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细集料筛分试验
日期:12/19/2012 11:36:03 PM 点击: 次
T0327—2005细集料筛分试验
1目的与适用范围
测定细集料(天然砂、人工砂、石屑)的颗粒级配及粗细程度。对水泥混凝土用细集料可采用干筛法，如果需要也可采用水洗法筛分；对沥青混合料及基层用细集料必须用水洗法筛分。
注：当细集料中含有粗集料时，可参照此方法用水洗法筛分，但需特别注意保护标准筛筛面不遭损坏。
2仪具与材料
(1)标准筛
(2)天平：称量1000g，感量不大于0.5g。
(3)摇筛机
(4)烘箱：能控温在105℃±5℃。
(5)其它：浅盘和硬、软毛刷等。
3试验准备
根据样品中最大粒径的大小，选用适宜的标准筛.通常为9.5㎜筛(水泥混凝土用天然砂)或4.75㎜筛(沥青路面及基层用天然砂、石屑、机制砂等)筛除其中的超粒径材料然后将样品在潮湿状态下充分拌匀，用分料器法或四分法缩分至每份小少于550g的试样两份，在105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重，冷却至室温后备用。
注：恒重系指相邻两次称量间隔时间大于3h(通常不少于6h)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密度，下同。
4试验步骤
4.1干筛法试验步骤
4.1.1准确称取烘干试样约500g(m1)，准确至0.5g，置于套筛的最上面一只，即4.75㎜筛上，将套筛装入摇筛机，摇筛约10min，然后取出套筛，再按筛孔大小顺序，从最大的筛号开始，在清洁的浅盘上逐个进行手筛，直到每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的0.1%时为止，将筛出通过的颗粒并入下一号筛，和下一号筛中的试样一起过筛，以此顺序进行至各号筛全部筛完为止。
注：①试样如为特细砂时，试样质量可减少到100g。
②如试样含泥量超过5％，不宜采用干筛法。
③无摇筛机时，可直接用手筛。
4.1.2称量各筛筛余试样的质量，精确至0.5g。所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余量的总量与筛分前的试样总量，相差不得超过后者的1％。
4.2水洗法试验步骤
4.2.1准确称取烘干试样约500g(m1)，准确至0.5g。
4.2.2将试样置一洁净容器中，加入足够数量的洁净水，将集料全部淹没。
4.2.3 用搅棒充分搅动集料，将集料表面洗涤干净，使细粉悬浮在水中，但不得有集料从水中溅出。
4.2.4用1.18㎜筛及0.075㎜筛组成套筛，仔细将容器中混有细粉的悬浮液徐徐倒出，经过套筛流入另一容器中，但不得将集料倒出。
注：不可直接倒至0.075㎜筛上，以免集料掉出损环筛面。
4.2.5重复4.2.2—4.2.4步骤，直至倒出的水洁净切小于0.075㎜的颗粒全部倒出。
4.2.6将容器中的集料倒入搪瓷盘中，用少量水冲洗，使容器上沾附的集料颗粒全部进入搪瓷盘中，将筛子反扣过来，用少量的水将筛上集料冲入搪瓷盘中。操作过程中不得有集料散失。
4.2.7将搪瓷盘连同集料一起置105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，称取干燥集料试样的总质量(m2)。准确至0.1％。m1与m2之差即为通过0.075㎜筛部分。
4.2.8将全部要求筛孔组成套筛(但不需0.075㎜筛)，将已经洗去小于0.075㎜部分的干燥集料置于套筛上(通常为4.75㎜筛)，将套筛装入摇筛机，摇筛约10min，然后取出套筛，再按筛孔大小顺序，从最大的筛号开始，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筛上剩余量的0.1％时为止，将筛出通过的颗粒并入下一号筛，和下一号筛中的试样一起过筛，这样顺序进行，直至各号筛全部筛完为止。
注：如为含有粗集料的集料混合料，套筛筛孔根据需要选择。
