楊俊芳 王偉鵬 孫中陽

摘 要： 現(xiàn)用的公路工程土建階段的含泥量檢測標(biāo)準(zhǔn)主要采用的是JTG E42-2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》，用篩洗法進(jìn)行檢測。本文就該檢測方法進(jìn)行研究，結(jié)合工程現(xiàn)場實(shí)際，提出快速檢測方法，并就對實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞： 快速檢測；砂子；含泥量

1.引言

隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資的日益加大，混凝土的用量不斷增加。砂是現(xiàn)代建筑施工中不可缺少的材料之一，也是混凝土中重要的材料組成。含泥量是混凝土用砂石骨料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中一項(xiàng)重要的指標(biāo)，含泥量高可能引起需水量的增加，使混凝土拌合物的工作性及混凝土強(qiáng)度受到影響，阻礙水泥與骨料膠結(jié)的充分發(fā)展，妨礙水泥的正常水化，或與水泥成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在建筑施工中，砂漿、混凝土的性能受到砂含泥量、泥塊含量等質(zhì)量指標(biāo)的影響，在國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，均有限制其含泥量、泥塊含量的指標(biāo)。對砂子含泥量檢測是一項(xiàng)非常重要和頻繁的工作。

2.工程背景

濟(jì)源至山西陽城高速公路濟(jì)源段全長約19.82公里，位于太行山南麓，起點(diǎn)位于晉豫兩省交界處濟(jì)源市王屋鎮(zhèn)西坪村牛角洞附近的十里河特大橋終點(diǎn)處，北接山西省陽城至蟒河高速公路終點(diǎn)。本項(xiàng)目全線設(shè)置特大橋1座、大橋6座，隧道7座，互通式立交2處， 主線收費(fèi)站1處，匝道收費(fèi)站1處，隧道管理所1處，養(yǎng)護(hù)工區(qū)1處，路政管理所1處。

本項(xiàng)目分兩個(gè)土建標(biāo)段，共有4個(gè)拌和站，9個(gè)濕噴站，每天澆筑混凝土方量巨大，細(xì)集料消耗量巨大，且濕噴站料場規(guī)模不大，存料有限，因此幾乎每天都有砂子進(jìn)場，檢測任務(wù)量大，且時(shí)間緊。若按照規(guī)范的要求進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果出來至少需要三天時(shí)間，將嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。由于砂子基本上都是天然材料，很多的因素都會(huì)影響到最終的材質(zhì)，比如成因、產(chǎn)地、采集等，隨著這些因素的變化砂子的材質(zhì)會(huì)變的不同，很多時(shí)候都會(huì)遇到砂子含泥量超標(biāo)的情況。在此種情況下，快速檢測就十分有必要了。

3.含泥量快速檢測方法思路

查閱相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，但凡快速檢測技術(shù)，一般都有如下特點(diǎn)：（1）簡單，速度快（2）樣品不經(jīng)前處理或經(jīng)簡單前處理或采用高效快速的樣品前處理即可進(jìn)行檢測（3）方法準(zhǔn)確， 靈敏度高， 能滿足相關(guān)規(guī)定限量檢測需要（4）方便易行，甚至可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。本文據(jù)此進(jìn)行快速檢測方法探索?，F(xiàn)用的公路工程土建階段的含泥量檢測標(biāo)準(zhǔn)主要采用的是JTG E42-2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》，用篩洗法進(jìn)行檢測。規(guī)范方法檢測含泥量主要步驟（簡化）如下面圖框所示。

按規(guī)范方法試驗(yàn)耗時(shí)主要在：采用烘箱進(jìn)行砂子烘干每次需要5-8小時(shí)，浸泡需要24小時(shí)?？紤]通過改變原材烘干方法，減去浸泡環(huán)節(jié)從而節(jié)約時(shí)間來實(shí)現(xiàn)快速檢測。

通過查閱文獻(xiàn)，加上現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)啟發(fā)，考慮采用微波爐加熱替代烘箱烘干原材。

4.含泥量快速檢測方法研究

結(jié)合上述影響耗時(shí)的烘干時(shí)間和浸泡時(shí)間兩個(gè)因素，本文進(jìn)行了研究，試驗(yàn)中采用的主要儀器為電子天平、砂石料標(biāo)準(zhǔn)方孔篩和美的微波爐，原材料為每次現(xiàn)場取料，項(xiàng)目采用的細(xì)集料主要有南陽唐河砂、汝陽砂等，試驗(yàn)過程如下：

4.1烘干時(shí)間研究

根據(jù)常規(guī)思路考慮，影響烘干的主要因素有：細(xì)集料的質(zhì)量，含水量及堆積狀態(tài)。其中由于微波爐烘干細(xì)集料時(shí)，托盤容量有限，材料無法攤薄，試驗(yàn)中盡可能均勻分布，因此研究過程中，不考慮堆積狀態(tài)。為了使得最短時(shí)間能夠達(dá)到規(guī)范要求的烘干恒重狀態(tài)，研究考慮從兩方面著手：（1）采用相同質(zhì)量下，不同含水量需要的烘干時(shí)間；（2）相同含水量下，不同質(zhì)量需要的烘干時(shí)間。

（1）同質(zhì)量，不同含水率

根據(jù)濟(jì)陽高速現(xiàn)場用砂實(shí)際情況，材料進(jìn)場時(shí)一般含水率在4%-6%之間。結(jié)合試驗(yàn)實(shí)際取樣數(shù)量考慮，研究中采用每次烘干砂子質(zhì)量為800g和1600g、含水率分別為2%、4%、6%、8%和10%進(jìn)行測試。試驗(yàn)結(jié)果如下：

