篩分析

普通混凝土是由水泥、砂、石子和水按適當比例配合攪拌，澆築成型，再經過硬化而成的幹密度為2 000-2 800 kg/m3的混凝土，簡稱混凝土。在混凝土中，砂石的總含量約佔混凝土體積的65%-75%，砂子填充石子的空隙，共同構成堅硬骨架，並可抑制由於水泥漿硬化乾燥所產生的收縮。砂和石子稱為混凝土的骨料。

為了保證混凝土的質量，對所用材料應進行合理選擇，各組成材料必須滿足一定的技術性質要求。所以砂子作為混凝土的主要組成材料之一也必須對其技術性質進行檢測，使其能夠滿足混凝土用砂的要求，進而滿足工程質量的要求。

粒徑小於5 mm的骨料稱為細骨料，統稱為砂。按產源不同，有河砂、海砂、山砂等天然砂和機制砂。《鐵路混凝土與砌體工程施工規範》（TB10210—2001）和《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》（JGJ52—92）對混凝土用砂的質量要求均作了明確規定，分別從有害物質含量、顆粒級配和粗細程度以及堅固性方面進行砂子質量的檢測。

砂的顆粒級配是指砂中大小顆粒搭配的情況，如果大小顆粒搭配適當，他們相互填充，使砂子的空隙率達到最小值，這樣的顆粒級配稱為級配良好。砂的粗細程度是指不同粒徑的砂粒混合中，較粗顆粒所佔的分量，若粗顆粒較多，砂就顯得粗些，反之，若粗顆粒較少，砂就顯得細些。通常有粗砂、中砂、細砂和特細砂之分。數量相同的砂，粗砂和中砂的總表面積較小，而細砂的總表面積較大。混凝土用砂應同時考慮顆粒級配和粗細程度兩個因素，宜採用級配良好的中砂和粗砂。這樣的砂空隙率較小，總面積也較小，在拌制混凝土時，在水泥漿一定的情況下，填空需將少，餘下漿料在砂子表面形成較厚的包裹層，有利於發揮水泥漿的膠結作用，提高混凝土的密實性和強度。因此，砂的顆粒級配和粗細程度是評定砂質量的重要指標。而砂的顆粒級配和粗細程度是以篩分析的方法測定的，所以砂的篩分析試驗對於檢測砂子的質量是否達標是很重要的 ^[1]  。

（1）每驗收批取樣方法應按下列規定執行

①在料堆上取樣時，取樣部位應均勻分佈。取樣前先將取樣部位表面剷除。然後有各部位抽取大致相等的砂5份，組成一組樣品。

②從皮帶運輸機上取樣時，應在皮帶運輸機機尾的出料處用接料器定時抽取砂4份組成一組樣品。

③從火車、汽車、貨船上取樣時，從不同部位和深度抽取大致相等的砂8份組成一組樣品。（注：如經觀察，認為各節車皮間（汽車、貨船間）所載的砂質量相差甚為懸殊時，應對質量有懷疑的每節列車（汽車、貨船）分別取樣和驗收。）

（2）若檢驗不合格時應重新取樣。對不合格項，進行加倍複驗，若仍有一個試樣不能滿足標準要求，應按不合格品處理。

（3）對於取樣的數量每份應不少於4 400 g；並且至少取兩份樣品。

（4）每組樣品應妥善包裝，避免砂子散失及防止污染。並附樣品卡片，標明樣品的編號、取樣時間、代表數量、產地、樣品量、要求檢驗項目及取樣方式等 ^[2]  。

（1）樣品的縮分可選擇下列2種方法之一。

①用分料器：將樣品在潮濕狀態下拌和均勻，然後使樣品通過分料器。留下接料斗中的其中1份。用另1份再次通過分料器，重複上述過程，直至把樣品縮分到試驗所需量為止。

②人工四分法縮分：將所取每組樣品置於平板上，在潮濕狀態下拌和均勻，並堆成厚度為20 mm的“圓餅”。然後沿互相垂直的兩條直徑把“圓餅”分成大致相等的4份，取其對角的兩份重新拌勻再堆成“圓餅”。重複上述過程直至縮分後的材料量略多於試驗必須的量為止。