4.2.9称量各筛筛余试样的质量，精确至O.5g。所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余量的总质量与筛分前后试样总量m2的差值不得超过后者的1％。
5计算
5.1计算分计筛余百分率
各号筛的分计筛余百分率为各号筛上的筛余量除以试样总量(m1)的百分率，精确至0.1％。对沥青路面细集料而言，O.15㎜筛下部分即为0.075㎜的分计筛余，由4.2.7测得的m1与m2之差即为小于0.075㎜的筛底部分。
5.2计算累计筛余百分率
各号筛的累计筛余百分率为该号筛及大于该号筛的各号筛的分计筛余百分率之和，准确至0.1％。
5.3计算质量通过百分率
各号筛的质量通过百分率等于100减去该号筛的累计筛余百分率，准确至0.1％。
5.4根据各筛的累计筛余百分率或通过百分率，绘制级配曲线。
5.5天然砂的细度模数按式(T0327-1)计算，精确至O.01。
MX= （T0327-1）
式中： MX——砂的细度模数；
A0.15、A0.03、……A4.75——分别为0.15㎜、0.3㎜、……、4.75㎜各筛上的累计筛余百分率(％)。
5.6直进行两次平行试验，以试验结果的算术平均值作为测定值。如两次试验所得的细度模数之差大于0.2，应重新进行试验。
条文说明
各国细集料的筛分方法并没有什么不同，不同的是标准筛的规格原规程对水泥混凝土集料2.5㎜以上用圆孔筛，沥青路面都用方孔筛，现在已统一为方孔筛，因此本试验方法据此进行了修订。
对沥青路面采说，矿料级配中0.075㎜通过率至关重要，所以国外在对细集料筛分时要求进行水筛，以准确测定0.075㎜以下部分的含量，这对于石屑等粉尘含量大的材料影响更大，所以此次修订时参考AASHTO T11、ASTM C 117，日本道路协会试验法3-4-3，对沥青路面用细集料规定了水洗法筛分方法，而对水泥混凝土用砂，因考虑到级配的影响不大，故仍保留原来的干筛方法。
在本规程T0333中规定了含泥量测定方法，同样是采用水洗法测定，但结果是作为“泥”看待的，这在条文说明中已经说到.这样做其实是不对的，所以沥青路面的细集料要求用砂当量测定，不过，从另一个角度看，水洗法实际上也将所含的土作为矿粉洗出去了，将尺寸小于O.075㎜的部分石粉和土都作为矿粉参加沥青混合料的配合比设计，尤其对含泥量大的砂，肯定会对沥青混合料的质量产生影响。可施工时又确实跟着一起都加到沥青混合料中了，这个问题只能从材料质量上解决，从中扣除土的含量也是很难算清楚的，所以要求必须符合砂当量的要求，这是个先决备件。
因此在沥青路面施工时，无论是进行原材料的筛分供沥青混合料目标配合比设计，还是从拌和机二次筛分后的热料仓取样筛分进行生产配合比设计，都必须先进行水洗法确定0.075㎜通过率，使之符合实际情况。应该注意的是，其余筛孔在水中是筛不过去的，所以还必须烘干后再进行筛分。
关于细度模数的计算方法，2000年版对沥青混合料和水泥混凝土用的天然砂规定了两种计算公式。
对水泥混凝土用的天然砂，按式(T0327-1)计算，对沥青路面及各种路面的基层、底基层用的天然砂.按式(T0327-2)计算：、
MX=
MX= （T0327-2）
式中： MX——砂的细度模数；
A0.15、A0.03、……A4.75——分别为O.15㎜、0.3㎜、……4.75㎜各筛上的累计筛余百分率(％)。
这两种方法，对砂中含有4.75㎜以上颗粒时，计算的结果会有明显不同，原规程的条文说明也已经作了说明。但工程上还是经常有混淆，这也是很自然的。 因为天然砂中经常会有4.75㎜以上颗粒的情况。
美国ASTM C 136方法关于天然砂细度模数的计算方法与本规程的有所不同。它规定细度模数(fineness mondulus of fine aggregates)是各号筛的累计筛余之和除以100之商。根本没有4.75㎜颗粒的限制。其通用计算方法如下：
MX=
但是如果砂中明明有4.75㎜以上部分，却又不计算A4.75、A9.5等等，即上面的公式(T0327-2)，显然就会得到不同的结果。所以正确的方法要么按ASTN方法全部计算进去，要么将4.75㎜以上部分全部筛除后计算。
