石粉含量试验技术规程

石粉含量通常指机制砂、碎石或矿物掺合料中小于0.075mm颗粒的质量百分比。其含量显著影响混凝土、沥青混合料及基层材料的力学性能、体积稳定性和施工和易性。本规程详述其检测技术。

1. 检测项目分类及技术要点

根据试样来源和处理方式，主要分为以下两类：

1.1 水洗法测定小于0.075mm颗粒含量

• 方法概述： 采用絮凝沉淀法，通过水洗、沉淀、过滤、烘干，精确分离并称量小于0.075mm的颗粒。

• 技术要点：

  • 代表性取样： 严格按标准（如GB/T 14684、JTG E42）进行四分法缩分，试样质量通常不少于400g。

  • 充分分散与洗涤： 将试样浸泡于洁净水中，加入适量分散剂（如六偏磷酸钠溶液），充分搅拌使颗粒完全分散。随后在0.075mm标准筛上反复淘洗，直至水流清澈。

  • 絮凝与沉淀： 将含有悬浮细颗粒的洗液转移至沉淀筒，加入絮凝剂（通常为1g/L的硫酸锌或明矾溶液），静置规定时间（通常≥10min），促使细颗粒加速沉淀。

  • 精细过滤与烘干： 虹吸法排除上清液后，将沉淀物全部转移至滤纸或慢速定量滤纸上，在105±5℃烘箱中烘至恒重（通常不少于4小时），冷却后称量。

  • 计算： 石粉含量 = (试样初始质量 - 洗涤烘干后试样质量) / 试样初始质量 × 100%。需进行平行试验，允许偏差通常≤0.5%，取平均值。

1.2 亚甲蓝（MB）值试验

• 方法概述： 用于判定小于0.075mm颗粒的主要成分是石粉（惰性）还是黏土（有害）。亚甲蓝染料可被黏土矿物（如蒙脱石、伊利石）吸附，通过滴定至终点所需染料的量来定量评价黏土含量。

• 技术要点：

  • 试样制备： 取烘干后的小于0.075mm颗粒约200g，或取代表性原样进行悬浮液制备。

  • 标准溶液配制： 精确配制浓度为10g/L的亚甲蓝溶液。

  • 滴定与判断： 将试样与500mL水混合，高速搅拌5min。移取部分悬浮液于烧杯中，以每次5mL的量加入亚甲蓝溶液，每次加入后搅拌1min，用玻璃棒蘸取一滴液滴于中速定量滤纸上。当液滴外围出现持续不褪的淡蓝色晕环时，即为终点。

  • 计算： MB值 = (加入的亚甲蓝总量V × 10) / 试样质量M。结果以g/kg表示。MB值<1.4通常判定以石粉为主，≥1.4则判定含较多有害黏土。

2. 各行业检测范围的具体要求

不同工程领域对石粉含量的限值及MB值要求存在差异：

2.1 建筑工程（依据GB/T 14684《建设用砂》）

• 机制砂石粉含量限值：

  • Ⅰ类砂： MB值<1.4时，石粉含量≤10.0%；MB值≥1.4时，石粉含量≤5.0%。

  • Ⅱ类砂： MB值<1.4时，石粉含量≤10.0%；MB值≥1.4时，石粉含量≤7.0%。

  • Ⅲ类砂： MB值<1.4时，石粉含量≤15.0%；MB值≥1.4时，石粉含量≤10.0%。

• 应用： 用于混凝土结构，需结合MB值综合判定其适用性。高MB值石粉需严格限制用量。

2.2 公路工程（依据JTG/T F50《公路桥涵施工技术规范》、JTG E42《公路工程集料试验规程》）

• 混凝土用机制砂： 石粉含量根据混凝土强度等级和所处环境条件限定，一般范围在3%-10%之间。MB值必须<1.4，否则应采取措施或限制使用。

• 沥青混合料用机制砂： 石粉含量要求更严，通常≤5%（具体依级配要求）。高石粉含量会吸附沥青，增加沥青用量，影响混合料性能。

• 无机结合料稳定材料（基层/底基层）： 对石粉含量的容忍度相对较高，但需控制塑性指数，通常要求<0.075mm颗粒含量与塑性指数满足级配要求。

2.3 铁路工程（依据TB 10424《铁路混凝土工程施工质量验收标准》）

• 对C30及以上强度等级的混凝土，机制砂石粉含量一般要求≤10%，且MB值必须<1.4。对预应力混凝土等重要结构，要求更为严格。

3. 检测仪器的原理和应用

3.1 标准试验筛（0.075mm）

• 原理与应用： 作为水洗法的基准工具，用于颗粒的物理筛分与分离。要求筛框尺寸、筛网孔径符合ISO/GB标准，使用前需校准。

3.2 烘箱

• 原理与应用： 采用电热鼓风原理，提供恒定105±5℃环境，用于去除试样及沉淀物中的自由水。要求控温精度高，内部空气循环均匀。

3.3 电子天平

• 原理与应用： 基于电磁力平衡或应变片传感器原理，用于精确称量。要求感量不低于0.01g（称量1000g时），并定期进行计量检定。

3.4 电动搅拌器（用于亚甲蓝试验）

• 原理与应用： 通过电机驱动搅拌桨高速旋转（通常可调至400±40 r/min或600±60 r/min），使试样在水中充分分散，形成均匀悬浮液，确保亚甲蓝染料与黏土矿物充分接触。

3.5 移液管或滴定管（用于亚甲蓝试验）

• 原理与应用： 用于精确量取和添加亚甲蓝标准溶液。要求为A级精度，确保滴定体积的准确性。

3.6 自动石粉含量测定仪（进阶设备）

• 原理： 集成搅拌、抽滤、烘干（或快速干燥）及称重单元，通过微处理器控制试验流程。部分型号采用红外加热或真空抽滤加速过程。

• 应用： 大幅提高水洗法效率，减少人为误差，适用于批量检测。但使用时仍需按标准方法进行校准和验证。

3.7 自动亚甲蓝测定仪

• 原理： 采用光电比色法或色度传感器，自动监测滤纸斑点或悬浮液颜色的变化，精确判定滴定终点。

• 应用： 消除人工判读终点的主观误差，提高MB值测定的重复性和准确性，尤其适用于深色矿物粉体的检测。