细集料筛分试验结果影响因素探究.pdf

收稿日期：基金项目：年湖南省教育基金项目（）。作者简介：闫志红（），女，河南漯河人，副教授，管理学硕士，研究方向为土木工程材料及力学。细集料筛分试验结果影响因素探究闫志红张新敏方兰林珈杨海燕（北京交通职业技术学院，北京 ；长沙理工大学，长沙 ）摘要：针对 公路工程集料试验规程（）中细集料筛分试验存在的不足，通过大量试验研究，采用统计方法分析影响筛分试验结果的各种因素，提出了减小试验操作误差的试验控制标准和增加摇筛时间的方法。试验结果表明，提出的解决措施可以有效降低细度模数试验值的离散性，减小试验操作规定不完善性带来的误差。关键词：细集料；筛分试验；试验误差；影响因素中图分类号：文献标识码：文章编号：（）：（，；，）：（），：；引言级配是集料各级粒径颗粒的分配情况，可通过筛分试验确定。集料级配的好坏会影响到混凝土拌合物的工作性能、混凝土的强度及耐久性。在按照 公路工程集料试验规程（）细集料筛分试验 的步骤检测级配时，经常出现所测细集料的级配不同，而且还会由于试验结果误差较大导致试验数据无效。为此，探究试验中如何减少误差有着重要的现实意义。目前，细集料对材料性能影响的研究较多，但对集料试验检测方面的研究较少。付艳等 对集料试验检测技术进行了深入分析，提出在检测过程中，第 卷第 期 年 月 北京工业职业技术学院学报 应注重规范性和正确性，以保证结果准确。曹学禹等 也提出，筛分试验看似简单，但在试验过程中很容易出现错误或不规范的地方，他们通过实例，提出了现行规范的不合理之处以及修改意见。本文通过分组试验，根据采集到的不同数据，重点分析细集料筛分试验中影响试验结果的主要因素，并提出了减小试验误差的具体措施。试验分组与试验方案步骤依据 公路工程集料试验规程（）中 进行细集料筛分试验，采用套筛筛孔尺寸分别为 ，的方孔筛。试验准备中，按规程将样品过 筛再进行取样。试验方案分为 种，主要考虑试验人员操作水平、数据采集数量、取样制样的方法和试验步骤等因素的影响。试验人员及数据采集数量选择 多名学生，分别来自 个年级 个班，所有学生都没接触过材料试验。将学生分为 组，每个班 组，每组 人，考虑人员的能力差异进行搭配，尽量使每组实力均衡，减少因操作对象的不同影响试验结果。数据采集数量是每组份。试验方案试验方案分为 种，取样范围从方案 到方案越来越小。方案 ：从试验用砂袋中随机挑出 袋，每班 袋，学生按组分别从本班砂袋中随机抽取不少于 的砂，按四分法将 的砂缩成每份不少于 的试样 份，在（）的烘箱中烘干至恒重。方案 ：从试验用砂袋中随机挑出 袋，个班共使用 袋砂，学生按组分别从这袋砂中随机抽取不少于 的砂，其余同方案 。方案 ：从试验用砂袋中随机挑出 袋，随机抽取不少于 的砂，由 个组重复使用，每组使用前都重新拌匀这些砂，其余同方案 和方案 。试验步骤方案 和方案 ：称取烘干试样（），置于套筛最上面 的筛上；将套筛装入摇筛机，摇筛约 ；取出套筛，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 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；称量各筛筛余试样的质量，精确至 ；比较筛分后的试样总量与筛分前的试样总量，相差不得超过筛分前总量的 。方案 ：与方案（）（）的不同点是针对“每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的 时为止”这一要求，进行了严格控制，不仅增加了手筛的时间，而且筛到每分钟筛出量非常少为止。细集料筛分试验统计结果按照 种方案，分别采集 个年级的试验数据。通过计算列出细度模数表，如表 所示。表 中 班和 班第 组数据空缺，是由于 个班各有 组在操作过程中控制不严，筛分前后的试样总量之差超过筛分前总量的 ，使数据无效。表 筛分试验的细度模数表试验方案试验人员第 组第 组第 组第 组第 组第 组极差（最大值 最小值）方案 班 班 方案 班 班 方案 班 由表 可知，不同人员采用相同的试验方法，得到的试验结果误差相对较大，这可能与取样、试验操作过程控制程度有关。种方案的集料级配曲线分别如图 、图 、图 所示。由图 、图 可知，试验用料的级配曲线总体上分布相同，但局部差异性比较明显；图 中 个组级配曲线的差异比图 、图 明显减少。