兹举例说明不同计算方法的差异，某工程用砂筛分结果如表T0327-1。按ASTM的方法计算细度模数将是2.783，按上式(T0327—2)即表中方法2计算的细度模数为275.6／100=2.756，而按式(T0327-1）即方法3将4.75㎜筛上剔除后计算的细度模数MX=(259.3—5×16.3)/(100-16.3)=2.114，属于细砂，它与方法4即利用换算为除去4.75㎜后的筛分结果(各筛余除以83.7%得到)，再按ASTM的方法计算的结果相同。之所以不同方法的计算结果有如此大的差别，是因为砂中尚有16.3％的大于4.75㎜部分，它对细度模数的计算影响甚大。
表T0327-1不同方法计算的细度模数
|
筛孔（㎜） |
原筛分结果 |
筛除4.75㎜以上后的样品 |
备注 | ||||
|
通过（%） |
累计筛余（%） |
通过（%） |
累计筛余（%） | ||||
|
方法1 |
方法2 |
方法3 |
方法4 |
| |||
|
13.2 |
100 |
|
|
|
|
|
A13.2 |
|
9.5 |
97.3 |
2.7 |
|
|
|
|
A9.5 |
|
4.75 |
83.7 |
16.3 |
16.3 |
|
100 |
|
A4.75 |
|
2.36 |
75.4 |
24.6 |
24.6 |
24.6 |
90.1 |
9.9 |
A2.36 |
|
1.18 |
69.4 |
30.6 |
30.6 |
30.6 |
82.9 |
17.1 |
A1.18 |
|
0.6 |
67.6 |
32.4 |
32.4 |
32.4 |
80.8 |
19.2 |
A0.6 |
|
0.3 |
22.8 |
77.2 |
77.2 |
77.2 |
27.2 |
72.8 |
A0.3 |
|
0.15 |
5.5 |
94.5 |
94.5 |
94.5 |
6.6 |
93.4 |
A0.15 |
|
0.075 |
1.4 |
- |
- |
- |
1.7 |
- |
- |
|
和 |
|
278.3 |
275.6 |
259.3 |
|
212.4 |
|
|
MX |
|
2.783 |
2.756 |
2.124 |
|
2.124 |
|
这说明，2000年版的两个计算公式，当天然砂中没有4.75㎜以上部分时，两个公式是一致的，即均适用于将4.75㎜以上部分全部筛除的情况，计算结果不影响砂的粗细评价。所以原规程式(T0327-2)即方法2是建立在沥青混合料用砂没有4.75㎜以上颗粒的前提下的。可是实际上砂中不见得完全没有4.75㎜以上部分，而且拌制沥青混合料通常需将4.75㎜以上砾石筛除后使用。尤其是在我国的沥青路面相关规范中，历来都没有细度模数这个指标，但细度模数是水泥混凝土用砂的重要分类依据。为此本次修改将本规程的计算方法统一为原规程的式(T0327-1)，主要是为水泥混凝土使用。这样的计算结果在砂中包含大于4.75㎜部分时与ASTM方法的计算结果不一样，这一点必须注意。在大多数情况下，没有4.75㎜以上部分或者将4.75㎜以上过筛后再使用，则计算结果相同。
在美国ASTM D 1073“沥青路面混合料用细集料”中对砂的级配规定如表T0327-2，供参考。
表T0327-2沥青路面混合料用砂规格(ASTM D 1073—88)
|
筛孔（㎜） |
1号级配 |
2号级配 |
3号级配 |
4号级配 |
|
9.5 |
100 |
|
|
100 |
|
4.75 |
95～100 |
100 |
100 |
80～100 |
|
2.36 |
70～100 |
75～100 |
95～100 |
65～80 |
|
1.18 |
40～80 |
50～74 |
85～100 |
40～80 |
|
0.6 |
20～65 |
28～52 |
65～90 |
20～65 |
|
0.3 |
7～40 |
8～30 |
30～60 |
7～40 |
|
0.15 |
2～20 |
0～12 |
5～25 |
2～20 |
|
0.075 |
1～10 |
0～5 |
0～5 |
1～10 |
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