集料粗集料及集料混合料的筛分试验检测技术内容

1 检测项目分类及技术要点

1.1 干筛法试验

干筛法适用于测定干燥状态下粗集料及集料混合料的颗粒级配组成，主要应用于不含或少含细粉料的集料检测。

技术要点：

• 试样必须充分烘干至恒重，烘干温度控制在105℃±5℃，烘干时间不少于4h

• 称量精度要求：试样质量大于5kg时，感量不大于5g；试样质量在1-5kg时，感量不大于1g；试样质量小于1kg时，感量不大于0.5g

• 筛分时间控制：手动筛分时，每分钟筛动次数约120次，直至每分钟通过量小于试样总量的0.1%为止

• 机械筛分时间一般为10-15min，需验证筛分终点

• 各级筛上残留物与底盘中通过量总和与原试样质量之差不得超过1%

1.2 水筛法试验

水筛法适用于测定含泥量较高或含有水溶性成分的粗集料及集料混合料的颗粒级配组成，能有效去除附着在集料表面的粉尘和粘土。

技术要点：

• 水筛时水流压力控制在0.2±0.05MPa

• 冲洗时间不少于10min，直至筛下流出清水为止

• 冲洗过程中不得用手搓洗集料，以免破坏颗粒

• 冲洗后需将筛上残留集料烘干至恒重再进行干筛

• 水筛损耗量超过1%时需重新取样试验

1.3 联合筛分法

联合筛分法结合了水筛和干筛的优点，适用于含泥量高且对级配要求严格的工程检测，先用水筛去除细粉，再用干筛精确分级。

技术要点：

• 齐全行水洗筛分，收集并处理冲洗液中的细颗粒

• 水洗筛上物烘干后进行干筛分级

• 冲洗液中悬浊液需经沉淀、烘干、筛分处理

• 两次筛分结果合并计算级配组成

• 需特别注意细颗粒部分(0.075mm以下)的损失控制

1.4 筛分结果计算与分析

技术要点：

• 分计筛余百分率：各级筛上残留物质量占试样总质量的百分比，精确至0.1%

• 累计筛余百分率：该号筛及以上各筛分计筛余百分率之和，精确至0.1%

• 通过百分率：100减去累计筛余百分率，精确至0.1%

• 细度模数计算：仅适用于细集料，按标准方法计算，精确至0.01

• 绘制级配曲线：以筛孔尺寸为横坐标(对数坐标)，通过百分率为纵坐标(普通坐标)

• 不均匀系数和曲率系数计算：用于评价级配良好程度

2 各行业检测范围的具体要求

2.1 公路与桥梁工程

依据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)及相关行业标准：

粗集料筛分范围要求：

• 用于沥青混合料：必须采用水洗法筛分，准确测定0.075mm通过率

• 用于水泥混凝土：可采用干筛法，但需测定含泥量

• 最大粒径：不宜超过31.5mm，超过时应采用湿筛法处理

取样数量要求：

• 最大粒径≤9.5mm：取样不少于1kg

• 最大粒径16.0mm：取样不少于2kg

• 最大粒径19.0mm：取样不少于3kg

• 最大粒径26.5mm：取样不少于4kg

• 最大粒径31.5mm：取样不少于5kg

• 最大粒径37.5mm：取样不少于6kg

• 最大粒径53.0mm：取样不少于8kg

• 最大粒径63.0mm：取样不少于10kg

允许误差范围：

• 各级筛余量：不得超过试样总量的0.5%

• 两次平行试验结果差值：细度模数不大于0.2；通过百分率不大于2%

2.2 铁路工程

依据《铁路工程集料试验规程》(TB 10102-2010)及相关标准：

道砟筛分特殊要求：

• 需采用特制道砟筛，筛孔尺寸为63mm、56mm、45mm、35.5mm、31.5mm、22.4mm、16mm、8mm

• 取样数量不少于60kg，四分法缩分至不少于30kg

• 颗粒形状系数测定：需配合卡尺测量

混凝土用粗集料要求：

• 最大粒径不宜超过钢筋最小净距的3/4

• 泵送混凝土用粗集料最大粒径与输送管径之比：泵送高度小于50m时，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5

• 含泥量要求：按质量计，C30以上混凝土≤1.0%，C30以下混凝土≤2.0%

2.3 水利水电工程

依据《水工混凝土试验规程》(SL 352-2006)及相关标准：

特大粒径集料处理：

• 最大粒径超过150mm时，需采用超大型筛分设备

• 采用湿筛法处理特大粒径集料时，筛分时间不少于20min

• 需进行超逊径颗粒含量测定：超径颗粒含量不得大于5%，逊径颗粒含量不得大于10%

级配要求：

• 四级配(150-80mm、80-40mm、40-20mm、20-5mm)需严格控制各级比例

• 筛分需在自然风干状态下进行，含水量变化不超过2%

• 取样数量：最大粒径150mm时，取样不少于200kg

2.4 建筑工程

依据《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ 52-2006)：

筛分范围：

• 重点控制连续级配和单粒级配

• 对高强混凝土(C60及以上)用粗集料，0.075mm以下颗粒含量不得超过1.0%

• 取样数量按最大粒径确定，与公路工程要求基本相同

颗粒级配要求：

• 连续级配：各号筛累计筛余应在规定范围内

• 单粒级配：用于配制连续级配时，需满足合成级配要求

• 针片状颗粒含量：C30以上混凝土≤15%，C30以下混凝土≤25%

2.5 机场工程

依据《民用机场飞行区场道工程施工及验收规范》：

特殊要求：

• 道面混凝土用粗集料必须采用水洗法筛分

• 严格控制超径颗粒，最大粒径不得超过40mm

• 各级筛分通过率允许偏差：±3%

道面抗滑层用集料：

• 需采用方孔筛进行精确分级

• 单一粒径级配要求严格，同号筛通过率偏差不超过±5%

• 取样数量按最大粒径加倍处理

3 检测仪器的原理和应用

3.1 标准试验筛

工作原理：
基于颗粒尺寸选择性通过原理，利用筛孔尺寸与颗粒粒径的几何关系，通过筛网将不同粒径范围的颗粒分离。筛分过程依靠机械振动或手工振动，使小于筛孔的颗粒通过筛网，大于筛孔的颗粒留在筛面上。

