碎石质量的技术方面,通常在一个实验室标题下具体化。粒度分布即粒径分布,是确定骨料适用于哪种混合料、哪一层和哪种应用的基本参数。从混凝土搅拌站班长到沥青实验室工程师、从景观施工方到基础设施承包商,所有利益相关者都以不同的问题接触同一种材料,但他们共同的参考都是筛分分析结果。在我们三代人的供应积累中,将来自萨拉伊拉尔(马尔马拉岛)的方解石和白云石碎石送往不同行业时,我们将每批的筛分分析报告作为发货单据的一部分。本文将分享筛分分析的实验室步骤、TS EN 933-1标准的方法、粒度等级定义以及混凝土和沥青混合料的理想级配曲线。
筛分分析尽管外表简单,但需要纪律严明的实验室实践。TS EN 933-1即在土耳其实施且与欧洲EN 933-1标准兼容的方法,描述了用于确定骨料粒度分布的湿筛和干筛步骤。测试前,样品通过圆锥四分法以代表性方式准备,在烘箱中以110度烘干至恒重。样品质量根据粒径等级确定,粒径上限为32毫米的骨料使用至少5公斤样品。烘干的样品首先在0.063毫米筛上水下冲洗,该步骤将极细颗粒从主体中分离。冲洗后样品重新烘干,在标准筛分组上以机械或手工方式筛分。
标准筛分组根据骨料等级确定。混凝土和沥青骨料中常用的筛系列包括63、31.5、16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.125和0.063毫米的孔径。在某些应用中也会加入22.4和11.2毫米等中间孔径。筛分后,每个筛子上保留的质量用精密天平称量,与初始样品质量相比,通过百分比累积计算。结果记录在半对数图上,横轴为筛孔径的对数刻度,纵轴为通过百分比的线性刻度。形成的曲线即骨料的级配指纹。
碎石粒度等级定义,根据EN规范以下限/上限的形式表示。4/8毫米等级表示下限为4毫米、上限为8毫米的粒径范围。以同样的逻辑定义8/16毫米和16/32毫米等级。在标准规定的公差框架内,允许下限以下和上限以上的一定比例颗粒存在,但主体的绝大多数应在限值之内。EN 12620标准为这些等级作为混凝土骨料使用规定了符合性标准。沥青混合料则由EN 13043标准提供平行框架。
细粒物质比例,是不应忽略的筛分分析话题之一。通过0.063毫米筛的颗粒构成骨料的细粒物质部分。在混凝土骨料中,该比例必须保持在特定范围内,过低则混合料的可加工性下降,过高则需水量增加且强度下降。在沥青混合料中,细粒物质作为填料另外添加,与沥青一起补充主粘结剂系统。在景观和排水应用中,细粒物质比例保持较低,因为排水性能随细颗粒减少而提升。
混凝土混合料的理想级配,根据项目的混凝土等级和施工条件确定。一般来说,级配良好的混凝土骨料,以平滑曲线从细颗粒过渡到粗颗粒,该曲线将压实后的空隙率最小化。预拌混凝土搅拌站通常将0/4、4/11.2和11.2/22.4等级组合形成目标曲线。需要更粗骨料的特殊混凝土中,16/32等级发挥作用。可泵送混凝土中,曲线的连续性更好,可防止离析。在预制构件和高强度混凝土中,则要求更严格控制的级配,在此实验室设计团队根据骨料的最新报告校准混合料。
沥青混合料设计,可能是骨料级配管理最为精细的应用。沥青热混合料,通过骨料的粗、中、细等级围绕预先定义的目标曲线组合而准备。磨耗层、粘结层和沥青基层使用不同的最大粒径和不同的级配曲线。磨耗层中常用的0/11或0/14最大粒径连续级配混合料较为普遍。粘结层使用0/22,沥青基层使用0/32等级。Marshall和Superpave设计方法,将骨料级配与沥青百分比、空隙率、稳定度和流值一起评估。在供应阶段送达沥青拌和站实验室的筛分分析报告,是设计团队接受性评估的首要依据。
在填筑和基础设施应用中,级配决定压实性能。公路底基层和基层材料,通常以0/40、0/63等宽范围的级配混合料准备。这些曲线通过小颗粒填补粗颗粒之间的空隙,达到高单位体积重量。改进的Proctor测试在确定目标压实水平时,级配曲线预先显示压实性特征。而在排水填筑中,要求级配更接近单一粒度等级,16/32或32/63等开放级配材料允许水自由流动。
质量控制实践,在生产和供应端是每日的纪律。在合作加工厂中,每个班次从生产线上取样,在实验室进行筛分分析,结果与目标曲线比较。出现偏差时,检查筛分组的清洁、破碎机设置和进料率。对发往客户的每批发货,分析批次的代表性样品,并随发货单一起向客户提供报告。从独立认证实验室定期获取验证测试,从而由第三方支持内部实验室的可靠性。
作为阿尔帕伊天然石材(Alpay Doğaltaş),我们将送达客户的每批碎石的筛分分析报告作为发货档案的一部分准备。混凝土搅拌站负责人、沥青拌和站实验室主管、基础设施承包商和景观施工方,可以在报告中直接看到自己规范中所要求的参数。来自萨拉伊拉尔(马尔马拉岛)方解石和白云石矿床的碎石,在合作加工厂中按标准级配曲线分类。当收到针对特殊项目的目标曲线要求时,生产线根据这一期望校准。我们三代人的天然石材供应积累,使我们能够预先预测哪一矿床会以何种粒度特征出产碎石。筛分分析,是碎石工作可见品质在实验室中的沉默保障,而正确建立的质量控制纪律,同时保障生产效率和最终结构性能。