從圖表中可以看出，兩次試驗(yàn)中均有烘干時(shí)間隨含水率增大而增加，但試驗(yàn)中所耗費(fèi)的時(shí)間有限，且差別不大。

（2）同含水率，不同質(zhì)量

為了能夠保證材料能夠完全烘干，研究所采用的相同含水率為最大值，即臨近飽水狀態(tài)（該砂含水率為21.3%），烘干時(shí)，用洗耳球吸出多余的水分即可。每次烘干砂子質(zhì)量可取300g，600g，900g，1200g，1500g。部分試驗(yàn)結(jié)果如下：

小結(jié)：從測得數(shù)據(jù)來看，烘干不同質(zhì)量的砂需要的時(shí)間會(huì)隨質(zhì)量的增大而增大，由于該時(shí)間無法做到更加精確的時(shí)間，但從數(shù)據(jù)上可以看出，不同質(zhì)量砂烘干的時(shí)間相差不大。

綜合上面多次試驗(yàn)結(jié)果可以看出：對烘干時(shí)間確定的過程中，質(zhì)量及含水率對烘干時(shí)間有一定的影響，但之間的差異性不大，尤其在對剛水洗過的1500g砂子烘干時(shí)，10分鐘內(nèi)均可以完全烘干。因此在試驗(yàn)過程中，無需增加測量含水量步驟，從而影響試驗(yàn)時(shí)間?？傊?，快速檢測試驗(yàn)過程中，將烘干時(shí)間設(shè)定為10分鐘即可。

4.2浸泡影響研究：

為了研究浸泡與否對試驗(yàn)結(jié)果影響的大小，進(jìn)行了不浸泡直接檢測含泥量與按規(guī)范要求檢測對比試驗(yàn)數(shù)十組。主要檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下。

從圖4可以看出，未浸泡方法試驗(yàn)結(jié)果與規(guī)范方法相比偏小，且隨著砂子實(shí)際含泥量的增大而有增大的趨勢。

4.3快速檢測方法：

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際用砂，用快速檢測法與規(guī)范方法進(jìn)行含泥量對比試驗(yàn)，采集了大量數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)繪制的散點(diǎn)圖如圖5所示。（實(shí)測值較多，不再一一列出）

為了進(jìn)一步反映兩種試驗(yàn)方法檢測結(jié)果之間的聯(lián)系，便于更加精確利用快速檢測結(jié)果進(jìn)行砂子含泥量評判。根據(jù)實(shí)測的兩種試驗(yàn)方法含泥量結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，用直線進(jìn)行擬合（如圖6），得到的計(jì)算公式為：Y= 1.5882*X-1.14384，擬合度為0.97353，其中X為快速檢測含泥量值，Y為規(guī)范方法檢測含泥量值。

由圖5可以看出，快速試驗(yàn)結(jié)果與規(guī)范方法相比偏小，且兩者差距隨著砂子實(shí)際含泥量的增大而有增大的趨勢。由圖6可以看出，快速檢測值為4.0（實(shí)際值5.2）以下時(shí)，兩種方法檢測結(jié)果非常接近線性關(guān)系，而III類砂的含泥量限值為5.0，也就是意味著實(shí)際含泥量合格砂基本適用由大量數(shù)據(jù)擬合得到的上述公式，基本可以滿足砂的評定需要。

4.4快速檢測方法：

綜上，在原規(guī)范含泥量試驗(yàn)方法基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，提出了快速檢測方法。主要改進(jìn)在于增加烘干設(shè)備微波爐，完全替代烘箱，試驗(yàn)過程免去浸泡環(huán)節(jié)，大大節(jié)約檢測時(shí)間。

主要步驟：（1）取1000g砂，采用微波爐烘干至恒重（10分鐘），分成兩份備用（2）稱重400g，加水用手淘洗（3）渾濁液通過套篩進(jìn)行過濾（4）重復(fù)上述過程， 直到洗出的水清澈為止。（5）用水沖洗篩上細(xì)粒，將所有篩余砂用微波爐烘干稱重（10分鐘）。（6）根據(jù)規(guī)范計(jì)算公式，得出初始含泥量Qn1。（7）計(jì)算砂子含泥量Qn= 1.5882*Qn1-1.14384。

一般情況下由快速檢測方法得到的結(jié)果比按規(guī)范檢測結(jié)果偏小，且大多數(shù)情況下兩者非常接近線性關(guān)系，在實(shí)際對比中會(huì)有一定的波動(dòng)。因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，用快速檢測求得含泥量若結(jié)果大于技術(shù)指標(biāo)+0.5%時(shí)，可直接判定不合格；若結(jié)果小于技術(shù)指標(biāo)-0.5%時(shí)，則該河砂為合格材料。若在技術(shù)指標(biāo)±0.5%范圍內(nèi)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)進(jìn)行復(fù)核。

5.小結(jié)

本快速檢測方法可以在短時(shí)間內(nèi)對河砂能否使用進(jìn)行判斷，數(shù)據(jù)可靠性高，極大地節(jié)約時(shí)間成本，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。由于本快速檢測方法研究過程中樣品均為天然河砂，料源種類有限，試驗(yàn)數(shù)據(jù)有限，僅供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E42-2005.

[2] 劉紅霞，韓曉虎.砂石含泥量對混凝土工作性及抗壓強(qiáng)度的影響.《價(jià)值工程》2015（03）.