熱流的放大鏡：DSC差式掃描量熱儀如何讀懂材料“升溫時(shí)的心跳”

在土木工程、公路、鐵路和混凝土生產(chǎn)中。但同一車砂，如果今天下雨、明天暴曬，其“重量”和“可用性”可能截然不同——這就是含水率在作怪。砂子含水率測定儀，就是用來在施工現(xiàn)場或試驗(yàn)室里快速、準(zhǔn)確地測出砂中水分的專用儀器，它直接關(guān)系到混凝土配合比設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制和工程造價(jià)核算。

下面我們從原理、方法、設(shè)備類型和應(yīng)用要點(diǎn)，詳細(xì)講講砂子含水率測定儀。

一、為什么要測砂的含水率？

1）對混凝土配合比的影響

砂的含水率會直接影響拌合用水量。如果砂中已經(jīng)帶有不少水，仍按“干砂配方”加水，就會導(dǎo)致實(shí)際水膠比偏高，降低強(qiáng)度、增加收縮開裂風(fēng)險(xiǎn)。

配合比設(shè)計(jì)通常按“干砂質(zhì)量”計(jì)算骨料用量，因此必須知道砂的當(dāng)前含水率，進(jìn)行折算。

2）對施工質(zhì)量的影響

含水率過高：砂漿、混凝土流動性過大，離析、泌水風(fēng)險(xiǎn)上升；

含水率過低：工作性差，難以施工密實(shí)，容易形成空鼓或蜂窩。

3）對重量和結(jié)算的影響

工程結(jié)算通常以“干料重量”為依據(jù)，供貨方和施工方如果不統(tǒng)一含水率測定標(biāo)準(zhǔn)，很容易在重量和費(fèi)用上產(chǎn)生爭議。

因此，無論從質(zhì)量、安全還是經(jīng)濟(jì)角度，準(zhǔn)確測定砂子含水率都非常重要。

二、經(jīng)典方法：烘干法是“金標(biāo)準(zhǔn)”

目前各類砂子含水率測定儀，大多以“烘干法”作為基準(zhǔn)，只是自動化和加熱方式有所不同。

1）標(biāo)準(zhǔn)操作流程

取代表性砂樣：通常500 g左右，取樣要有代表性，不能只取表面或某一局部；

稱取濕砂質(zhì)量（m?）：用精度0.01 g的電子天平稱量；

在105–110℃的烘箱中烘干至恒重：一般要求2–3小時(shí)或更長時(shí)間，具體視砂樣質(zhì)量和烘箱性能而定；

冷卻后稱取干砂質(zhì)量（m?）；

計(jì)算含水率：

含水率（%）=(m?-m?)/m?×100%

有些標(biāo)準(zhǔn)也按濕基計(jì)算，即（m?-m?）/m?×100%，使用時(shí)要注意所采用的定義。

2）特點(diǎn)與局限

優(yōu)點(diǎn)：原理簡單、準(zhǔn)確可靠，幾乎所有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如JGJ 52、GB/T 14684等）都以烘箱烘干法為基準(zhǔn)；

缺點(diǎn)：時(shí)間長、能耗高，對現(xiàn)場快速質(zhì)量控制不太友好。

三、砂子含水率測定儀的類型：從“傳統(tǒng)烘箱”到“快速烘干設(shè)備”

1）傳統(tǒng)烘箱型含水率測定裝置

標(biāo)準(zhǔn)電熱鼓風(fēng)干燥箱+電子天平+稱量盒；

多用于試驗(yàn)室，而非施工現(xiàn)場；

適合作為校準(zhǔn)和對比基準(zhǔn)。

2）專用砂子含水率快速測定儀

結(jié)構(gòu)類似于小型“加熱烘干箱+天平一體化”設(shè)備：儀器內(nèi)帶有加熱裝置和內(nèi)置天平，能夠自動完成烘干、稱量和計(jì)算；

