一种测定砂中泥粉所含粘土矿物组成成分及各成分含量的方法与流程

本发明属于建筑领域，具体涉及一种测定砂中泥粉所含粘土矿物组成成分及各成分含量的方法。

背景技术：

细集料(天然砂、机制砂等)作为混凝土的重要组成部分，约占混凝土总体积的30％左右，其质量与各项性能的优劣直接影响到混凝土的早期工作性能、后期力学性能及耐久性。在经济不断发展、自然资源受限以及生态环境要求的大背景下，混凝土用天然砂的比例呈逐年递减的趋势，在此背景下，机制砂应运而生。衡量机制砂质量优良与否的一个重要技术指标便是泥的含量，根据材料来源和生产条件的特点，目前投入生产使用中的机制砂不可避免地含有泥。

《建筑用砂》中规定，机制砂中粒径小于75μm的颗粒含量为石粉含量，但在机制砂开采和加工过程中容易夹杂泥，因此这些颗粒不只是石粉，还包含泥粉。石粉与泥粉的性质和作用大不相同，一方面粒径较小的石粉和泥粉在混凝土中都可以起到填充作用；另一方面石粉结构密实，对水仅存在表面物理吸附作用，而泥粉结构松散，吸水膨胀后会影响混凝土强度和耐久性。在河砂禁采、砂价暴涨的影响下，机制砂的需求量急剧上升，其含有的泥量不再容易控制，严重影响混凝土各方面的性能。

在自然界中广泛存在的泥是一种结构复杂的物质，混凝土的性能不仅与泥的量和粒径有关，更与泥的物理性质、矿物种类和组成有关。因此仅从泥的定义和粒径界定上来控制机制砂中泥的含量是不够严谨的。且目前采用标准gb/t14684-2011中的亚甲蓝蘸染试验对石粉和泥含量的测定方法仍存在两个问题：一是该方法只能简单的定性判断机制砂是以石粉还是泥为主，而不能定量测定和计算出石粉和泥的含量；二是泥的组成成分和结构较为复杂，不同种类的粘土矿物对混凝土的影响差异较大，该方法无法测定出泥中所含的粘土矿物成分，进而无法为实际生产提供有利指导。当下对砂中泥粉所含粘土矿物组成成分与含量的测定方法研究较少，因此在现有技术下，对砂中含泥量的测定与控制较难准确把控，并且在严格限制泥含量的同时也容易造成对混凝土性能有益的石粉含量的减少，从而限制了砂的应用广度，增加不必要的成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测定砂中泥粉所含粘土矿物组成成分及各成分含量的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种测定砂中泥粉所含粘土矿物组成成分及各成分含量的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将泥中的三种主要单组分粘土矿物：蒙脱土、高岭土、伊利土按质量比a1:b1:c1、a2:b2:c2、a3:b3:c3……am:bm:cm……an:bn:cn混合，制得n种泥粉，依次记为泥粉1、泥粉2、泥粉3……泥粉m……泥粉n，所述a1、a2、a3……am……an、b1、b2、b3……bm……bn、c1、c2、c3……cm……cn均大于零，m和n为大于0的正整数；

(2)分别取i份步骤(1)中制得的泥粉1，各份泥粉1的质量依次为0g、tg、2tg、3tg、4tg……jtg……50g，向各份泥粉1中加入石粉，加入所述石粉的质量依次为50g、50-tg、50-2tg、50-3tg、50-4tg……50-jtg……0g，获得i份质量均为50g的混合粉；取i份150g标准砂，依次加入获得的混合粉，获得i份质量均为200g的试验砂，分别测定各份试验砂的亚甲蓝mb值，测试结果依次记为mb11、mb12、……、mb1i，并以泥粉占混合粉的质量百分比x1i为横坐标，亚甲蓝mb值y1i为纵坐标，绘制线性回归曲线，获得线性回归方程y1i＝h1x1i+k1，所述t大于零，i和j为大于0的正整数，jt＜50；泥粉2、泥粉3……泥粉m……泥粉n参照处理泥粉1的方式进行，分别测得亚甲蓝mb值为mb21、mb22、……、mb2i，mb31、mb32、……、mb3i，……，mbm1、mbm2、……、mbmi，……，mbn1、mbn2、……、mbni,,对应的线性回归方程为：y2i＝h2x2i+k2，y3i＝h3x3i+k3，……，ymi＝hmxmi+km，……，yni＝hnxni+kn；

