🏗️ 粗骨料的粒形指数（SI）——用卡尺按长度与厚度之比对颗粒分类
三句话速览
把粗骨料的颗粒逐粒按其长度 L 与厚度 E 之比分类，必要时用颗粒卡尺测量。该检测依据 PN-EN 933-4:2008；适用范围：粒级 di/Di，其中 Di ≤ 63 mm 且 di ≥ 4 mm。整个程序共 8 个步骤；主要用于：粗骨料的型式检验以及粒形争议的裁断、水泥混凝土路面用骨料的适用性判定（类别 SI40、SI20、SI15）、沥青混合料用骨料的评定。
要点速览
- 标准: PN-EN 933-4:2008
- 类别: 建筑
- 操作步骤数: 8
- 适用范围: 粒级 di/Di，其中 Di ≤ 63 mm 且 di ≥ 4 mm
- 所检粒级的条件: 检验在每一个满足 Di ≤ 2di 的粒级 di/Di 上进行
- 形状不良颗粒的界限: 长度与厚度之比 L/E 大于 3
概述
该标准描述的是在型式检验以及在争议情形下测定粗骨料粒形指数时所用的参照方法。用于其他目的，特别是用于工厂生产控制时，允许使用其他方法，条件是已确定它们与参照方法之间的恰当关系。
该方法用于粒级 di/Di，其中上限粒径 Di 不超过 63 mm，下限粒径 di 至少为 4 mm。粒形指数在满足 Di ≤ 2di 的粒级上检验——粒径跨度更宽的样品在检验过程中分成这样的粒级。
粒形指数是粗骨料形状两种被允许的量度之一；另一种是按同一系列第 3 部分测定的片状指数。GDDKiA 的技术文件把二者视为可以互换，并以类别的形式提出要求——对水泥混凝土路面用骨料，下层的类别不高于 SI40 或 FI35，上层为 SI20 或 FI20，而露骨料路面为 SI15 或 FI15。类别标记中的数字是该指数以百分数表示的上限容许值。
形状不良的颗粒——细长的和扁平的——会使拌合物的和易性变差，增大需水量，并在压实时更易破碎，因此在混凝土用骨料和沥青混合料用骨料中限制它们的含量。
方法原理
把粗骨料样品中的单个颗粒按其长度 L 与厚度 E 之比分类，必要时借助颗粒卡尺。长度 L 是颗粒的最大尺寸，定义为与其表面相切的两个平行平面之间的最大距离；厚度 E 是颗粒的最小尺寸，定义为两个这样的平面之间的最小距离。尺寸之比 L/E 大于 3 的颗粒归为形状不良，并另行放置。粒形指数按 L/E 之比大于 3 的颗粒质量计算，以所检颗粒总干质量的百分数表示。
应用领域
- 粗骨料的型式检验以及粒形争议的裁断
- 水泥混凝土路面用骨料的适用性判定（类别 SI40、SI20、SI15）
- 沥青混合料用骨料的评定
- 质量存疑的骨料到货检验
- 骨料生产者处的工厂生产控制——作为各种工作方法的参照方法
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 适用范围 | 粒级 di/Di，其中 Di ≤ 63 mm 且 di ≥ 4 mm |
| 所检粒级的条件 | 检验在每一个满足 Di ≤ 2di 的粒级 di/Di 上进行 |
| 形状不良颗粒的界限 | 长度与厚度之比 L/E 大于 3 |
| 分析试样的最小质量 | D = 63 mm——45 kg；D = 32 mm——6 kg；D = 16 mm——1 kg；D = 8 mm——0.1 kg（表 1）；其余 D 的数值用内插求得 |
| 烘干 | 在 110 °C ± 5 °C 下烘至恒重 |
| 恒重 | 烘干后相隔至少 1 h 的相邻两次称量，相差不超过 0.1 % |
| 称量精度 | 分度值为所称质量 0.1 % 的天平 |
| 剔除的颗粒 | 留在 63 mm 筛上的以及通过 4 mm 筛的 |
| 密度修正 | 对颗粒密度低于 2.00 Mg/m³ 或高于 3.00 Mg/m³ 的骨料，表 1 的质量按密度成比例修正 |
| 要求类别（GDDKiA 混凝土路面） | 下层 SI40 或 FI35，上层及 NGCS 路面（Next Generation Concrete Surface——用金刚石磨削制出纹理的混凝土路面）SI20 或 FI20，露骨料路面 SI15 或 FI15 |
标准
- 标准编号
- PN-EN 933-4:2008
- 标准名称（波兰语）
- Badania geometrycznych właściwości kruszyw — Część 4: Oznaczenie kształtu ziaren. Wskaźnik kształtu
- 标准名称（英语）
- Tests for geometrical properties of aggregates — Part 4: Determination of particle shape — Shape index
分步操作程序
-
样品的缩分
按 PN-EN 932-2 的要求缩分实验室样品。
-
烘干
把样品在 110 °C ± 5 °C 下烘至恒重，即烘到相隔至少一小时的相邻两次称量相差不超过 0.1 % 为止。
-
预筛
把材料在相应的试验筛上足够有力地筛分，使大于 4 mm 的颗粒完全分开。剔除留在 63 mm 筛上的颗粒以及通过 4 mm 筛的颗粒。
