机制砂细度模数筛分标准值的确定方法

细度模数是评价砂是否可用于工程当中的主要基本指标之一，在我国的相关现行规范、标准中，细集料根据其细度模数的差异，可以相应的把砂分为粗砂（3.7～3.1）、中砂（3.0～2.3）、细砂（2.2～1.6）三类，这个值越大，说明砂越粗。

美国阿布仑早在1918年就提出了使用细度模数来评价估包括砂子、石子的粗细状况，接下来1943年苏联的斯克拉姆塔耶夫提出用平均粒径来评价砂子的粗细状况。1975年戴镇潮通过了对砂的细度模数与平均粒径进行了比较，发现了细度模数是集料（包括细集料和粗集料）的几何平均粒径的对数函数，它有着清晰明确的物理意义，并且计算简便。细度模数计算过程和所应用的筛分曲线图是相应的。通过细度模数来衡量砂子粗细程度，可得到与混凝土坍落度、含砂率有对应规律的关系。用细度模数来评价砂子粗细的指标正确的。

1991年邰宏秋对砂的筛分实验称量方法进行了改进，免去了取出套筛再称量使得样品丢失几乎为零，免去取出套筛再称量的过程很大程度上节省了时间。1996年田文玉对细集料的细度模数计算公式进行了修正，修正后的公式可以更为全面表达细度模数所包含的物理意义。2013年王迪对细度模数的影响因素进行了研究，提出了要获得较为确切的细度模数值，试验样品的过程就肯定需要注重考虑颗粒分布的均匀性。同时，他认为如若仅以细度模数来作为衡量砂的基本性质的指标，则不能达到想要的预期效果，因此应该充分考虑砂的真实情况，从多个方面对砂进行综合评价。2017黄文景采用了干式制砂筛分系统空气筛，与传统的砂石筛分体系相比较，该方法有益效果如下：提高了筛分效率，还能杜绝成品砂多余石粉；同时，利用粒度调整技术使产品砂的细度模数实现了自动调节；减少筛分过程的粉尘和噪音，确保绿色环保。    

2019年王甲春等人对普通混凝土用砂料的细度模数所对应的物理意义进行了讨论，主要内容如下：①用试验砂的细度模数进行分析，能从砂的质量平均粒径计算公式、砂的算术平均粒径计算公式，得出的结论：细度模数的含义可以理解为是砂的筛上质量平均粒径。②砂的细度模数与砂的质量平均粒径及砂算术平均粒径之间均存在多解性，从而表明砂的级配不能够只依赖细度模数，还有砂的级配曲线的影响。③在计算过程中发现，砂的算术平均粒径值与细颗粒的质量相关性较大，而砂的质量平均粒径值与粗颗粒的相关性较大。施工当中常用的有河砂以及机制砂，河砂细度模数通常只有一种，且其存在问题为资源有限、恢复周期长、限制开采等问题，反观机制砂具有细度模数可根据需求、价低质优、国家提倡等优点。而机制砂的细度模数用筛分法测定需投入较多的人力和时间，同时会出现操作误差使细度模数不准确。本文要论述的是确定机制砂的细度模数标准值时会出现操作误差的原因，通过分析误差出现原因整理出可准确地测定机制砂细度模数的方法，避免因结果的不合理而重复实验，减少人力节约时间，提高实验效率。    

1实验方法

1.1主要仪器设备

主要仪器设备如如表1、图1所示。

注：另需搪瓷盘，硬、软毛刷等。

1.2实验用砂制备

对于实验用砂的要求是公称粒径不可大于10.0mm，故在烘干之前可进行初步筛分，将实验用砂先通过公称直径为10mm的筛网。将实验用砂放入搪瓷盘中，在(105±5)℃的条件下进行烘干到恒重取出冷却，当其温度到达室温之后，称取1200g装袋备用，保存于干燥通风处、保持通风良好。    

1.3筛分实验需要注意的要点

⑴筛分之前需要测定样品的含泥量，样品的含泥量大于5%须通过水洗，放入电热鼓风干燥箱烘干至恒重，才能进行筛分实验；

⑵无摇筛机时。可改用手筛；

⑶在手筛结束之后将各筛余量分别倒入电子天平称量(精确至1g),所有各筛的筛余量和底盘中的剩余量之和与筛分前的试样做对比，两者相差不可超过1%，否则重新进行筛分实验；

⑷在实验过程中应注意仪器的功能是否正常，如发现故障请及时向生产厂家或实验部门报告并寻求帮助。

1.4细度模数标准值的评定

砂料的细度模数宜采用计算，并数据精确至0.01：

细度模数：Mx=[(A₂+A₃+A₄+A₅+A₆)－5A₁](100－A₁)