(3)分别对步骤(1)中获得的n种泥粉进行化学分析测试，获得n种泥粉的主要氧化物含量表e1，然后将待测砂样含有石粉和泥粉的粉体洗出，并进行化学分析测试，获得所述粉体的主要氧化物含量表e2，将表e2与表e1中n种泥粉的主要氧化物含量进行对比分析，从n种泥粉中找到与所述粉体主要氧化物含量特点相近的泥粉m，然后测定所述粉体的亚甲蓝mb值z，将z带入泥粉m的线性回归方程ymi＝hmxmi+km中，获得所述粉体中泥粉的质量百分比xmi＝(z-km)/hm，进一步计算出所述粉体中泥粉的质量为m泥＝50·xmi＝50·(z-km)/hm，石粉含量m石＝50·(1-xmi)＝50·(hm-z+km)/hm，最后再根据泥粉m中蒙脱土、高岭土、伊利土的质量比依次计算出所述粉体中泥粉中蒙脱土、高岭土、伊利土的质量；

表e1

表e2

表1、表2中，α1+β1+γ1+δ1+ε1+ζ1+ν1＜100；α2+β2+γ2+δ2+ε2+ζ2+ν2＜100；

α3+β3+γ3+δ3+ε3+ζ3+ν3＜100；αm+βm+γm+δm+εm+ζm+νm＜100；

αn+βn+γn+δn+εn+ζn+νn＜100；α样+β样+γ样+δ样+ε样+ζ样+ν样＜100。

优选的，步骤(2)中测定各份试验砂的亚甲蓝mb值、步骤(3)中测定所述粉体的亚甲蓝mb值z的方法均为：jgj/t318-2014中石灰石粉亚甲蓝值测试方法。

优选的，步骤(3)中，所述待测砂样含有石粉和泥粉的粉体洗出的方法为gb/t14684-2011中含泥量测定方法中记载的洗出方法。

优选的，所述方法包括如下步骤：

(1)将泥中的三种主要单组分粘土矿物：蒙脱土、高岭土、伊利土按质量比1:1:1、4:1:1、1:4:1、1:1:4混合，制得4种泥粉，依次记为泥粉1、泥粉2、泥粉3、泥粉4；

(2)分别取12份步骤(1)中制得的泥粉1，各份泥粉1的质量依次为0g、4.5g、9.0g、13.5g、18.0g、22.5g、27.0g、31.5g、36.0g、40.5g、45.0g、50.0g，向各份泥粉1中加入石粉，加入所述石粉的质量依次为50g、45.5g、41.0g、36.5g、32g、27.5g、23.0g、18.5g、14.0g、9.5g、5.0g、0g，获得12份质量均为50g的混合粉；取12份150g标准砂，依次加入获得的混合粉，获得12份质量均为200g的试验砂，分别测定各份试验砂的亚甲蓝mb值，测试结果依次记为0.60、0.90、1.25、1.40、1.60、1.75、1.85、2.05、2.20、2.35、2.65、2.95，并以泥粉占混合粉的质量百分比x112为横坐标，亚甲蓝mb值y112为纵坐标，绘制线性回归曲线，获得线性回归方程y＝2.1187x+0.7453，r2＝0.9845；泥粉2、泥粉3、泥粉4参照处理泥粉1的方式进行，分别测得亚甲蓝mb值为0.60、1.00、1.35、1.70、2.00、2.35、2.65、3.00、3.20、3.50、3.85、4.20，0.60、0.75、0.95、1.10、1.25、1.40、1.50、1.65、1.75、1.85、2.00、2.10，0.60、0.70、0.85、0.95、1.10、1.20、1.35、1.45、1.55、1.65、1.75、1.95,对应的线性回归方程为：y＝3.5239x+0.7027，r2＝0.9978；y＝1.4927x+0.6682，r2＝0.9920；y＝1.3194x+0.6041，r2＝0.9973；

(3)分别对步骤(1)中获得的4种泥粉进行化学分析测试，获得4种泥粉的主要氧化物含量表e1，然后将待测砂样含有石粉和泥粉的粉体洗出，并进行化学分析测试，获得所述粉体的主要氧化物含量表e2，将表e2与表e1中4种泥粉的主要氧化物含量进行对比分析，从4种泥粉中找到与所述粉体主要氧化物含量特点相近的泥粉3，然后测定所述粉体的亚甲蓝mb值z＝1.25，将z带入泥粉3的线性回归方程y＝1.4927x+0.6682中，获得所述粉体中泥粉的质量百分比x＝(1.25-0.6682)/1.4927＝0.3898，进一步计算出所述粉体中泥粉的质量为m泥＝50·0.3898＝50·(1.25-0.6682)/1.4927＝19.49g，石粉含量m石＝50·(1-0.3898)＝50·[1.4927-(1.25-0.6682)]/1.4927＝30.51g，最后再根据泥粉3中蒙脱土、高岭土、伊利土的质量比依次计算出所述粉体中泥粉中蒙脱土、高岭土、伊利土的质量依次为3.25g、12.99g、3.25g；