北 京 工 业 职 业 技 术 学 院 学 报第 卷（）班的级配曲线 （）班的级配曲线图 方案 的级配曲线（）班的级配曲线 （）班的级配曲线图 方案 的级配曲线图 方案 的级配曲线 影响筛分试验结果的因素分析通过试验结果的综合分析可知，种方案中，方案 误差最大、方案 最小。方案 的结果显示，每个班 个组得到的细度模数及级配曲线都有较大差异，而且班与班之间的结果也呈现较大差异。由于操作对象起点相同，能力相仿，所以操作对象对试验结果的影响几乎可以忽略。导致试验结果差异的主要因素可能是：取样导致的误差。种方案中，方案 的取样范围最广。试验操作引起的误差。操作过程中，最容易产生误差的是“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 时为止”。通过调研发现，由于筛上剩余量不易称取，故很少有试验者采集，只是对数量进行估算，因此在这一环节靠估算导致筛分结果的差异占据主要因素。方案 的结果显示，每个班的细度模数及级配曲线依然存在较大差异，影响因素如下：取样依然会产生误差。方案 相对于方案 ，由于取样范围缩小了，所以取样对结果误差的影响减少了一些。试验操作引起的误差。相比方案，由于取样误差减少了，那么试验误差主要还是来源于方案中摇筛的操作。与前 种方案相比，方案 试验结果的差异程度减少了很多。方案 取样范围最小，取样导致的误差也少，几乎可忽略，那么引起差异的主要因素就是试验操作引起的误差。方案 的操作比方案 控制更严格，不仅增加了摇筛时间，而且要求每组筛到每分钟筛出量非常少为止。所以误差虽然还有，但又减少了很多。在试验过程中，试验规程规定的“每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的 时为止”不容易控制，容易产生较大的误差。实际砂样中同一粒径级的组成颗粒形状和大小也不完全相同，有些“易筛第 期闫志红，等：细集料筛分试验结果影响因素探究粒”很容易透过筛网，筛分时间的变化对筛分结果影响较小。砂样中的“阻筛粒”往往贴在筛网表面，阻碍“难筛粒”透过筛网，也会降低筛分速率，影响筛分效果 。综上所述，影响细集料筛分试验结果的主要因素包括 个方面：取样导致的误差；试验操作引起的误差；摇筛时间引起的误差。减少筛分试验误差的有效措施通过走访企业试验室，结合教学实践结果，并参考国标 建设用砂 、美国 细集料和粗集料筛分试验方法及日本 集料的筛分试验方法，针对不同的误差原因提出相应的改进措施。对于取样误差，通过严格按照规程规定的取样方法进行操作，从而最大程度减少取样带来的误差。操作误差主要是规程规定的试验方法不完善带来的误差。为此，针对“每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的 时为止”这个不宜操作、易产生误差的操作规定，建议修改为与国标、美国及日本所采用的“每分钟的筛出量小于试样总量的 时为止”的做法，同时以试样总量的 即 为控制上线，尽量筛到每分钟筛出量非常少，以便进一步减少操作误差。此外，在试验中把摇筛时间从标准规定的 增加到 ，也可减少误差。改进措施的有效性验证试验为了验证上述改进措施的有效性，在方案 的基础上提出了方案 ：增加摇筛时间，分别为 和 ；将“每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的 时为止”改为“每分钟的筛出量小于试样总量的 时为止”，要求筛到每分钟筛出量非常少为止。班和 班的学生按方案 进行筛分试验，得到的结果如表 所示。由表 可知，增加摇筛时间后，细度模数的差值比前 种方案显著减小，图 所示的级配曲线趋同。表 方案 的筛分试验细度模数表试验人员摇筛时间 第 组第 组第 组第 组第 组第 组极差（最大值 最小值）班 班 （）摇筛 的级配曲线 （）摇筛 的级配曲线图 方案 的级配曲线 结论采用统计方法和试验方法，分析了 公路工程集料试验规程 中影响细集料筛分试验的主要因素，提出了减小试验误差的措施：一是必须严格按规程取样，减少取样误差；二是通过强化试验停止标准和增加摇筛时间降低试验操作误差，操作越精细，试验误差越小。参考文献 交通部公路科学研究所 公路工程集料试验规程：北京：人民交通出版社，：付艳，蒋宣艳，庞小勇 集料试验检测技术应用研究 黑龙江交通科技，（）：曹学禹，刘阳 水泥混凝土用细集料筛分试验解析 四川建材，（）：梁彦国 浅谈影响煤炭筛分试验的因素及煤炭质量检测方法 电子制作，（）：（责任编辑：黄宇婷）北 京 工 业 职 业 技 术 学 院 学 报第 卷