式中：A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆：4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm筛的累计筛余。

注：筛分后可将2次测试结果的算术平均值作为测定值精确到0.10。2次实验得到的细度模数差值在0.20以上，进而说明试验结果的误差不符合规范要求，应重新拿该样品重新进行筛分实验。

2实验过程的影响因素

在对20袋实验用砂进行筛分实验，出现有三种产生误差的影响因素。表2、表3中实验编号为1、3、5为影响因素所造成数据，而实验编号为2、4、6为修正影响因素后重新进行筛分实验的数据。    

2.1实验用砂取样过程的影响

由表2、表3的实验编号为1的数据结果显示：该组实验用砂的细度模数误差相差0.3，由现行的行业标准、规范规定砂筛分的两次试验结果的细度模数不可超过0.2已超过规范所规定的限值，须再次重新筛分。

在实际人为操作中用四分法在摊铺成圆形的过程易出现实验用砂的颗粒分布不均匀的现象，而且粒径较大的砂子会出现堆积在实验用砂上面的现象，然后分成相等的四份之后也会出现颗粒分布不均匀的现象，所以在实验过程中需注意在分样和取样时应尽量保证颗粒分布均匀，通过减少因人工四分法的操作不当对实验结果造成的影响。

取该组样品重新实验实验编号为2，在人为四分法分样、取样的过程都使实验用砂颗粒均匀地分布。实验结果符合规范，细度模数标准值的结果为2.9。    

2.2套筛上实验用砂残留的影响

由表2、表3的实验编号为3的数据结果显示：①同一组的实验用砂的细度模数相差0.3，已超过规范所规定的限值，须再次重新筛分。②第一次筛分之后总计已经超过样品质量，会对最后的细度模数结果造成影响。③2.36mm的筛余量、300μm的筛余量两次筛分结果相差较大会加剧两个细度模数结果。

由于在手筛过程中会出现筛网有样品残留、容易堵筛的情况，导致下次筛分后的质量增加，而筛余量两次筛分结果相差较大，进而影响了细度模数标准值。为了避免类似情况的发生，需要将每个筛网尽量清理干净，减少样品的残留，可降低对整个实验的影响。

在该组实验重新进行之前对套筛进行了彻底地清理，之后进行对该组实验用砂的筛分实验，其实验结果为实验编号4数据，去除残留实验试样对实验结果的影响，细度模数标准值的结果为2.9。

2.3实验操作不当对实验结果的影响

由表2、表3的实验编号为5的数据结果显示：同一组的实验用砂的细度模数虽然符合标准，但是第二组数据中筛分实验前后的样品质量对比，相差已超过1%，不符合实验要求须重新进行实验。

经过分析上述实验情况的原因：由于对筛网进行逐一手筛时出现实验样品洒出，导致最后分计筛余量和底盘中的剩余量之和的减少。

对该组实验用砂重新进行筛分实验实验数据结果为实验编号6所示，可判定该组实验用砂的细度模数标准值为2.9，且每个孔径尺寸的筛余量相差较小，说明筛分实验在手筛的过程中需要注意不能够出现试样洒出的情况。    

2.4修正后的实验步骤

处理套筛→取样→筛分→手筛→记录数据

实验步骤具体操作：

⑴处理套筛：对每一个筛网都要把样品残留清理干净；

⑵取样：将已装袋的1200g试样倒入搪瓷盘中，利用人工四分法将颗粒分布均匀，再称取两组500g的试样，进行筛分；

⑶筛分：倒入按筛孔大小顺序排列(大孔在上、小孔在下)的套筛的最上一只筛（孔径为4.75mm的方孔筛)上，将套筛装入摇筛机内固定，筛分10min后取出套筛；

⑷手筛：再按筛孔由大到小的顺序，在清洁的浅盘上逐一进行手筛，手筛注意控制摇筛幅度避免试样洒出，直至每分钟的筛出量不超过试样总量的0.1%时为止。通过的颗粒并入下一只筛子，并和下一只筛子中的试样一起进行手筛。按这样顺序依次进行，直至所有的筛子全部筛完为止；

⑸记录数据：记录并分析两组数据。

3结论

通过实验分析总结了误差出现的原因，在原有筛分法的基础上需要注意以下几点：

⑴在实际操作中要注意样品的颗粒分布均匀；

⑵取每个筛网以及将样品放入天平中称量时不要将样品洒落；   

⑶在进行筛分实验之前要将每个筛清理干净。最后整理的筛分方法减少影响因素降低误差，可使所测机制砂的细度模数准确、可靠。（来源：《广东建材》2024.01）