-
分析试样的确定
必要时按 PN-EN 932-2 再次缩分材料，直至得到分析试样。分析试样的质量应大于表 1 所给的最小值；同时不得把它凑成事先定好的整数值——缩分得出多少就取多少。把分析试样的质量记为 M0。
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所检粒级的分出
检验在每一个满足 Di ≤ 2di 条件的粒级 di/Di 上进行。按 PN-EN 933-1 用筛分从分析试样中分出这样一个粒级，剔除小于 di 和大于 Di 的颗粒。记下所检粒级 di/Di 及其质量 M1。跨度 D > 2d 的样品在检验过程中分成这样的粒级。
-
颗粒的分类
评定每一颗粒的长度 L 和厚度 E，必要时借助颗粒卡尺，并把尺寸之比 L/E 大于 3 的颗粒另行放置——这些就是形状不良的颗粒。可以先把 L/E 之比明显偏离 3 的颗粒挑出来，以减少需要用卡尺测量的颗粒数目。
-
形状不良颗粒的称量
称量形状不良的颗粒，并把其质量记为 M2。
-
指数的计算
把粒形指数 SI 算作 L/E 之比大于 3 的颗粒质量，以所检颗粒总干质量的百分数表示——标准第 4 章的方法原理就是这样表述的。这是复原，而不是标准的内容：把这一运算写成形状不良颗粒质量 M2 与所检粒级质量 M1 之商再乘以 100，直接出自该原理以及 7.2 中引入的质量符号，但第 8 章中的公式本身不在预览之内，我们不予复原。第 9 章关于检测报告的要求同样不在预览之内。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 颗粒卡尺 | 用于测量单个颗粒长度和厚度的夹口器具，标准图 1 给出了一个例子 | — |
| 试验筛 | 公称孔径按 PN-EN 933-2，连同紧密配合的筛底和筛盖 | — |
| 通风烘箱 | 带恒温调节，保持 110 °C ± 5 °C；也允许使用其他烘干设备，只要不致使颗粒破碎 | — |
| 天平 | 量程足够，分度值为所称质量的 0.1 % | — |
| 托盘 | 分类时用于摊开和分拣颗粒 | — |
| 机械振筛机 | 可选器具，有助于分开各粒级 | — |
| 按 PN-EN 932-5 的通用器具 | 除另有规定外，全部仪器均满足该标准的通用要求 | — |
职业健康与安全
- 加热到 110 °C 的烘箱——戴保温手套并用夹钳取出托盘
- 筛分时的矿物粉尘——保护呼吸道和眼睛，振筛机置于抽风罩下或加防护罩
- 63 mm 骨料的分析试样重达 45 kg——两人搬运或用手推车，有腰椎受伤的风险
- 机械振筛机的噪声——佩戴护耳器
- 破碎骨料颗粒的锋利边缘——手工分类和用卡尺测量时戴手套
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN 933-4:2008 — 《Tests for geometrical properties of aggregates — Part 4: Determination of particle shape — Shape index》。
该方法的原理是什么？
把粗骨料样品中的单个颗粒按其长度 L 与厚度 E 之比分类，必要时借助颗粒卡尺。长度 L 是颗粒的最大尺寸，定义为与其表面相切的两个平行平面之间的最大距离；厚度 E 是颗粒的最小尺寸，定义为两个这样的平面之间的最小距离。
测量范围和准确度是多少？
适用范围：粒级 di/Di，其中 Di ≤ 63 mm 且 di ≥ 4 mm；所检粒级的条件：检验在每一个满足 Di ≤ 2di 的粒级 di/Di 上进行；形状不良颗粒的界限：长度与厚度之比 L/E 大于 3；分析试样的最小质量：D = 63 mm——45 kg；D = 32 mm——6 kg；D = 16 mm——1 kg；D = 8 mm——0.1 kg（表 1）；其余 D 的数值用内插求得。
完成检测需要多长时间？
整个程序共 8 个步骤。标准未对每个步骤给出时长——实际用时取决于实验室自身的操作程序。
需要哪些设备？
颗粒卡尺、试验筛、通风烘箱、天平、托盘、机械振筛机、按 PN-EN 932-5 的通用器具。
该检测用于哪些场景？
粗骨料的型式检验以及粒形争议的裁断；水泥混凝土路面用骨料的适用性判定（类别 SI40、SI20、SI15）；沥青混合料用骨料的评定；质量存疑的骨料到货检验；骨料生产者处的工厂生产控制——作为各种工作方法的参照方法。
需要采取哪些安全防护措施？
加热到 110 °C 的烘箱——戴保温手套并用夹钳取出托盘；筛分时的矿物粉尘——保护呼吸道和眼睛，振筛机置于抽风罩下或加防护罩；63 mm 骨料的分析试样重达 45 kg——两人搬运或用手推车，有腰椎受伤的风险；机械振筛机的噪声——佩戴护耳器；破碎骨料颗粒的锋利边缘——手工分类和用卡尺测量时戴手套。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN 933-4。