（2）對較少的砂樣品（如作單項試驗時），可採用較乾的原砂樣，但應經仔細拌勻後縮分 ^[3]  。

首先準備好試驗儀器，如：試驗篩（孔徑為9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、1.18 mm、0.600 mm、0.300 mm、0.150 mm的方孔篩）、天平（稱量1 000 g，感量1 g）、搖篩機、烘箱（能使温度控制在105±5℃）、淺盤和硬、軟毛刷等。然後按上述的方法把已取好的樣品進行縮分，用於篩分析的試樣，顆粒粒徑不應大於10 mm。試驗前應先將來樣通過9.5 mm的方孔篩，並算出篩餘百分率。然後稱取每份不少於550g的試樣兩份，分別倒入兩個淺盤中，在105±5℃的温度下烘乾到恆重。冷卻至室温備用。（注：恆重係指相鄰兩次稱量間隔時間不大於3 h的情況下，前後兩次稱量之差小於該項試驗所要求的稱量精度。）篩分析試驗應按下列步驟進行。

（1）準確稱取烘乾試樣500g，置於按篩孔大小（大孔在上、小孔在下）順序排列的套篩的最上一隻篩（即4.75 mm篩孔篩）上；將套篩裝入搖篩機內固緊，篩分時間為10 min左右；然後取出套篩，再按篩孔大小順序，在清潔的淺盤上逐個進行手篩，直至每分鐘的篩出量不超過試樣總量的0.1%時為止，通過的顆粒併入下一個篩，並和下一個篩中試樣一起過篩，按這樣順序進行，直至每個篩全部篩完為止。

①試樣為特細砂時，在篩分時增加0.075 mm的方孔篩一隻。

②如試樣含泥量超過5%，則應先用水洗，然後烘乾至恆重，再進行篩分。

③無搖篩機時，可改用手篩。

（2）仲裁時，在各號篩上的篩餘量均不得超過此式mr=A√d/300的規定，式中：mr：在一個篩上的篩餘量；d：篩孔尺寸（mm）；A：篩孔面積（mm2）。生產控制檢驗時不得超過式mr=A√d/200規定的量，否則應將該篩餘試樣分成兩份，再次進行篩分，並以其篩餘量之和作為篩餘量。

（3）稱取各篩篩餘試樣的重量（精確至1g），所有各篩的分計篩餘量和底盤中剩餘量的總和與篩分前的試樣總量相比，其相差不得超過1% ^[1]  。

計算步驟：

①算分計篩餘百分率（各篩上的篩餘量除以試樣總量的百分率），精確至0.1%。

②計算累計篩餘百分率（該篩上的分計篩餘百分率與大於該篩的各篩上的分計篩餘百分率之總和），精確至1%。

③根據各篩的累計篩餘百分率評定該試樣的顆粒級配分佈情況。

④按下式計算砂的細度模數Mx（精確至0.01）。普通混凝土模數只能用來劃分砂的粗細程度，並不能來反映砂的級配優劣。細度模數相同的砂，其級配不一定相同。天然砂的顆粒級配情況用級配區來判別；

⑤篩分試驗應採用兩個試樣平行試驗。細度模數以兩次試驗結果的算術平均值為測定值（精確至0.1）。如兩次試驗所得的細度模數之差大於0.20 時，應重新取試樣進行試驗 ^[2]  。

砂的篩分析試驗是既常用又重要的試驗參數,必須提供準確可靠的數據,用以評定混凝土用砂的質量，從而達到控制工程質量的最終目的,因此,試驗人員必須認真負責,試驗數據應該科學公正準確 ^[3]  。