关于人工砂饱和面干吸水率试验方法的探讨

1《水工混凝土试验规程》中人工砂饱和面干吸水率试验方法

1.1湿痕法

SL352—2006《水工混凝土试验规程》中2.4.4规定湿痕法的试验步骤为：

①将砂料通过5mm筛，用四分法取样1500g；

②将砂样装入搪瓷盘中，注入清水，使水面高出砂样20mm左右，用玻璃棒轻轻搅拌，排出气泡，静止24h后将水倒出，摊开砂样，用手提吹风机缓缓吹入暖风，并不断翻拌砂样，使砂样表面的水分均匀蒸发；

③将100g左右的砂样倒在橡胶板上，用扁铲轻拍10下，厚度约10mm左右，经过1s后，移除砂样，观测湿痕散失时间。当湿痕消失时间大于2s或橡胶板上有明显的水痕时，说明砂样表面水分过多，应继续吹干，再按上述方法进行试验，直至移除砂样后湿痕在1～2s内消失，说明砂样正处于饱和面干状态。

1.2试模法

SL352—2006《水工混凝土试验规程》中2.5.2中规定用于测试饱和面干的试模尺寸为：上口直径38mm，下口直径89mm，高113mm。规程中2.5.3条规定试验步骤为：

①砂样的制备、泡水饱和，初步吹干等步骤同2.2节中的2.2.3；

②对石粉含量10%～15%的砂样，分两层装入试模，每层用捣棒插捣4次；对石粉含量大于15%的砂样，采用一层装模插捣5次，其他操作同规程2.2节；

③砂样饱和面干判断及处理方法同规程2.2节中的2.2.3。

2人工砂饱和面干吸水率试验结果

2.1原材料

人工砂是由石灰石岩破碎、加工而成的。石粉含量按照试验要求设计为：0、11%、15%、18%、22%。

2.2试模法用的试模

按照规程要求的尺寸加工的试模，见图1。

2.3试验结果及分析

按照SL352—2006《水工混凝土试验规程》中的要求，分别用湿痕法和试模法测试的人工砂饱和面干吸水率，其结果见表1和图2～4分别是15%和18%人工砂砂样饱和面干状态坍塌的情况。从试验结果可以看出：当人工砂的石粉含量为0时，两种方法测定的结果基本一致，但当人工砂含有一定量的石粉时，两种方法测定结果有明显的差别，试模法测出的饱和面干吸水率高于湿痕法，石粉含量越高，两者的差别越大。

那么按照规程的操作为何会出现明显差异的试验结果呢？我们在试验过程中非常仔细地关注每一步骤，认为石粉的存在是导致两种方法差异的主要原因。当砂样泡水后，并用手提吹风机吹至饱和面干状态的过程，砂粒（这里指的是大于0.16mm的砂粒）通过吹风机吹后容易散开，而且容易通过肉眼来判断是否接近饱和面干的状态，而石粉在这个过程变成小球团，小球团表面与里面的含水状态不同，表面看似较干，但里面却含有较高的水分。同时用吹风机吹的过程，砂粒与石粉的表面水分蒸发速率不同，砂粒明显快于石粉。当我们用试模法试验时并按照《水工混凝土试验规程》中图2.2.3（b）的坍落情况来判断饱和面干的状态，结果如图3、4所示，而此时的砂样用湿痕法判定时，橡胶皮上的水痕较深，湿痕消失的时间远不止2s。同样，用湿痕法来判定饱和面干状态的砂样，再用试模法来检验，其坍落的形状基本上如《水工混凝土试验规程》中图2.2.3（c）的状况，此时的砂样显得比较干。那么，为何砂样看起来是比较干，但却能满足水痕在1～2s之内消失的要求，这其中可能有两种原因：一是用扁铲轻拍后，石粉小球团散开，里面较湿的石粉暴露出来；二是用吹风机吹的过程，小球团表面与里面存在一定温度梯度，外高内低，而经过一段时间后，温度趋于一致，小球团里面的水分往外迁移。

3人工砂饱和面干试验的体会

（1）湿痕法中要求水痕在1～2s内消失，时间短，操作者可能受视角偏差导致判断误差，此时的水痕比较浅，如果是含有一定石粉含量的人工砂，这种状态的砂样是比较干，产生水痕的水分主要是来自石粉。

（2）湿痕法需要在严格的试验环境条件下进行，即温度为（20±2）℃，相对湿度为40%～70%，空气的湿度大小会影响水分蒸发的速率。因此在南方地区尤其广东地区，春天的空气湿度很大，这时进行湿痕法试验，注意环境条件尤为重要。

（3）尽管规程中规定了黑色橡胶板的要求，但由于市场上黑色橡胶板质量参差不齐，有必要探究黑色橡胶板表面质量对水分蒸发速率的影响。

4结语

（1）通过试验发现，分别用湿痕法和试模法测试的人工砂饱和面干吸水率由于石粉的存在而有明显的差异，石粉含量越高，差异越明显。

（2）由于人工砂有石粉的存在，使得对饱和面干状态的判断难于天然砂，因此，有必要对现有试验方法进一步探讨，保证数据的科学性。