本质上，筛分分析通过让样品通过一系列堆叠的筛网（网孔逐渐变小）来确定粒度分布。材料被摇动，颗粒穿过筛网，直到被它们无法通过的筛网截留。通过称量每个筛网上收集的材料，可以计算出每个尺寸范围内的样品百分比。
筛分分析不测量单个颗粒的大小。相反，它通过将材料分离成不同的尺寸分数并量化每个分数的重量，提供材料成分的统计概览。
筛分分析过程：分步细分
筛分分析是一种物理分离方法。该过程是标准化的，以确保结果可重复和可比较，无论由谁执行测试。
步骤1：样品和筛网准备
在进行任何测量之前，必须正确准备样品。这通常涉及干燥材料以去除水分，水分可能导致细颗粒结块并扭曲结果。
使用标准化的样品分样或四分法技术获得代表性样品。这确保了所测试的小部分准确反映了整批材料。
步骤2：组装筛网堆
筛网按特定顺序堆叠。最大网孔的筛网放在顶部，然后是网孔逐渐变小的筛网。
一个坚固的收集盘放在堆叠的最底部，用于收集穿过所有筛网的最细颗粒。
步骤3：机械振动
预称重、准备好的样品倒入顶部筛网。然后将整个堆叠放入机械振动筛中。
振动筛以一致的运动在设定的时间内振动堆叠。此操作允许颗粒向下穿过堆叠，直到它们被网孔过小而无法通过的筛网截留。
步骤4：称重和计算
振动完成后，小心地取出并称重每个单独筛网上截留的材料。底部盘中的材料也进行称重。
这些重量用于计算每个筛网上截留的材料百分比。然后使用这些数据创建粒度分布曲线，该曲线以图形方式表示材料的级配。
为什么粒度分布很重要
了解粒度分布并非学术研究；它直接决定了材料在实际应用中的表现。
它定义了材料性能
颗粒尺寸的混合，称为级配，决定了关键的物理性能。这些包括密度、孔隙率、渗透性和强度。
例如，具有“良好级配”分布（大、中、小颗粒的良好混合）的材料将比由单一尺寸颗粒组成的“不良级配”材料压实到更致密和更坚固的状态。
主要工业应用
在混凝土生产中，适当的骨料级配允许较小的颗粒填充较大颗粒之间的空隙，从而减少所需的水泥浆量并增加最终强度。
对于沥青混合料，骨料的粒度分布对于实现道路表面所需的稳定性和耐久性至关重要。
在岩土工程中，筛分分析用于确定水生产井的筛网尺寸，确保筛网能够阻挡周围土壤，同时允许水自由流入。
了解权衡和局限性
虽然筛分分析是最常见的方法，但了解其具体的优点和缺点至关重要。
该方法的优点
筛分分析是传统且最广泛使用的方法，原因充分。它简单、相对便宜，并为广泛的粒度范围提供快速可靠的结果，特别是对于沙子、砾石和农产品等颗粒材料。
主要局限性：颗粒形状
筛分分析从根本上假设颗粒是球形的。它测量颗粒的第二小尺寸——决定它是否能穿过方形网孔的尺寸。
细长或扁平颗粒可能会产生误导性结果。一个长而薄的颗粒可能以端部朝向的方式穿过筛孔，但如果它侧向撞击筛网，则会被截留，从而导致对其真实尺寸的表示不准确。
对极细颗粒无效
对于极细粉末，颗粒间作用力（如静电或水分）可能导致颗粒团聚或结块。这会阻止它们穿过适当的筛网，使得干法筛分分析对于细于约75微米的材料不可靠。
对于这些细材料，通常需要其他方法，如静态光散射（激光衍射）或图像分析来进行准确测量。
为您的目标做出正确选择
选择正确的颗粒分析方法完全取决于您的材料和目标。
- 如果您的主要关注点是骨料、沙子或谷物等颗粒材料的质量控制：筛分分析仍然是行业标准方法，因为它在该领域具有无与伦比的可靠性和成本效益。
- 如果您的主要关注点是表征细粉末或非球形材料：您应该补充或替代筛分分析，使用激光衍射或图像分析等方法，以获得更准确和完整的图像。
- 如果您的主要关注点是满足法规或项目规范（例如，ASTM标准）：筛分分析通常是明确要求的方法，正确执行它对于合规性是不可协商的。
最终，了解筛分分析的原理和局限性使您能够自信地选择和解释项目成功所需的数据。
总结表：
| 筛分分析方面 | 关键细节 |
|---|---|
| 核心原理 | 使用一系列网孔逐渐变小的筛网将颗粒按尺寸分离。 |
| 测量属性 | 粒度分布（级配），而非单个颗粒尺寸。 |
| 典型应用 | 骨料、沙子、沥青、混凝土和岩土工程的质量控制。 |
| 有效范围 | 最适用于颗粒材料；对细于75微米的颗粒有限。 |
| 主要局限性 | 假设颗粒是球形的；对于细长或扁平形状的准确性会降低。 |
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