结构组成：

• 筛框：圆形黄铜或不锈钢材质，直径200mm或300mm为标准规格

• 筛网： woven wire mesh，孔径均匀度误差不大于±3%

• 筛底：承接通过最小筛孔的颗粒

• 筛盖：防止筛分过程中样品飞溅

应用要点：

• 使用前检查筛网是否变形、破损、堵塞

• 筛孔尺寸需定期标定，使用次数超过100次或发现异常时立即标定

• 筛网清洗严禁用硬物敲击，应采用超声波或软毛刷清洗

• 筛分时筛子按孔径大小从上到下依次叠放，大孔径在上，小孔径在下

3.2 振筛机

工作原理：
采用电动机驱动偏心轮机构或电磁振动器，产生垂直振动和水平回转复合运动，使试验筛内的颗粒在三维空间内产生跳动、翻滚和位移，增加颗粒通过筛孔的几率。

主要类型：

• 偏心式振筛机：振幅3-5mm，频率300-400次/min，适用于大粒径粗集料

• 电磁式振筛机：振幅1-3mm，频率3000-6000次/min，适用于小粒径细集料

• 拍击式振筛机：结合振动和拍击动作，适用于难筛分颗粒

应用要点：

• 安装水平度误差不大于0.5mm/m

• 设定合适振动时间，一般粗集料10-15min，细集料15-20min

• 定期检查紧固件，防止松动

• 使用时必须安装防护罩，确保安全

3.3 电子天平

工作原理：
采用电磁力平衡原理或电阻应变式传感器，将被测物体的重力转换为电信号，经放大、滤波、A/D转换后由微处理器计算并显示质量值。

技术参数要求：

• 量程：根据试样最大质量选择，一般要求20kg以上

• 精度：感量0.1g或0.01g，根据称量要求选择

• 重复性误差：不大于±0.1g

• 线性误差：不大于±0.2g

应用要点：

• 使用前预热不少于30min

• 放置在稳固水平台面上，避免振动和气流干扰

• 定期用标准砝码校准，校准周期不超过3个月

• 称量时待数值稳定后读数

3.4 烘箱

工作原理：
通过电加热元件产生热量，利用自然对流或强制鼓风使箱内温度均匀，通过温控系统维持设定温度，达到干燥试样的目的。

技术参数：

• 控温范围：室温至200℃或300℃

• 控温精度：±1℃

• 均匀度：±2℃(工作区域内)

• 换气量：每小时不少于100次

应用要点：

• 设定温度105℃±5℃

• 试样放入前预热至设定温度

• 放置试样时留有间隙，保证热风循环

• 定期校准温度传感器

3.5 辅助仪器设备

四分法分料器：

• 工作原理：利用重力将混合料均匀分成四等份

• 应用：缩分试样至所需质量，保证取样的代表性

• 格槽宽度应为最大粒径的2-3倍

洗筛：

• 工作原理：通过水流冲洗，使细颗粒悬浮并随水流通过筛网

• 应用：用于水筛法去除集料表面粉尘和粘土

• 筛孔尺寸：0.075mm或0.15mm，根据试验要求选择

磁选装置：

• 工作原理：利用磁场吸附铁磁性物质

• 应用：去除集料中的铁质杂质

• 磁场强度不小于1000Gs

游标卡尺：

• 精度0.02mm，用于测量颗粒特征尺寸

• 配合筛分法测定针片状颗粒含量

• 测量时需在颗粒最厚和最宽处分别测量

3.6 自动化筛分系统

工作原理：
结合机械筛分、图像识别和激光扫描技术，通过CCD摄像头或激光扫描仪采集颗粒图像数据，经计算机图像处理软件分析，实时计算颗粒尺寸分布，同时配备自动称重系统和数据管理软件。

主要组成：

• 自动进料装置：均匀控制进料速率

• 机械筛分单元：多级振动筛组合

• 图像采集系统：高分辨率工业相机

• 数据处理系统：专用分析软件

• 结果输出系统：自动生成报告

应用要点：

• 适用于大规模、高频次筛分检测

• 需定期校准图像识别系统

• 与传统筛分法进行对比验证

• 数据可追溯，便于质量分析

3.7 激光粒度分析仪(补充用于细颗粒分析)

工作原理：
基于激光衍射和散射原理，颗粒通过激光束时产生衍射和散射，散射光角度与颗粒粒径成反比，通过检测散射光分布，利用米氏散射理论计算颗粒尺寸分布。

应用范围：

• 适用于0.075mm以下细颗粒的粒度分析

• 与筛分法配合使用，完整分析集料混合料级配

• 特别适用于填料和矿粉的粒度检测

应用要点：

• 需采用湿法或干法分散系统

• 样品需充分分散，防止团聚

• 结果需与筛分法进行比对校准

• 折射率和吸收率参数需根据材料特性设置