表e1

表e2

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种测定砂中泥粉所含粘土矿物组成成分及各成分含量的方法，该方法中通过测定含有不同量石粉、泥粉的试验砂的mb值，使石粉、泥粉与mb值之间的动态影响关系以同一个线性回归方程建立起来，通过绘制线性回归曲线并结合化学分析测试技术，能够定性判定待测砂样中的泥粉所含粘土矿物组成，在此基础上，再结合回归方程进行定量计算，相比现有技术，该方法能够更准确、严谨的得到泥所含粘土矿物组成成分及各成分含量，为实际生产中砂的选取和利用提供指导依据。且其中通过将泥所含主要单组分粘土矿物蒙脱土、高岭土、伊利土按不同比例混合，可以模拟出不同地区中泥实际所含粘土矿物组成情况，与实际生产运用相结合，对于砂中泥粉所含粘土矿物组成成分和含量的测定、控制具有指导意义，同时也弥补了目前对于泥粉所含粘土矿物组成成分及各成分含量研究的空缺。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为实施例1中以泥粉占50g混合粉的质量百分比为横坐标，亚甲蓝mb值为纵坐标绘制的涉及4种泥粉的性回归曲线图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

一种测定砂中泥粉所含粘土矿物组成成分及各成分含量的方法

(1)将泥中的三种主要单组分粘土矿物：蒙脱土、高岭土、伊利土按质量比1:1:1、4:1:1、1:4:1、1:1:4混合，制得4种泥粉，依次记为泥粉1、泥粉2、泥粉3、泥粉4，模拟“华东、西南”等多个不同地区中泥实际所含粘土矿物组成成分的情况；

(2)分别取12份步骤(1)中制得的泥粉1，各份泥粉1的质量依次为0g、4.5g、9.0g、13.5g、18.0g、22.5g、27.0g、31.5g、36.0g、40.5g、45.0g、50.0g，向各份泥粉1中加入石粉，加入石粉的质量依次为50g、45.5g、41.0g、36.5g、32g、27.5g、23.0g、18.5g、14.0g、9.5g、5.0g、0g，获得12份质量均为50g的混合粉；取12份150g标准砂，依次加入获得的混合粉，获得12份质量均为200g的试验砂，根据jgj/t318-2014中石灰石粉亚甲蓝值测试方法分别测定各份试验砂的亚甲蓝mb值，测试结果依次记为0.60、0.90、1.25、1.40、1.60、1.75、1.85、2.05、2.20、2.35、2.65、2.95，并以泥粉占混合粉的质量百分比x112为横坐标，亚甲蓝mb值y112为纵坐标，绘制线性回归曲线，如图1所示，获得线性回归方程y＝2.1187x+0.7453，r2＝0.9845；泥粉2、泥粉3、泥粉4参照处理泥粉1的方式进行，分别测得亚甲蓝mb值为0.60、1.00、1.35、1.70、2.00、2.35、2.65、3.00、3.20、3.50、3.85、4.20，0.60、0.75、0.95、1.10、1.25、1.40、1.50、1.65、1.75、1.85、2.00、2.10，0.60、0.70、0.85、0.95、1.10、1.20、1.35、1.45、1.55、1.65、1.75、1.95,三者的线性回归曲线如图1所示，对应的线性回归方程为：y＝3.5239x+0.7027，r2＝0.9978；y＝1.4927x+0.6682，r2＝0.9920；y＝1.3194x+0.6041，r2＝0.9973；

(3)分别对步骤(1)中获得的4种泥粉进行化学分析测试，获得4种泥粉的主要氧化物含量表e1，然后依据gb/t14684-2011中含泥量测定方法中记载的洗出方法将待测砂样含有石粉和泥粉的粉体洗出，并进行化学分析测试，获得该粉体的主要氧化物含量表e2，将表e2与表e1中4种泥粉的主要氧化物含量进行对比分析，从4种泥粉中找到与该粉体主要氧化物含量特点相近的泥粉3，该特点为：粉体含有的mgo、k2o和na2o较少，cao较多，然后根据jgj/t318-2014中石灰石粉亚甲蓝值测试方法测定该粉体的亚甲蓝mb值z＝1.25，将z带入泥粉3的线性回归方程y＝1.4927x+0.6682中，获得该粉体中泥粉的质量百分比x＝(1.25-0.6682)/1.4927＝0.3898，进一步计算出该粉体中泥粉的质量为m泥＝50·0.3898＝50·(1.25-0.6682)/1.4927＝19.49g，石粉含量m石＝50·(1-0.3898)＝50·[1.4927-(1.25-0.6682)]/1.4927＝30.51g，最后再根据泥粉3中蒙脱土、高岭土、伊利土的质量比1:4:1依次计算出该粉体中泥粉中蒙脱土、高岭土、伊利土的质量依次为3.25g、12.99g、3.25g。

表e1

表e2

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。