色油性悬浮物，初步试验（化学分析、微观测试）分析认定该物质的主要成分为油性碳颗粒[1]。该物质的存在是由于料场砂岩中夹杂着少量的粉砂质含碳泥板岩，毛料开采过程中，难以完全剔除所导致。通过混凝土拌合物的相关试验发现，该悬浮油性碳颗粒含量对外加剂的效能和混凝土和易性及其他性能有较大影响，油性碳颗粒的含量与混凝土单位用水量、引气剂掺量在一定范围内存在线性相关。

人工砂中油性碳物质含量的测定和控制是该项目混凝土工程能否顺利实施的重要措施。目前现行规范中还没有针对人工砂中油性碳物质含量测定的试验方法，一般采用质量法，即收集油性碳物质测定质量，该方法需要的样品数量大、时间长，耗费人力物力，因此需提出一种准确、快速测定人工砂中油性碳物质的试验方法，以便于后续施工过程中人工砂的品质的控制。

1 方法设计

本文针对上述问题，设计了一种人工砂中油性碳物质含量的测试方法，提供测定人工砂中油性碳物质含量的方法以及评价人工砂中油性碳物质含量的度量（即单位质量人工砂中油性碳物质面积，cm2/g），下面对本方法的操作步骤作进一步说明。

（1）取经缩分的砂样500 g（G1）四份。

（2）随机取其中两份分别装入搪瓷盘中，在105℃±5℃的烘箱中烘至恒重，冷却后称其质量（G2）。

（3）取另外两份试样分别装入两个容器内，灌入洁净水至距容器顶2 cm左右，将样品浸泡于其体积50倍以上的水中，用玻璃棒搅拌5 min。盖上玻璃板，静置2 h。观察油性碳物质的悬浮聚结情况，通过静态成像或手绘的方式描绘出油性碳物质的边界线，通过求积仪或其他手段算出油性碳物质的悬浮面积S。若果油性碳物质的面积大于容器开口面积的70%时，宜更换更大开口面积的容器。

（4）试验结果处理：

2 方法测试与评价

目前国家级行业现行规范内对油性碳物质并未给出相关定义，更无相关的试验方法测试其结果。故引用传统的质量比概念以评价其含量的多少，与本方法进行对比，分析其相关性，见表1、图1。

对于检测结果的可靠性采用同一样品分两种状态重复试验，分析其标准差及变异系数。

由表1、2 可知：本方法测试结果与传统概念的方法测得结果有较强的线性相关，相关系数为0.991，相关系数的平方0.982，用于评价油性碳物质的含量具备可行性;根据重复性试验结果2，两个样品，十次试验的变异系数均在2%以内，说明采用该方法检测油性碳物质含量是可靠的。

另外，悬浮物面积法的关键在于确保悬浮物在水面的排列满足试验要求，即处于自由排列状态。而不同的悬浮物，由于粒径和成分的差异，悬浮物的厚度会有差别，而此时用悬浮物面积来代替悬浮物的含量，对不同的样品来说可能会引入偏差。但是，油性碳颗粒存在具有特殊性，且不同料场的油性碳物质对混凝土性能的影响程度也不尽相同，只有建立特定油性碳物质的含量与混凝土性能（单位用水量、引气剂掺量、坍落度经时变化、含气量经时变化）的相关性，才能确定油性碳物质的控制目标，因此对于特定的油性碳物质含量的测定，该方法是适用的。

与传统概念方法经济效益对比见表3。本方法成本要远低于传统质量比法，仅在试验过程中需采集悬浮物的面积，并在后期进行面积求取。

3 结论

本文所提出了用单位质量人工砂中油性碳物质悬浮物面积的概念来评价某种物质的含量，避开了传统的质量比、数量比或体积比来衡量含量的方法，且与传统方法的相关性较好。这样利用此方法可以简洁、准确、快速地来测定人工砂中的油性碳物质含量。

参考文献：

[1]李名川.人工砂中碳颗粒对混凝土性能影响的试验研究[J].人民长江，2018，49（24）：86-89.