砂中含泥量（虹吸管法）检测

砂中含泥量（虹吸管法）检测技术规程

1 检测项目

砂中含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒（俗称泥或石粉）在天然砂中所占的质量百分比。这些微细颗粒的存在会增加混凝土的需水量，影响集料与水泥石的粘结，从而降低混凝土的强度、耐久性，并增加干缩性。因此，准确测定砂中含泥量是控制混凝土质量的关键环节之一。

检测砂中含泥量的方法主要依据颗粒粒径的差异进行分离和测定，常用的方法包括虹吸管法、筛选法和砂当量试验法。其中，虹吸管法因其操作简便、设备要求低，是施工现场和实验室常用的标准方法之一。本技术文章重点阐述虹吸管法。

1.1 虹吸管法原理

虹吸管法的核心原理是利用流体力学中的虹吸原理及斯托克斯定律的沉降分离概念。具体而言，是将一定质量的砂样放入水中浸泡并充分搅拌，使附着在砂粒表面的泥土颗粒悬浮于水中。随后，利用虹吸管在一定高度处将含有悬浮泥土颗粒的浑浊水吸出。由于砂粒（特别是粒径大于0.075mm的颗粒）沉降速度较快，会在短时间内沉于容器底部，而粒径小于0.075mm的泥土颗粒沉降速度极慢，能够较长时间保持悬浮状态。通过反复的加水、搅拌、静置和虹吸操作，直至上部的悬浊液变得清澈透明，即可认为已将砂样中的泥土颗粒基本清除。最后，将清洗干净的砂样烘干至恒重，根据清洗前后的质量差，计算出砂中含泥量的质量百分率。

1.2 其他检测方法原理简述

• 筛选法： 将砂样在水中淘洗，使泥质成分与砂粒分离，然后将剩余的砂样烘干、称重，并用0.075mm的方孔筛进行筛分。通过称量筛分后砂样质量和筛下物的质量损失来计算含泥量。该方法与虹吸管法目的一致，但更侧重于筛分过程。

• 砂当量试验法： 该方法主要用于测定细集料中粘性土或杂质含量的相对指标。将砂样和絮凝剂溶液倒入一个特制的量筒中，经振荡、静置后，分别读出絮凝的砂粒高度和悬浮的粘土层高度，两者的比值即为砂当量。砂当量值越高，表明集料越洁净。

2 检测范围

砂中含泥量检测是土木工程材料质量控制的常规项目，其检测范围覆盖了从原材料进场检验到工程质量验收的全过程。具体应用领域包括：

• 预拌混凝土与砂浆生产： 混凝土和砂浆生产企业在采购砂石骨料时，必须对每批进场的天然砂进行含泥量检测，以确保其符合生产高强、高性能混凝土或普通混凝土的要求。

• 建筑工程施工： 施工单位在混凝土浇筑前，需对现场存放的砂料进行复检，防止因材料堆放、运输过程中混入泥土而导致质量下降。

• 水利水电工程： 大坝、水闸、渠道等水工建筑物对混凝土的抗渗性、耐久性要求极高，对砂料的含泥量控制更为严格，是必检项目之一。

• 公路与桥梁工程： 公路路面、桥梁墩台等结构用混凝土及路基填料，均需对所用砂料的含泥量进行检测，以保证结构的承载能力和使用寿命。

• 预制构件厂： 生产管桩、梁板、轨枕等混凝土预制构件的工厂，为确保产品质量稳定，对原材料的含泥量检测是日常质量控制程序的一部分。

• 产品质量仲裁与科研： 在发生工程质量纠纷或进行新型建筑材料研究时，含泥量检测也是判定材料合格与否的重要依据。

3 检测标准

砂中含泥量的检测需严格遵循相应的国家、行业或国际标准，以保证检测结果的准确性和可比性。常用的标准规范如下：

• 中国国家标准 (GB):

  • GB/T 14684-2022《建设用砂》： 这是中国建设用砂的基础标准，明确规定了砂的定义、分类、技术要求、试验方法等。其中，含泥量的测定方法（包括虹吸管法和筛选法）在该标准中有详细的技术规程。

  • GB/T 50123-2019《土工试验方法标准》： 在涉及土工填料或路基材料中的砂粒含量分析时，可能参考此标准中的颗粒分析试验（密度计法或筛析法）相关原理。

• 中国行业标准 (JGJ):

  • JGJ 52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》： 这是建筑工程领域应用最广泛的标准之一，详细规定了普通混凝土用砂的含泥量、泥块含量等指标的测定方法，虹吸管法是其推荐的主要方法之一。

• 美国材料与试验协会标准 (ASTM):

  • ASTM C117-17《Standard Test Method for Materials Finer than 75-μm (No. 200) Sieve in Mineral Aggregates by Washing》： 该标准规定了通过水洗法测定矿质集料中通过75μm筛的细颗粒材料含量的方法，其原理与筛选法一致，是国际上广泛采用的标准。

  • ASTM D2419-14《Standard Test Method for Sand Equivalent Value of Soils and Fine Aggregate》： 规定了砂当量的试验方法。

• 其他国际标准:

  • BS EN 933-8:2012《Tests for geometrical properties of aggregates - Part 8: Assessment of fines - Sand equivalent test》： 欧洲标准，主要采用砂当量法来评价细集料中的细粉含量。

  • BS EN 933-9:2009《Tests for geometrical properties of aggregates - Part 9: Assessment of fines - Methylene blue test》： 欧洲标准，通过亚甲蓝值测定来评估细集料中有害粘土的存在。

在实际检测工作中，检测人员应根据工程所在地、项目具体要求以及委托方的需求，选择适用的标准进行检测和结果判定。

4 检测仪器

采用虹吸管法检测砂中含泥量，所需的主要仪器设备相对简单，但对其精度和规格有明确要求。主要设备及其功能如下：

• 烘箱： 能使温度控制在105℃±5℃的电热鼓风干燥箱。用于将清洗前后的砂样烘干至恒重，去除样品中的游离水分。

• 天平： 称量1000g，感量0.1g。用于准确称量砂样的质量，确保计算结果精确。

• 虹吸装置：

  • 玻璃管或橡胶管： 直径约10mm-15mm，长度适中，用于形成虹吸路径。

  • 虹吸容器： 通常使用容积约为5L-10L的玻璃缸、瓷缸或金属桶。作为盛放砂样和水的容器。

  • 功能： 利用大气压差，将容器上部的浑浊水吸出，而避免吸起底部已沉降的砂粒。

• 玻璃棒或搅拌器： 用于在水中搅拌砂样，使包裹在砂粒表面的泥土充分分离并悬浮于水中。

• 标准筛： 孔径为0.075mm及1.18mm（用于筛除泥块）的方孔筛。用于在试验前对砂样进行预处理，去除泥块和分离部分细粉，以及在必要时校核清洗效果。

• 洗砂用的容器： 如搪瓷盘、塑料盆等，用于盛放和转移砂样。

• 秒表或计时器： 用于精确控制静置沉淀的时间。根据标准要求，静置时间通常为10分钟到20分钟不等，精确计时是保证试验可重复性的关键。

• 温度计： 测量洗砂用水的温度。水温会影响颗粒的沉降速度，部分标准对试验用水温度有规定。

• 辅助工具： 包括取样铲、搪瓷盘、毛刷等，用于样品的采集、盛放和清洁。

所有仪器设备在使用前应进行检查和校准，确保其处于正常的工作状态，特别是天平和烘箱的温控系统，应定期由有资质的计量单位进行检定。