優(yōu)點(diǎn)：操作簡便，一鍵完成測量，數(shù)據(jù)直觀，適合施工現(xiàn)場快速檢測。

3）微波爐烘干法及配套設(shè)備

利用微波對水分子的高效加熱作用，可以在幾分鐘內(nèi)完成烘干，大大縮短檢測時(shí)間；

研究表明，在合適的烘干時(shí)間和樣品量條件下，微波法測定結(jié)果與傳統(tǒng)烘箱法高度一致，適合作為快速測定手段。

但需要注意：樣品量和烘干時(shí)間需要針對具體設(shè)備和方法進(jìn)行優(yōu)化，否則容易“烘干不足”或“過熱”導(dǎo)致結(jié)果偏差。

4）電阻/電容法等間接法（現(xiàn)場快檢）

通過測量砂體的電阻或電容變化來間接推斷含水率；

優(yōu)點(diǎn)：無損、非常快速；

缺點(diǎn)：對砂的級配、礦物成分、密實(shí)度較為敏感，需要針對具體砂種建立標(biāo)定曲線，一般只做現(xiàn)場粗判，不宜作為最終驗(yàn)收依據(jù)。

四、操作要點(diǎn)：如何讓測得的數(shù)據(jù)更可靠

1）取樣要有代表性

不要只取表面略干或略濕的一層；

大批量砂要在不同部位多點(diǎn)取樣、混合均勻后再取試驗(yàn)樣。

2）烘干溫度與時(shí)間控制

一般砂（普通河砂、機(jī)制砂）烘干溫度控制在105–110℃；

對于含有易分解有機(jī)質(zhì)的特殊砂種，可能需要降低烘干溫度，避免有機(jī)質(zhì)分解造成“虛高”含水率。

3）冷卻與稱量細(xì)節(jié)

烘干后必須將砂樣連同稱量盒一起在干燥器中冷卻至室溫，再稱量，防止在冷卻過程中再次吸濕；

稱量要快速，避免長時(shí)間暴露在空氣中吸濕。

4）平行試驗(yàn)與誤差控制

通常要求進(jìn)行兩次平行測定，取平均值；

當(dāng)含水率較低時(shí)（例如小于10%），平行差值通常要求不超過0.5%；更高含水率時(shí)，允許差值會適當(dāng)放寬。

五、在不同場景中的應(yīng)用

1）混凝土攪拌站

每天對進(jìn)場砂進(jìn)行含水率檢測，及時(shí)調(diào)整單方用水量和砂用量，保證混凝土水膠比穩(wěn)定；

特別是在雨季，砂的含水率波動大，更需要頻繁檢測。

2）道路與水利工程

路基填筑中，砂、砂礫石等填料的含水率影響壓實(shí)效果和承載力；

施工過程中要對填料含水率進(jìn)行監(jiān)控，確保在最佳含水率附近進(jìn)行壓實(shí)。

3）預(yù)制構(gòu)件與制品廠

砂漿、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)，對砂含水率同樣敏感，需要精確控制；

使用含水率測定儀配合工藝，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

4）工程驗(yàn)收與質(zhì)量糾紛

當(dāng)工程出現(xiàn)開裂、強(qiáng)度不足等問題時(shí)，往往需要追溯施工時(shí)的砂含水率、配合比執(zhí)行情況；

準(zhǔn)確的含水率記錄是質(zhì)量分析的重要依據(jù)。

六、如何選擇合適的砂子含水率測定儀

1）用途導(dǎo)向

試驗(yàn)室做基準(zhǔn)比對：建議采用標(biāo)準(zhǔn)烘箱法（精密烘箱+高精度天平）；

攪拌站和施工現(xiàn)場：建議采用快速含水率測定儀，以提高檢測頻次。

2）加熱方式與時(shí)間

鼓風(fēng)加熱型：可靠性高，但時(shí)間偏長；

微波型：速度快，但需要驗(yàn)證其結(jié)果與傳統(tǒng)法的一致性，并制定標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程。

3）精度與穩(wěn)定性

關(guān)注儀器的稱量精度（建議至少0.01 g）和溫控穩(wěn)定性；

最好能進(jìn)行簡易的溫度校準(zhǔn)和定期自檢。

4）操作便捷性

是否支持一鍵測量、自動計(jì)算和存儲；

是否具有數(shù)據(jù)導(dǎo)出或打印功能，便于質(zhì)量記錄和追溯。