[科普中国]-筛分析

筛分析

简介普通混凝土是由水泥、砂、石子和水按适当比例配合搅拌，浇筑成型，再经过硬化而成的干密度为2 000-2 800 kg/m3的混凝土，简称混凝土。在混凝土中，砂石的总含量约占混凝土体积的65%-75%，砂子填充石子的空隙，共同构成坚硬骨架，并可抑制由于水泥浆硬化干燥所产生的收缩。砂和石子称为混凝土的骨料。

为了保证混凝土的质量，对所用材料应进行合理选择，各组成材料必须满足一定的技术性质要求。所以砂子作为混凝土的主要组成材料之一也必须对其技术性质进行检测，使其能够满足混凝土用砂的要求，进而满足工程质量的要求。

粒径小于5 mm的骨料称为细骨料，统称为砂。按产源不同，有河砂、海砂、山砂等天然砂和机制砂。《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210—2001）和《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52—92）对混凝土用砂的质量要求均作了明确规定，分别从有害物质含量、颗粒级配和粗细程度以及坚固性方面进行砂子质量的检测。

砂的颗粒级配是指砂中大小颗粒搭配的情况，如果大小颗粒搭配适当，他们相互填充，使砂子的空隙率达到最小值，这样的颗粒级配称为级配良好。砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合中，较粗颗粒所占的分量，若粗颗粒较多，砂就显得粗些，反之，若粗颗粒较少，砂就显得细些。通常有粗砂、中砂、细砂和特细砂之分。数量相同的砂，粗砂和中砂的总表面积较小，而细砂的总表面积较大。混凝土用砂应同时考虑颗粒级配和粗细程度两个因素，宜采用级配良好的中砂和粗砂。这样的砂空隙率较小，总面积也较小，在拌制混凝土时，在水泥浆一定的情况下，填空需将少，余下浆料在砂子表面形成较厚的包裹层，有利于发挥水泥浆的胶结作用，提高混凝土的密实性和强度。因此，砂的颗粒级配和粗细程度是评定砂质量的重要指标。而砂的颗粒级配和粗细程度是以筛分析的方法测定的，所以砂的筛分析试验对于检测砂子的质量是否达标是很重要的1。

砂的取样必须有代表性（1）每验收批取样方法应按下列规定执行

①在料堆上取样时，取样部位应均匀分布。取样前先将取样部位表面铲除。然后有各部位抽取大致相等的砂5份，组成一组样品。

②从皮带运输机上取样时，应在皮带运输机机尾的出料处用接料器定时抽取砂4份组成一组样品。

③从火车、汽车、货船上取样时，从不同部位和深度抽取大致相等的砂8份组成一组样品。（注：如经观察，认为各节车皮间（汽车、货船间）所载的砂质量相差甚为悬殊时，应对质量有怀疑的每节列车（汽车、货船）分别取样和验收。）

（2）若检验不合格时应重新取样。对不合格项，进行加倍复验，若仍有一个试样不能满足标准要求，应按不合格品处理。

（3）对于取样的数量每份应不少于4 400 g；并且至少取两份样品。

（4）每组样品应妥善包装，避免砂子散失及防止污染。并附样品卡片，标明样品的编号、取样时间、代表数量、产地、样品量、要求检验项目及取样方式等2。

对样品的缩分（1）样品的缩分可选择下列2种方法之一。

①用分料器：将样品在潮湿状态下拌和均匀，然后使样品通过分料器。留下接料斗中的其中1份。用另1份再次通过分料器，重复上述过程，直至把样品缩分到试验所需量为止。

②人工四分法缩分：将所取每组样品置于平板上，在潮湿状态下拌和均匀，并堆成厚度为20 mm的“圆饼”。然后沿互相垂直的两条直径把“圆饼”分成大致相等的4份，取其对角的两份重新拌匀再堆成“圆饼”。重复上述过程直至缩分后的材料量略多于试验必须的量为止。

（2）对较少的砂样品（如作单项试验时），可采用较干的原砂样，但应经仔细拌匀后缩分3。

试验操作必须严格按规范进行首先准备好试验仪器，如：试验筛（孔径为9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、1.18 mm、0.600 mm、0.300 mm、0.150 mm的方孔筛）、天平（称量1 000 g，感量1 g）、摇筛机、烘箱（能使温度控制在105±5℃）、浅盘和硬、软毛刷等。然后按上述的方法把已取好的样品进行缩分，用于筛分析的试样，颗粒粒径不应大于10 mm。试验前应先将来样通过9.5 mm的方孔筛，并算出筛余百分率。然后称取每份不少于550g的试样两份，分别倒入两个浅盘中，在105±5℃的温度下烘干到恒重。冷却至室温备用。（注：恒重系指相邻两次称量间隔时间不大于3 h的情况下，前后两次称量之差小于该项试验所要求的称量精度。）筛分析试验应按下列步骤进行。

（1）准确称取烘干试样500g，置于按筛孔大小（大孔在上、小孔在下）顺序排列的套筛的最上一只筛（即4.75 mm筛孔筛）上；将套筛装入摇筛机内固紧，筛分时间为10 min左右；然后取出套筛，再按筛孔大小顺序，在清洁的浅盘上逐个进行手筛，直至每分钟的筛出量不超过试样总量的0.1%时为止，通过的颗粒并入下一个筛，并和下一个筛中试样一起过筛，按这样顺序进行，直至每个筛全部筛完为止。

①试样为特细砂时，在筛分时增加0.075 mm的方孔筛一只。

②如试样含泥量超过5%，则应先用水洗，然后烘干至恒重，再进行筛分。

③无摇筛机时，可改用手筛。

（2）仲裁时，在各号筛上的筛余量均不得超过此式mr=A√d/300的规定，式中：mr：在一个筛上的筛余量；d：筛孔尺寸（mm）；A：筛孔面积（mm2）。生产控制检验时不得超过式mr=A√d/200规定的量，否则应将该筛余试样分成两份，再次进行筛分，并以其筛余量之和作为筛余量。

（3）称取各筛筛余试样的重量（精确至1g），所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余量的总和与筛分前的试样总量相比，其相差不得超过1%1。

筛分析试验结果应按下列步骤计算计算步骤：

①算分计筛余百分率（各筛上的筛余量除以试样总量的百分率），精确至0.1%。

②计算累计筛余百分率（该筛上的分计筛余百分率与大于该筛的各筛上的分计筛余百分率之总和），精确至1%。

③根据各筛的累计筛余百分率评定该试样的颗粒级配分布情况。

④按下式计算砂的细度模数Mx（精确至0.01）。普通混凝土模数只能用来划分砂的粗细程度，并不能来反映砂的级配优劣。细度模数相同的砂，其级配不一定相同。天然砂的颗粒级配情况用级配区来判别；

⑤筛分试验应采用两个试样平行试验。细度模数以两次试验结果的算术平均值为测定值（精确至0.1）。如两次试验所得的细度模数之差大于0.20 时，应重新取试样进行试验2。

总结砂的筛分析试验是既常用又重要的试验参数,必须提供准确可靠的数据,用以评定混凝土用砂的质量，从而达到控制工程质量的最终目的,因此,试验人员必须认真负责,试验数据应该科学公正准确3。